矿山窄轨铁路道口升降式架空线探讨

周宏瑞 龚小龙 王超群

摘 要：电机车牵引网络由馈电线、架空线、轨道、回流线、分区开关、分段绝缘等组成，其中，架空线的作用是将牵引变流所中的直流电源引出，为电机车提供电源。一般情况下，电机车架空线悬挂方式有硬性悬挂、弹性悬挂和链形悬挂三种，同时《金属非金属矿山安全规程》中对地面窄轨电机车架线的悬吊高度做了规定：井下调车场、架线式电机车道与人行道交叉点：线路电压低于500V时，不低于2.0m；线路电压高于500V时，不低于2.2m。在地面或者工业场地内超高货车经常通过的道路交叉口，其架线设置就不应采取常用的悬挂方式和悬挂高度，否则车辆无法安全通过，或者经过费力费时的调整之后才能通过。文章是根据某矿山窄轨铁路横穿水泥公路的实际情况，对架空线提出了改造设计，设计中运用了物理传动知识，巧妙地采用手动绞车解决电机车架线自动上下升降的问题，并最终试验成功，彻底解决了该矿窄轨铁路道口车辆通行问题，并已将该项改进投入使用，且运行效果良好。

关键词：架空线；可升降；物理传动；手动绞车

引言

某硫铁矿采用“竖井+斜坡道联合开拓方式”，年生产规模125万t/a，矿石由主井采用箕斗及斜坡道无轨运输提升至地表矿仓，下放材料、人员上下、废石出坑则通过副井由罐笼提升。副井地表车场为窄轨运输，矿车型号为0.75m3翻斗式矿车，电机车为架线式电机车。满载废石的矿车经罐笼提升至地表后由电机车牵引至排土场排弃，窄轨轨道线路横穿矿区水泥道路，水泥道路经常有大型货车、炸药车等通过，其具体位置如图1所示，窄轨轨道线路还需连通维修站、仓库等工业场地。

图1 副井地表车场平面示意图

改造之前的道口未设置架空线，道路两侧架空线是固定悬挂式，两侧架空线通过地面线缆接通同一个电源。汽车通过道口时可正常通行，但是列车通过道口时是仅能在断电状态下靠惯性滑行横穿，而道口距离副井距离较近（约43m），导致列车长度不宜过长。若列车长度过长，则列车的加速段距离将变短，存在列车速度过低而无法靠惯性滑行横穿道口到达另一侧的受电点的可能，这种情况在相当长的时间内影响着汽车运输效率及地表电机车运输系统的正常运转。

鉴于以上实际情况，为解决汽车在该道口的正常安全通行及地表电机车运输系统的正常运转问题，对该处断开的架空线提出改进方案，并做此课题研究。

1 基本设计思路的提出

为了解决当超过架线高度的运输汽车通过时，车辆能够快速、正常、安全地通过道口的问题，该项改进必须能够实现以下三个目的：（1）架空线必须可以自由升降，且能升降至安全的高度。（2）在升降过程中不受两侧架空线的干涉。（3）不需要切断架空线电源。从以上三个目的出发，必须把该处的架空线改造成可升降式架空线。

2 升降式架空线的设计

2.1 基本原理的确定

在可升降式架空线的设计过程中，我们充分利用了物理传动的知识，通过手动绞车收缩及下放牵引钢丝绳，可以实现架空线的上下升降。在实际生产中，利用导向滑轮将钢丝绳导向至轨道中心线外围，人员通过摇动手动绞车牵引钢丝绳将可升降式架空线悬吊至离轨面4.5m的高度，不影响到汽车车辆的正常运行，同时起吊架做了绝缘处理，牵引钢丝绳不带电，工人的操作安全得到保证。

2.2 升降式架空线与两侧正常架空线的搭接方式

升降架空线设计的基本原理确定之后，从理论上讲，可以实现架空线的自由升降，但是如何让升降式架空线和两侧正常架空线非常方便的实现随时的搭接并能接触良好？设计道口两侧共计安装4根8.5m长的方形立杆，于立杆上安装抱箍并沿水泥路方向焊接槽钢，两侧正常架空线悬吊于槽钢，锚定于方形立杆上。起吊架采用圆钢及扁钢焊接形成，起吊架下部安装绝缘瓷瓶悬吊架空线，与正常两侧架空线通过橡胶套软电缆及聚氯乙烯绝缘电缆连接，保证电源正常连通，在升降过程中电源是保持连通的。其搭接方式如图2所示。

图2 可升降式架空线搭接示意图

2.3 升降式架空线整体升降问题

当有汽车车辆穿越该十字路口时，通过人工手动摇手动绞车控制提升钢丝绳的上升和下降，手动绞车具有自動闭锁功能，能随时闭锁卡紧或下放。起吊架可升高至4.5～6.0m范围，可满足货车的最低通过高度要求。当列车通过时将升降式架空线架下放，搭接于槽钢上，列车通过后即可将起吊架上升至4.5m以上高度，即列车通过时下放，无列车通过时起吊架一直悬吊于4.5m水平以上，炸药车、货车的运行安全得到有效保证。采用钢管制作起吊架固定轴，起吊架仅能在固定轴上下升降，而不可前后左右移动，解决了升降式架空线整体升降的问题，保证架空线缆的稳定，保证电机车的安全运行。

2.4 使用效果

经过试验和实际使用，在十字路口采用该种方式的可升降式架空线，当超高车辆通过该十字路口时，既可以节约通行时间，又不影响地面窄轨运输系统的运转，同时由于采用了人工操控的方式实现升降架空线的上升和下落，其操作非常的方便和省力，投资非常低。由于该项设计的成功使用，大大节约了该矿山列车及炸药车从该路口通过的时间，相互之间不影响，效率高。该项改进可以使用到类似情况下的道路交叉路口和十字路口，并且该项改进具备极强的可操作性和适用性。

3 结束语

在可升降式架空线的设计过程中得到了业主方工区领导和工友们的支持，特别是在设计过程中得到了矿山技术员的大力帮助和支持，在此对在这个设计过程中对作者给予帮助的所有人员表示衷心的感谢，并且希望可升降式架空线的设计能够实实在在地给遇到过类似问题的矿山企业提供一定的帮助。

参考文献

[1]郭祥水.电机车司机[Z].2007.

[2]黄福昌.矿井辅助运输[Z].2008.

作者简介：周宏瑞（1984-），男，采矿助理工程师，主要从事矿山设计方面的工作。

龚小龙（1987-），男，采矿助理工程师，主要从事矿山设计方面的工作。