胡小刚，丁守坤

（1.中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司，陕西 神木 719315；2.中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

煤矿井下架线式机车通过接触网获取动力电源，当供电区段内接触网负荷过大、机车数量过多时，易引起供变电设备跳闸保护，影响区域内所有机车的运行，甚至造成设备损坏。因此需要信号机按照接触网负荷情况引导机车入网，避免过多机车进入供电区段引起接触网负荷超限。

常规的信号装置根据架线机车接触网供变电设备的负载情况实施调度［1］，而当电网负载数据信息无法获取时，信号装置便无法实现调度。因此，需要一种闭锁装置，不仅能够以接触网供变电设备的负载信息为依据，还可根据进入供变电区域的机车情况实施信号闭锁；能够保证在供变电设备与信号机控制器间的通信发生故障或供变电设备状态监测功能故障时正常发布调度信号，保障接触网及供变电设备的运行安全。

1 机车接触网负荷信号闭锁装置结构与工作原理

矿井架线机车接触网负荷信号闭锁装置由信号机控制器、闭锁信号机、机车定位器和接触网供变电监测器组成，其结构框图如图1所示。信号机控制器与供变电站监测器通信可获取该区段的接触网负荷状态；与矿井已有的机车定位系统连接可直接从机车定位器的通信数据中获取进入和离开该区段的车辆信息［2］。

图1 接触网负荷信号闭锁装置组成框图

接触网实行分段供电方式。信号机控制器根据区段内接触网负荷状态或区域内车辆信息对闭锁信号机实施闭锁、解锁控制［3］。当接触网负荷信息接入正常时，信号闭锁以负荷信息为依据；当接触网负荷信息接入故障时，信号闭锁以区域内机车数量为依据。

2 信号闭锁方法

本文设计的矿井架线机车接触网负荷信号闭锁方法，不仅能够以接触网供变电设备的负荷监测信息为依据，还能够以进入接触网供变电区段的机车数量为依据。以多源信息为依据，能够保证一方设备故障或通信故障时可正常实施信号闭锁，进行安全调度［4－5］。信号机控制器可以设定接触网的信号闭锁负荷极限数值、信号解锁负荷数值以及区段内允许的机车数量等信息。

（1）以接触网负荷为依据时：信号机控制器与接触网供变电站监测器通信正常并且能够获取接触网负荷，根据供变电站监测器获得的接触网的实时负荷状态数据WP，依据配置的闭锁负荷WLK和解锁负荷WUL数值，控制信号机显示闭锁信号或解锁信号。即：当WP≥WLK时，信号闭锁；当WP＜WUL时，信号开放。设某区段内的接触网额定载荷基数为WB，则WLK、WUL可分别设定为：

（2）以机车数量为依据时：此时信号机控制器与供变电站监测器通信断开或供变电站监测器的监测功能发生故障，可根据机车定位器获得的车辆进入和离开该区域的车辆信息统计出区域内机车的数量。简易的判断方法是依据配置的闭锁和解锁机车数量数值，控制信号机显示闭锁信号、解锁信号。但是，因机车的运行功率会因载重、速度等情况实时变化，而不同车型的额定功率相差较大，简易的机车数量判断方法误差较大、保护能力不高。因此区段负荷闭锁以机车数量为依据时，控制器从机车定位系统的数据中可识别和统计区段内各机车类型的数量，以各类型机车的额定功率和数量计算区段载荷WN，即：

其中：α为可调参数，应大于1.0；WA、WB、WC分别为A、B、C类型机车的额定功率；NA、NB、NC分别为A、B、C类型机车的数量。

以式（3）计算的WN与式（1）、式（2）中的WLK、WUL比较，判断信号应闭锁或应开放。

3 试验与应用

架线机车接触网负荷信号闭锁装置已在神华神东补连塔矿井DC1500V架线车精确定位、行车信号控制及运行安全监测系统中投入使用。信号机控制器和机车定位器为KJ650-F矿用本安型机车调度分站，闭锁信号机为DHX15L（A）矿用本安型信号灯。信号机设于车辆进入架线车接触网的巷道端口处，机车定位系统的定位器分散设于架线车接触网区域内。补连塔矿井下接触网共分三段，如图2所示。

图2 补连塔矿井下接触网供配电分段示意图

结合应用实例对矿井架线机车接触网负荷信号闭锁装置的具体实施方式进行详细说明，接触网负荷信号闭锁装置实例如图3所示。以其中补连塔矿井下某一个区段为例，实施方式说明如下：

（1）接触网供变电站监测器4能够将电网负荷信息通过总线传递给信号机控制器1。

（2）2台机车定位器能够将监测到的机车进入、离开区域信息通过总线传递给信号机控制器1。

（3）2台闭锁信号机通过总线接收信号机控制器1的闭锁、解锁指令。

（4）配置信号机控制器的信号闭锁负荷极限数值、信号解锁负荷数值、信号闭锁机车数量极限数值、信号解锁机车数量数值。

（5）正常情况下，信号机控制器1按照接触网供变电站监测器4采集的电网负荷数据控制信号机。当信号机控制器1与接触网供变电站监测器4的通信链路发生故障时，或当接触网供变电站监测器4的监测功能发生故障时，信号机控制器1按照机车定位器监测的机车信息进行信号机控制。

图3 接触网负荷信号闭锁装置实例

4 结语

本文研究的矿井架线机车接触网负荷信号闭锁装置能够在供变电设备与信号机控制器间通信发生故障时，或供变电设备状态监测功能发生故障时，正常发布调度信号，避免过多机车进入区域，导致电网负荷超限，保障了接触网及供变电设备的运行安全。目前为止，该装置已在补连塔煤矿投入使用半年多，运行状态良好，功能使用正常，满足了煤矿对架线车接触网负荷信号控制的要求。