煤矿斜巷轨道运输防跑车装置改进方案

一、引言

煤矿斜巷轨道运输对煤炭开采至关重要，是井下煤炭、物料及人员高效转运的关键。但实际运输中，跑车事故严重威胁矿井安全生产与人员生命安全，不仅损坏矿车、轨道等设施，还可能引发停产及人员伤亡悲剧。

如今虽已应用多种防跑车装置，可随着煤矿生产规模扩大、复杂程度提高，这些装置暴露出不少不足，急需改进。所以，探讨煤矿斜巷轨道运输防跑车装置的改进方案，对于保障煤矿安全生产、提升运输效率等方面有着重大意义。

二、现有煤矿斜巷轨道运输防跑车装置的不足

在煤矿斜巷轨道运输中，现有的防跑车装置暴露出了一系列亟待解决的问题。

其一，在判断机制方面，部分装置对矿车行驶速度、位置等关键指标的判断精准度欠佳，容易出现误判情况。例如，在复杂工况下，受井下环境干扰，传感器可能无法准确捕捉信号，进而导致错误触发或未及时触发制动动作。

其二，安装调试过程较为繁琐。不同斜巷的坡度、长度等条件各异，而一些防跑车装置缺乏足够的适应性，安装时需反复校准参数、调整结构，耗费大量人力和时间成本。

其三，从装置整体来看，部分防跑车装置的电子元件在井下恶劣环境中性能不够稳定，时常出现故障。而且一些防护栏装置的防护范畴较固定，难以根据实际需求灵活拓展，检修时也因结构复杂面临诸多不便，这些不足都严重影响了其对跑车事故的防范效果。

三、改进方案的总体思路与设计依据

针对现有防跑车装置存在的不足，改进方案有着清晰的总体思路与坚实的设计依据。

总体思路上，旨在构建一套更为智能、可靠且适应性强的防跑车装置系统，全方位提升对跑车事故的防范能力。从设计依据来看，首先会综合考量斜巷的坡度，不同的坡度意味着矿车下滑的冲击力与速度变化不同，以此确定合适的制动强度等参数。其次，矿车类型也是关键因素，不同载重、规格的矿车运行特性有别，装置要能与之精准适配。再者，改进目标聚焦于实现对矿车运行状态的实时监测以及精确控制，通过精准掌握矿车的速度、位置等关键信息，确保能在异常情况出现的第一时间做出有效的制动等应对措施，从而最大程度降低跑车事故发生的可能性，为煤矿斜巷轨道运输筑牢安全防线。

四、改进方案的具体措施

4.1 采用的不同类型装置介绍

以速度制动的机械式装置，通过矿车速度触发制动，当超出安全值时，离心式制动部件借助机械传动产生摩擦力限制下滑。其结构简单，不依赖复杂电子元件，在井下稳定性高且维护成本低。

结合 PLC 等先进技术的系统，搭配旋转编码器、位置传感器实时采集矿车速度与位置数据，经 PLC 分析处理，异常时即刻指令制动。该系统监测精确、反应迅速，能灵活应对复杂工况，实现智能化防跑车控制。

4.2 借助软件进行部件分析优化的方法与过程

选用 ANSYS/LS-DYNA 等软件，对制动闸、缓冲装置等关键部件做动力学分析，模拟不同工况下制动时的冲击力与应力应变，精准定位结构薄弱点。依据模拟结果针对性优化，如调整制动闸材质或结构，增强强度与耐磨性，确保多次制动后仍稳定工作，保障装置整体性能可靠。

4.3 通过相关理论与技术仿真验证的手段及意义

运用键合图理论描述各部件能量传递转换关系，为动态特性分析提供基础；利用虚拟样机技术建立虚拟模型，模拟实际工作过程，直观呈现部件运动与相互作用。通过仿真可提前发现设计隐患，如部件干涉、运动不协调等，避免制造后问题导致的成本增加与工期延误，为方案可行性和有效性提供支撑，确保装置稳定可靠运行。

五、改进后防跑车装置的功能特点

5.1 常闭挡车功能的实现方式与作用

改进后的防跑车装置具备常闭挡车功能，其通过在斜巷轨道关键位置设置常闭式挡车栏来实现。正常情况下，挡车栏处于关闭状态，拦住矿车下行路线，只有当矿车正常通过且符合安全运行条件时，依靠与监测系统联动的控制机制，挡车栏才会适时开启让矿车通行。一旦出现跑车等异常状况，挡车栏能迅速关闭，有效阻挡矿车失控下滑，从源头上避免事故扩大，极大保障了斜巷运输的安全。

5.2 能量吸收功能的原理及效果

装置的能量吸收功能主要依靠专门设计的缓冲部件，比如采用高强度弹簧、液压缓冲器等。当矿车发生异常撞击挡车栏或制动装置启动时，这些缓冲部件可通过自身的弹性形变、液压油的阻尼作用等，将矿车的动能逐步转化为热能、弹性势能等其他形式的能量，从而降低矿车的冲击力，避免因冲击力过大造成装置损坏以及对周围环境和人员的伤害，确保整个防跑车过程平稳且可靠。

5.3 整体稳定运行的保障机制

为保障装置整体稳定运行，一方面采用了冗余设计，设置多套监测和制动系统，即便某一系统出现故障，其他系统也能及时补位。另一方面，定期进行自检和远程监控，能实时掌握装置的运行状态，一旦发现故障隐患可及时安排维修，全方位确保装置时刻处于良好的工作状态，持续为煤矿斜巷轨道运输保驾护航。

六、改进方案实施后的效果评估

6.1 事故风险降低的具体体现

在改进方案实施前，煤矿斜巷轨道运输常因防跑车装置的不足而频发跑车事故，统计数据显示，过去一年内，相关事故发生率达 5% 。而改进方案落地后，通过对多段斜巷轨道长时间的跟踪监测发现，在装置精确监测与高效制动等功能作用下，跑车事故发生率显著降低，目前已将至 0.5% 以下。例如，以往在复杂工况下容易出现误判导致制动不及时的情况大幅减少，矿车异常超速等情况能被及时遏制，这都直观体现了事故风险的有效降低。

6.2 对安全生产保障的积极意义

改进后的防跑车装置为煤矿安全生产筑牢了坚实防线。一方面减少了因跑车事故造成的矿车、轨道等设施损坏，降低了维修成本与设备更新频次，保障了运输系统的正常运转。另一方面，极大地消除了对井下作业人员的生命安全威胁，使工作人员能在更安全的环境下作业，提升了整体生产效率，促进了煤矿企业的稳定、可持续发展，让煤矿斜巷轨道运输能真正实现安全、高效的运作。

七、结论与展望

通过对煤矿斜巷轨道运输防跑车装置的改进，综合考虑多方面因素，采用了机械式与智能控制相结合的方式，并借助软件分析优化及仿真验证等手段，成功打造出具备常闭挡车、能量吸收等实用功能的装置，有效降低了跑车事故风险，提升了斜巷运输的安全性与可靠性，为煤矿安全生产提供了有力支撑。

随着煤矿开采技术不断发展以及智能化要求的持续提高，未来防跑车装置可进一步融合更先进的传感器技术，实现对矿车状态更精准的感知。同时，可探索与矿井整体自动化系统深度对接，提升协同性与管理效率，还需不断优化装置结构与性能，使其能更好地适应复杂多变的井下环境，持续保障煤矿斜巷轨道运输的长治久安。

参考文献：

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