架线式电机车运输制动问题探析

摘要：架线式电机车作为非煤矿山井下主要运输设备，其制动系统的安全运行是地下矿山安全生产的重要保障。针对架线式电机车制动系统存在的制动距离长、制动液消耗量大、紧急制动困难等问题，提出了通过提高架线式电机车制动系统的可靠性，在现有架线式电机车上增加制动装置、在架线式电机车上增设紧急制动装置和电机车采用紧急制动与人工制动力相结合的措施，有效解决了架线式电机车运输中的安全问题。

关键词：架线式；电机车；运输制动；问题探析

引言

架线式电机车是地下矿山井下运输系统中重要的牵引设备，它的工作原理是当受电弓架受电后，自动开关控制电源通断，开关接通后，电源进入控制器，通过主手柄与主轴凸轮实现档位控制及换向手柄与换向凸轮（也称可逆鼓）的方向控制，同时将电阻短路或串入实现电动机的分压或全压运行，达到控制速度的目的。利用电机车上的电机带动轮对来实现牵引矿车的运行。电机车在运行过程中需要用到制动系统，其制动原理是利用闸瓦直接对车轮施加制动力进行工作。架线式电机车在实际运行过程中，会受到地面、巷道、轨道等多方面因素的影响而发生移动，会导致架空线被拉直或者拉断，造成架线式电机车无法正常运行。本文结合架线式电机车的制动原理和相关试验数据进行分析和研究，对架线式电机车在实际运行中出现的制动问题进行总结并提出解决方法。希望能够对煤矿井下运输安全起到一定的促进作用。

1制动原理

架线式电机车运输制动是在架线式电机车的轨道两侧各装有一组制动装置，用来控制架线电机车的运行速度。由于架线式电机车在轨道上运行，每组制动装置与轨道之间距离较近，且制动装置均固定在轨道上，因此制动装置与轨道的摩擦系数较小。目前，架线式电机车主要采用摩擦制动器作为辅助制动装置。摩擦制动器由制动轮、摩擦盘、压盘、闸瓦和闸瓦弹簧组成。常用的摩擦制动器有闸瓦弹簧制动器、液压闸瓦制动器、弹簧闸瓦制动器等。架线式电机车在工作时，利用电机车的动力带动架线，当电机车运行到某个位置时，由于与轨道接触的轮轨之间的摩擦力较小，车轮会产生相对转动，从而带动架线运行。此时，驱动装置会产生一个大小为1 kN的制动力，进而使得牵引电动机开始旋转，进而带动架线运行。同时，制动装置也会对电机进行制动。而在运行过程中，当机车上的电制动装置被切断后，由于牵引电动机的动力消失了，因此会产生一个反作用力促使架线下滑。在这种情况下，如果没有对电机车进行有效的制动控制和管理，则很有可能造成事故。架线式电机车制动系统主要包括以下几个部分：一是以直流电机为动力的轮轨摩擦制动系统；二是以机电连锁为核心的电力制动系统；三是以电制动控制装置为核心的操作控制系统；四是以电液控制为主、液压控制为辅的操纵控制系统。其中，电力制动是最主要的制动方式，它包括机械制动和电气制动两个部分。机械制动主要指利用机械摩擦作用对车轮进行摩擦制动力；电气制动则通过电磁感应来实现对车轮的制动力。电气制动一般是利用电磁铁来实现制动力。

2 架线式电机车运输制动的作用

2.1 防止机车在运行过程中因轨道变形、制动装置失灵而导致事故的发生

由于架线式电机车运行过程中，需要不断地牵引机车进行轨道作业，而且还需要制动机车，所以机车在运行过程中对轨道的破坏很大。因此，在架线式电机车上采用制动装置可以起到防止轨道变形、制动装置失灵而导致事故的发生。近年来，随着井下架线式电机车使用条件的不断改善，大部分矿井都采用了架线式电机车运输。但由于架线式电机车对轨道的破坏比较大，尤其是在坡度较大的地方，架线式电机车的牵引电机与制动装置同时工作时，很容易造成轨道变形、制动装置失灵等情况，从而导致事故的发生。所以在架线式电机车上增加一定数量的制动力对避免列车运行过程中对轨道造成破坏是十分必要的。

2.2 利用制动装置的作用，使机车迅速停止运行

根据架线式电机车制动装置的类型和工作原理，可采用液力机械制动装置（简称制动机）或空气制动装置（简称空）。当机车运行时，电机产生的电流经电机控制器传到制动机后，制动机将牵引电流的大小通过电磁铁或电磁铁的连接机构传给制动缸，在此同时产生一定数量的制动力。当机车运行速度超过线路允许速度时，制动缸内的压力增大到一定程度后，制动缸活塞向下运动直至关闭（简称“空”）。

3 制动存在的问题

动力制动系统是保证架线式电机车安全运行的重要环节，由于其工作原理比较复杂，所以在使用过程中经常出现一些问题，主要体现在以下几个方面：1.动力制动系统的工作原理是由电机和制动系统共同组成，当电机启动后，电动机带动制动系统开始工作，而当电机停止后，制动系统停止工作。但是在实际使用过程中，由于动力制动的控制线路比较复杂，所以经常出现线路过载而导致动力制动失效的情况发生。2.由于动力制动系统是由一个主风包（储气罐）和2个制动缸组成，而在实际使用过程中，因为制动缸之间的距离较大，所以经常出现因制动缸之间距离较大而导致制动缸中的空气被大量消耗的情况发生。3.由于动力制动系统是由两个液压泵组成的，其工作过程中会出现能量转换不完全的问题，这就导致液压泵中的压力不足而使其工作不正常。

