司马矿齿轨卡轨车风动挡车器改造设计

吴连勇

(潞安化工集团 司马煤业公司， 山西 长治 047105)

《煤矿安全规程》第三百七十条中明确指出，应在倾斜井巷内设置可以阻止跑车运行的防护装置，凡新设计的运输斜巷，必须同时设计相应的挡车装置[1].阻车器，又被称为挡车器，是为了防止跑车事故、减少跑车事故对人员伤害的挡车装置[2].

司马矿井下辅助运输方式为德国沙尔夫ZL200-80齿轨卡轨车，配合有专用落地轨道，运输量大，爬坡能力强，能满足在30°的坡道上运送30 t货载的需求，可一次将设备与人员运输到位。该矿现已建立累计15 000余米齿轨车运输线路，实现了二采区、三采区齿轨卡轨车运输全覆盖。该辅助运输系统中采用风动挡车器，当齿轨卡轨车在运输作业通过挡车器时，需停下齿轨车，人工操作进行开闭挡车器，效率低且劳动成本高。因此，提出远距离自动控制挡车器开闭的方案，在原有挡车器风动操作基础上进行模块改造，以实现挡车器开闭自动化控制。

1 改造前风动挡车器工作原理

风动挡车器系统由控制手挡、通风管路、过滤器、单向阀、截止阀、蓄能器、排气节流阀、换向阀气缸、挡车块等组成，见图1.

卡轨车行进至挡车器前时，司机预判距离提前停车，跟车工下车后步行至挡车器操作手把前，将手把由“0”位打到“1”位，此时截止阀通过风源,风源由进气口I连通接口B，气缸右腔作用收回气缸推杆,接口A连通出气口O将气缸左腔空气排出, 挡车器随之打开；跟车工将手把由“1”位打到“2”位，截止阀接通风源,进气口I连通接口A，进入气缸左腔室推出气缸推杆,接口B连通出气口O将右腔室气体排出, 挡车器随之关闭。

图1 风动挡车器图

2 设计目标

1) 上平处挡车器与变坡点下方的跑车防护栏处于联锁状态，两处阻车器不能同时开合。

2) 挡车器和跑车防护栏正常时常闭，仅当卡轨车经过时开合。

3) 挡车器实现远程遥控控制，实现与卡轨车联动。在卡轨车运行时可进行远距离遥控自动打开，过安全装置后遥控关闭阻车器。

4) 当远距离遥控控制或控制系统出现问题时，可手动控制挡车器开闭。

3 设计方案

3.1 改造后挡车器工作模块设计

改造后挡车器工作模块包括遥控器、控制系统、电磁阀、风动阻车器、风动控制模块、信息提示模块。其中电磁阀选择LD74A-23两位三通；控制系统主要包括PLC主控制器、本安型语音模块、本安型显示模块、位置传感器、无线通讯模块。控制系统工作原理见图2.

图2 控制系统工作原理图

3.2 改造后挡车器系统工作原理

在卡轨车行进过程遇到挡车器时，可由司机在车厢内按下远程遥控挡车器按钮，向控制器发出指令，控制器接收到信号后，电磁阀感应动作，风源进入进气口I连通接口B，气缸右腔作用从而收回气缸推杆,接口A连通出气口O将气缸左腔空气排出,同时位置传感器检测阻车块的位置，在预设时间内检测阻车块到达指定位置并反馈给主控制器控制电磁阀，显示模块以及语音模块显示阻车器的状态，提供操作观测拦车器动作状态，挡车器可打开；当列车通过后，再次按下相应挡车器按钮，向控制器发出指令，电磁阀感应后移动阀芯，使气流换向，进气口I连通接口A，进入气缸左腔室推出气缸推杆,接口B连通出气口O将右腔室气体排出, 挡车器随之关闭[3-4].改造后挡车器的工作原理见图3.

图3 改造后挡车器的工作原理图

同时，此改造保留了原来的风动操作功能，在风动控制单元上设置了风控按钮，这样在电控出现故障等紧急情况下，还可进行手动操作，可以有效保证运输过程安全。

4 应用效果

1) 提升了工作效率。使用原手动控制风动挡车器，每通过一道挡车器时齿轨卡轨车司机需停车2次，跟车工需上下车进行手动操作，作业影响时间为2 min，每班运输至少需要开闭约20道挡车器，总共影响约40 min.改造后，司机在车上即可开闭挡车器，不需要人员上下车操作手把，此时该齿轨卡轨车行驶速度为1 m/s，同理计算得一部齿轨车每班可多行驶40×60×1=2 400 m.相同作业时间内，工作效率高。

2) 降低了劳动成本。原来每部齿轨卡轨车需配备6名运输人员，改造后仅需要配备4人即可满足运输要求。司马矿井下现配备6部齿轨卡轨车，每班可实现运输减员12人。

5 结 语

通过安装使用远距离遥控式拦车器,解决了制约其运输效率的挡车器人工开闭问题，实现远距离遥控开闭挡车器，在提高辅助运输系统自动化、智能化的同时降低了工人劳动强度，提高了工作效率。