深入探讨盾构施工用电机车的防溜车制动措施

朱红光++周龙++李朗焕

[摘 要]在大坡度盾构隧道施工中，由于坡度大、距离长、轨道湿滑、电机车负荷大等因素，容易造成电机车制动效果不理想或失效的情况，一旦出现制动失效造成溜车，会对设备、人员、工程质量、企业形象造成严重后果。

[关键词]盾构施工，电机车，制动，防溜车；

中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）41-0079-01

1、电机车制动原理

盾构施工用电机车的制动有三种，一是“0档”电制动，是对电机进行能耗制动；二是气制动，通过气缸将制动片（闸瓦）压在轮对上进行制動，这种制动是主要是电机车制动方式；三是手制动，在停车时采用的制动方式，辅助停车。

2、电机车牵引重量计算

盾构用电机车组牵引重量表计算方式见表1：

电机车整车牵引重量最高达到263T。

3、溜车原因分析

从电机车制动原理上分析产生溜车的原因如下：

（1）电机车整体制动力不足；

（2）电机车整体摩擦力不足；

（3）电气控制系统故障导致制动不及时；

（4）制动系统维修保养不到位，出现带病作业；

（5）变频器故障导致制动时间、速度等延迟；

（6）蓄电池电量过低或其他故障导致电机车突然断电；

4、溜车防止措施

（1）电机车整体制动力不足：产生的主要原因是制动气缸选型或制动杆不合理。电机车制动装置由制动气缸、连杆机构、闸瓦托及闸瓦、闸瓦间隙调整等组成。每侧车轮有一个制动单元。制动时、压缩空气推动勾贝并通过杠杆机构使闸瓦抱轮产生制动作用，缓解时，闸瓦在勾贝复位弹簧作用下离开车轮踏面。在下拉杆上用螺母人工调整闸瓦间隙，设计闸瓦间隙要求为3～6mm闸瓦托上设有闸瓦托弹簧、保持闸瓦与车轮的平均接触、避免偏磨。选用的制动气压为0.6MPa，气缸直径选型过小会导致制动力不足，选型过大则会导致制动时间过长。

（2）电机车整体摩擦力不足：电机车车头制动作为主要制动力，淬火钢轮与钢轨的摩擦系数见表2：

摩擦力不足有2个方面，一是电机车自身重量不够导致钢轨与钢轮的摩擦力不足，二是轨道潮湿或由油泥导致摩擦力不足。在轨道潮湿或有油泥的情况下，制动效果会降低20%～33%，这对整车制动影响较大。所以通常在操作室里放置砂袋，在潮湿轨道撒砂，同时也要定期清理轨道面上油泥以增加摩擦力。

（3）电气控制系统故障导致制动不及时：

电气控制系统出现的故障较多，主要对溜车影响的故障有突然断电、电气转换手柄失效、司控器正反调速失效。

（4）制动系统维修保养不到位，出现带病作业：制动系统的维修保养主要体现在空压机、气路、制动气缸、连杆机构、闸瓦以及闸瓦间隙等六个方面。空压机气压不足、充气过慢、气路破损漏气都会导致制动缓慢或制动无力；制动气缸内壁生锈、活塞磨损导致制动力矩不足或动作延迟；连杆机构疲劳弯曲、闸瓦磨损、间隙过大同样会导致制动力大大减小，产生溜车隐患。

（5）变频器故障导致电机制动时间、速度等延迟：电器控制原理该直流电经变流器逆变成电压和频率可调的三相交流电，供给两台并联的交流牵引电动机，在控制回路中由司机给出方向指令和控制指令，通过变流器和驱动器的通断进行调压、调频控制牵引电动机使其输出满足机车牵引性能的转矩和转速。以中国中车电机车为例，变频器故障列表见表3：

5、增加防溜车措施

（1）增加自动铁鞋，防止停车时溜车，如图1所示

在电机车驻车时，通过气缸控制放下铁鞋装置，卡进车轮底部，已达到防止溜车的目的。

（2）设置强制制动杆：在管片内侧假设工字钢制动杆，如图3所示。当电机车通过制动杆位置时，放下制动杆，如果出现溜车现象，溜到制动杆位置时，撞击制动杆强制让电机车停止或者脱轨，破坏性停止的方式来确保人员以及盾构机的安全。

（3）增加长距离下坡缓降功能：增加电机车陡坡缓降的功能，在长距离下坡运行时，能够通过变频器和速度传感器控制电机车运行速度，恒定速度。其原理是增加速度反馈功能，当电机车实际行驶速度超过司控器额定速度的时候，速度反馈给变频器降低电机速度、降低频率以达到匀速地目的，长距离下坡行驶时不会出现速度过快导致的制动缓慢或者失效的问题。

（4）增加紧急停车抓钩：紧急停车抓钩的原理是在电机车发生溜车时，位于车头前部的抓钩在重力的作用下落下并抓住支撑轨道的工字钢已达到强制使停止电机车。这种停车方法也属于破坏性停车方法，使用情况仅仅适用于工字钢轨枕的条件，很多的盾构项目使用的都是弧形轨枕，这种情况就不适合该方法。

（5）防瞌睡装置：由于盾构施工采用的24小时连续作业施工方法，需要长期进行夜间施工，电机车操作司机很容易在行驶过程中疲劳、打瞌睡。为防止这种情况，在操作台上设置随机提醒装置（声音+警报灯光），每隔3～10分钟（随机）就需要操作司机按一次复位按钮来消除提醒警报来防止操作司机在行驶过程中注意力不集中。同时为防止误操作按钮长按也会产生提醒信号。

6、结语

目前盾构施工采用的水平运输工具主要以电机车为主，长距离重载运输对电机车设备性能、机况、应急措施、安全管理都有较高的要求。对产生溜车的原因也进行了深入分析，在本文中提到的几种破坏性强制停车方法也是为了保护人员、盾构机的安全。但是防止溜车的办法还是在于增强设备性能、加大设备维修保养力度、熟练操作技能，强化项目设备管理。

参考文献

[1] 秦其昌.矿山有轨运输系统自动化控制与应用探讨[J].《矿山机械》，2007（5）：62-64

[2] 郭祥水.电机车司机-第二版[M].北京：中国矿业大学出版社，2011.

作者简介

朱红光（1983-），男，湖南人，供职于中铁五局集团有限公司城市轨道交通工程分公司，研究方向：盾构设备管理、盾构机状态监测。endprint