4 解决方案

4.1 在架线式电机车上增加制动装置

随着矿山生产规模的不断扩大，对架线式电机车的需求量越来越大，为了解决电机车制动系统存在的问题，需要在现有架线式电机车上增加制动装置。根据《金属非金属矿山安全规程》第6.4.1.12条规定：电机车运行应遵守下列规定--“列车制动距离不超过８０ｍ；１０ｔ以下机车牵引运输时，不超过４０ｍ”。因此，增加制动装置可以使电机车在运行中起到制动作用，确保了矿山井下的安全生产。目前，矿山井下电机车采用人工控制的方式进行运行。由于井下环境比较复杂，存在较多的安全隐患，为了确保电机车在运行中具有良好的制动性能，可以在架线式电机车上增设紧急制动装置。具体做法是：在架线式电机车上安装一个由蓄电池、闸瓦和闸片组成的紧急制动装置，由闸瓦和闸片两部分组成，如图1所示。当电机车处于制动状态时，电机车司机按下紧急制动按钮，紧急制动装置就会向架线式电机车上的闸瓦发出信号。闸瓦和闸片与电源接触后开始动作，带动电动机运转。电动机运转后将电机车带动至安全地点。

4.2 电机车采用紧急制动与人工制动力相结合的措施

在架线式电机车上增加紧急制动装置后，可以通过电机车司机人工操作来控制电机车的运行速度，避免了电机车在运行中突然停车带来的危险。同时通过对电机车运行速度进行控制可以有效地避免架线式电机车在运行中突然停车带来的危害。在电机车运行过程中采用紧急制动与人工制动力相结合的措施可以有效地解决架线式电机车在运行中出现的问题。

4.3 采用新型制动器

为了解决架线式电机车运输制动问题，可以采用新型制动器。其中，电磁式制动器是一种常见的选择。在采用电磁式制动器时，应选用电磁铁性能优良、响应速度快的制动器，并根据车辆不同的运行状态采用不同的制动模式和控制策略，如电阻制动、电动制动和再生制动等。此外，在制动系统设计中，还要考虑制动器与车轮的匹配，确保制动效果能够达到最佳。另一种解决架线式电机车运输制动问题的方法是采用卡轨式制动器。在选择卡轨式制动器时，需要注意制动鞋与车轮的卡合度，以及制动器与车轮之间的摩擦系数，以确保制动器能够正常工作。此外，根据车辆不同的运行状态，应采用不同的制动模式和控制策略，例如手动、自动和智能控制等。最后，在安装和调试制动器时，应按照制造厂家的要求进行，以确保制动器能够正常工作。

4.4 采用压缩空气制动装置

在制动系统中采用压缩空气制动装置能够有效地解决架线式电机车在运行过程中存在的制动问题。压缩空气制动装置是在手控制动装置的基础上增加了压缩空气系统，空气压缩机产生的压缩空气进入制动缸，从而推动机械制动闸瓦，对轮对实行制动。

5 采用在架线式电机车上安装紧急制动装置的注意事项

采用在架线式电机车上安装紧急制动装置的措施是一种比较好的解决办法，但是这种方式并不是唯一的解决办法，为了进一步地解决架线式电机车在运行中出现的问题，还需要从以下几个方面入手：首先，要选择合适的制动装置。由于架线式电机车上安装紧急制动装置后会对其运行产生较大的影响，所以需要根据电机车在运行中出现的问题选择合适的制动装置。在选择制动装置时，要考虑到架线式电机车在运行过程中对人员和设备造成的安全隐患，同时要考虑到所选择的制动装置能够满足矿山井下运输安全。其次，要制定合理的操作制度。电机车在运行过程中出现紧急制动问题后，电机车司机需要将电机车停车位置迅速报告给当班值班人员，并将电机车停车位置报告给值班人员。当班值班人员接到电机车停车位置报告后应该及时安排工作人员对电机车进行检查。工作人员通过观察电机车停到位置上的标志后判断出电机车所处的位置，然后再利用移动电话向当班值班人员进行汇报。同时，为了保证工作人员能够及时发现电机车所处的位置并能够迅速找到电机车，工作人员在检查电机车时要带上照明工具。

6 结语

在我国，矿山行业在国民经济中占有举足轻重的地位。随着科学技术的发展和经济体制的改革，矿山行业不断发生变化，但是安全问题仍然是矿山行业发展中的主要问题之一。架线式电机车在矿山运输过程中发挥着重要的作用，但由于其运行过程中存在制动问题，导致安全事故频繁发生，给国家和人民生命财产造成巨大损失。因此，对架线式电机车制动系统进行研究是十分必要的。通过分析架线式电机车的制动原理和解决方法，可以找出制动问题存在的根源，进而提出解决方案。对架线式电机车的制动问题进行研究具有十分重要的意义，可以保证矿山运输安全，提高企业经济效益和社会效益。

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