架线式电机车运输制动问题探析

郭建来

（西山煤电股份有限公司西曲矿，山西古交030200）

引言

当前在我国煤矿矿井井下运输过程中，架线式电机车是非常重要的运输工具，但就目前情况来看，架线式电机车的工作环境比较恶劣，同时煤矿中所使用的直流电网存在很强的不稳定性，导致架线式电机车在运输过程中会存有巨大起伏。所以，如何保障架线式电机车在使用中的安全，防止意外事件的发生，成为相关工作人员必须要思考的重要问题。

1 中国煤矿矿井井下运输情况分析

当前，中国的煤矿矿井井下大巷运输几乎都使用了架线式电机车的运输方式。该运输方式的优点是：牵引力强、爬坡能力优秀、货物运输速度快、运输成本低廉、使用过程中无废气、废渣等污染物产生，能够从真正意义上达到电气制动。但是架线式电机车的缺点也是非常明显的。首先，因煤矿井下环境恶劣且井下电流存有很强的不稳定性，所以在架线式电机车的使用过程中，其金属原件很容易受到腐蚀。其次，在架线式电机车运行过程中，其架线和电器间会产生火花，这些火花对沼气矿井的安全存有非常严重的威胁。再次，架线式电机车在使用过程中，要求的电压相对较高，工作人员一旦操作不慎，很有可能发生触电事故，威胁到工作人员的生命安全。最后，架线式电机车在使用过程中，供电电流所产生的高次谐波会对井下通风系统产生非常严重的影响。架线式电机车在正式投入使用之前，还需要对电网进行一系列的改造工作，对于煤矿企业来说，初期经济投入较高，建设时间较长。

为了保障架线式电机车在使用过程中的安全性，我国颁布了《煤矿安全规程》，对架线式电机车在使用时的轨道、绝缘、电压、信号设施、运行速度、制动系统、回流阻值等都做出了详细的要求，伴随着我国经济的高速发展和科学技术的不断进步，一些新技术也在架线式电机车中得以使用且都得到了一定程度的改进。为了符合《煤矿安全规程》中对架线式电机车运行速度和制动系统的要求，架线式电机车制动距离每年至少检测1次，运输货物时，制动距离需控制在40 m之内，运输人员时制动距离需控制在20 m之内[1]。两部架线式电机车在同一轨道朝同一方向运行时，间隔距离不能低于100 m。在进行工作人员运输时，架线式电机车运行速度必须要控制在4 m/s以内。通过以上要求的下达，各大煤矿企业纷纷对架线式电机车的制动系统问题进行处理。

2 架线式电机车制动系统分析

2.1 架线式电机车制动距离分析

架线式电机车的制动距离，指的是开始关闸到架线式电机车完全停止的这一段时间中，架线式电机车所滑行的长度。架线式电机车关闸的制动流程分为空行程与实际制动两部分。其中，空行程部分是操作人员开始关闸，闸瓦和车轮踏面逐渐接触的过程，在这一过程中，闸瓦并未和车轮踏面产生直接接触，因此不产生制动力，架线式电机车维持在原有的运行状态并持续向规定的方向行驶。实际制动部分则是车轮踏面和闸瓦产生接触以后，开始增加压力与制动能力，列车受到制动力的影响开始做减速运动并最终完全停止。空行程部分架线式电机车运行的距离被称为制动空行程距离，实际制动部分架线式电机车所运行的距离被叫做实际制动距离。

当前我国煤矿企业使用范围最广的架线式电机车制动方式是闸瓦制动与电气动力制动，最常见的手动闸轮操作为闸瓦式制动。该操作方式虽方便简单，但在制动过程中，空行程需要消耗大量时间，所以，我国目前所常用的手动闸轮操作的方式是无法满足《煤矿安全规程》当中相关技术要求的[2]。

2.2 运行速度分析

架线式电机车的运行速率与机车的制动距离存在着必然联系。即运行速度越快，制动距离越大。因此，为了保障架线式电机车有充足的安全制动距离，对架线式电机车的运行速率做出了明确要求。在《煤矿安全规程》中提出：架线式电机车在运送人员时，运行速度必须控制在4 m/s以内。按照计算，以3 s的制动空行程时间进行评估，达到了《煤矿安全规程》中对制动距离的有关要求。

对架线式电机车的结构进行分析，在针对机车的控制中，通常只使用了两个不串联的电阻进行运行：其一是两部牵引电机并联下的运行；其二是两部牵引电机串联下的运行。要达到上述速度，架线式电机车一定要使用串并联交互使用的办法，才能让架线式电机车的平均运行速度符合要求。该过程中速度是不断变化的，无法进行匀速运行，很难保障其实现有效制动，更难保障机车能够把制动距离控制在规定的范围内。

2.3 牵引力分析

架线式电机车实际使用过程中，其牵引力是根据符合启动黏着条件、牵引电动机温度环境以及制动环境来进行运算的。以某型号的架线式电机车作为分析对象，在坡度为0.3%的环境中，若根据符合启动黏着条件进行运算，该型号架线式电机车可以牵引载重为1 t的矿车45台。若根据温度环境条件进行运算，该型号架线式电机车可以牵引载重1 t矿车37台。若按照制动条件进行运算，该型号架线式电机车只能牵引载重1 t矿车14台。综上，因为制动能力受到了很大限制，所以架线式电机车的牵引能力目前还不能得到最大程度的发挥。

3 处理架线式电机车制动问题的有效措施

处理架线式电机车的制动问题，既要保障在处理之后机车的安全性和稳定性，同时还需要增强制动能力。

3.1 增强架线式电机车的制动力

首先，架线式电机车的闸瓦制动力会受到黏着力的限制，根据当前我国矿井的整体环境，煤矿企业可以采用在架线式电机车中增加若干有闸矿车的办法，有闸矿车是在架线式电机车之上所建立的自动矿闸车，它受驾驶员的直接控制[3]。其次，企业还可以采用在架线式电机车加挂一辆专用制动车的方式来增强架线式电机车的制动力。

3.2 适当降低架线式电机车的车速

使用架线式电机车串联、并联交互运行或者并联和断电惰性运行的方式，能够对架线式电机车的运行速率进行有效控制。但因架线式电机车的速度始终处在不断变化的状态，若采用高度瞬间制动的办法，制动距离则无法得到有效保障，整体制动效果也不理想。而使用变更传动比的方式，让架线式电机车在限定的速度范围内进行运行，从而得到较好的制动效果[4]。

3.3 对手动闸轮操作的闸瓦制动装置进行改良

尽量降低制动过程中的空行程时间，减小制动空行程时间范围内所行驶的距离，也能够达到降低制动距离的效果，详细操作方式有两种：其一，技术人员可以在架线式电机车进行气压设备的加装，使架线式电机车变为手制动和气压制动的组合。其二，可以在架线式电机车上进行液压设备的加装，使用油压制动，把制动空间行程时长降低到0.5 s以内，该系统的制动力能够进行任意调试。

4 结语

处理架线式电机车制动问题的方式是多样的，企业需要根据自身的实际状况，选择最为有效同时也最为经济化的改良办法，以增强架线式电机车运行的安全性和稳定性。

[1]李葵.架线式电机车运输的制动问题思考[J].机械管理开发，2015（10）：90-91；102.

[2]毛继新.浅论架线式电机车运输的制动问题[J].科技情报开发与经济，2007（13）：283-284.

[3]张述峰.论架线式电机车运输的制动问题[J].科技信息，2010（1）：70.

[4]于学谦.架线式电机车的制动问题[J].煤炭科学技术，1988（2）：36-38；63-64.