蔡向宇

【摘要】讲述了防爆电动胶轮车应用于煤矿井下的重要意义，介绍了一种矿用防爆锂电池无轨胶轮运人车的设计方案，详细阐述了此车的整体结构和技术特点，并对整车电气系统、驱动系统、制动系统、转向系统等关键技术进行了介绍。

【关键词】矿用防爆；锂电池；电动无轨胶轮运人车；控制原理；驱动系统

引言

防爆无轨胶轮车是一种煤矿井下辅助运输设备，相对于轨道运输，它可以极大的提高煤矿运输效率，安全性也更高。目前，国内煤矿井下运行的无轨胶轮车，除极个别车型外，全部采用防爆柴油机为动力，柴油机的噪声和尾气排放给井下环境带来较大污染，严重威胁着井下职工的身心健康。另外，柴油机本身存在防爆安全隐患，使用、维护成本也很高。矿用防爆锂电池无轨胶轮车的研发和应用可以有效的解决这些问题，它以矿用隔爆型动力锂电池为动力源，低噪声、零排放，防爆安全可靠，使用、维护成本低。目前，用于接送职工上下班的运人车在煤矿应用很多，因此，我们研制了一种矿用防爆电动无轨胶轮运人车，以取代防爆柴油机胶轮车用于井下人员运输。

1.总体方案

该车采用加强型底盘，车厢以小型客车的车厢改制而成，以防爆锂电池电源箱为动力源，采用矿用隔爆变频牵引电机加减速箱的驱动方式，前轮驱动，行车制动采用液压湿式制动器，驻车制动为失效安全型，液压助力转向，前后悬架均装有筒式减震器。整车重量分配合理，结构紧凑，操控性好，动力强劲，可适应井下复杂的巷道条件，车厢空间大，乘坐舒适，整车防爆安全可靠，适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井，整车主要技术参数见表1。

1.1整车结构

整车由车厢1、制动系统2、车架3、转向系统4、传动系统5、悬架系统6、电气系统7组成，如图1

1.2车厢

以小型客车的车厢为原型，根据各部件的布局，对其局部结构进行了改制，并且按照煤安要求，将内饰更换为符合煤矿安全要求的材料。

1.3制动系统

制动系统包括行车制动和紧急制动（驻车制动）两套各自独立的系统。行车制动包括液压制动和电回馈制动，液压制动系统由湿式制动器、制动阀、蓄能器、液压胶管等组成，湿式制动器安装在四个车轮上，通过脚踏式液压阀控制其制动力，蓄能器保证车辆在电机停止工作的状态下仍具备一定的制动能力，保证行车安全；电回馈制动可以避免液压制动器过热，同时可以为电池充电。驻车制动器为失效安全型，保证车辆在液压系统发生故障或电机停止工作时仍具备足够的制动能力。整车制动平稳可靠，制动力、制动距离均满足矿用胶轮车国家标准要求。

1.4转向系统

转向系统由转向泵、驱动转向桥、转向器、方向盘等组成，转向泵由电机带动，为液压助力转向器提供動力，助力系统正常工作时，转向轻便灵活，操控性好，当液压助力系统发生故障时，也能用力操纵方向盘使车辆实现转向，有效保证了行车安全。

1.5传动系统

传动系统由矿用隔爆型变频牵引电机、减速箱、传动轴、驱动转向桥等组成，电机功率60kw，通过减速箱带动驱动转向桥，不需换档，操控性好，传动环节少，效率高。由于采用前驱方式，后桥结构简单，可以保证车厢内部足够高（1.7米左右），乘坐空间大，乘员活动自如。

1.6悬架系统

悬架系统包括前后钢板弹簧和筒式减震器，前悬架装有防侧倾装置，弹簧刚度设计合理，与减震器共同起作用，保证了乘坐舒适性。

1.7电气系统

电气系统由防爆电源箱、变频器、控制箱、传感器、自动保护装置、通讯系统、显示仪表等组成。电源箱总容量为64kwh，保证车辆具有足够的续航能力；变频器控制电机转速，保证车辆平稳运行；当车辆发生故障时，自动保护系统可以及时报警或自动断电，保证了行车安全；通讯装置可以实时采集车辆及环境信息，并将信息传输到地面控制中心。

2.技术特点

2.1安全可靠的防爆电气系统

煤矿生产安全是第一位的，我们对整车电气系统的防爆进行了多次优化设计，电源箱、变频器箱、控制箱及其它电气元件都做到了防爆安全可靠。

2.2高效传动系统

采用电机直驱方式，在其与驱动桥之间加装一个减速箱，传动环节少，机械传动效率可达87%，其平路满载续航能力可达110km，可以满足煤矿井下运人需求。

2.3完善的自动保护监控系统

自动保护监控系统由防爆传感器、控制装置、显示装置、报警装置等组成，当出现温度高、电量低、液压系统压力低、瓦斯含量高等车辆故障或外部环境不安全等问题时，能自动报警提示驾驶员，当出现严重故障时，具备自动断电功能，保证人员安全。

3.结语

此矿用防爆电动无轨胶轮运人车具有低噪声、零排放、安全性高、节能、维护成本低等优点，其必将取代防爆柴油机胶轮车，大量应用于煤矿井下，这对于改善煤矿职工的工作环境具有重要意义，社会效益巨大。

矿用防爆电动胶轮车的研发面临的主要难关是续航里程短和制造成本高，随着这两个难关被逐步攻破，防爆电动胶轮车必将具有非常广阔的市场前景。

参考文献

[1]王步康.矿用电动无轨运输车辆发展现状与关键技术[J].煤炭科学技术，2015.（1）74-76.

[2]李博.一种矿用防爆无轨电动胶轮车设计[J].机械工程与自动化，2014（4）84-86.

[3]袁晓明.煤矿电动无轨运输车辆的关键技术研究[J].煤炭科学技术，2011.（5）80-82.