姬鹏飞

（陕西德源府谷能源有限公司三道沟煤矿，陕西 榆林 719400）

前言

在煤矿运输过程中，对无轨胶轮车进行应用是整个煤矿运输系统不能缺少的重要部分。近些年来，煤矿井下开采技术在不断提升，煤矿井下开采的现代化程度也在不断加强，井下无轨胶轮车的应用也越来越普遍。但是在井下无轨胶轮车运行过程中，可能会因为刹车失灵以及其他原因导致无轨胶轮车事故，出现跑车现象。现阶段，使用的无轨胶轮车在开展失速保护时，主要是利用蹭房（帮）、安装尼龙防护网或者防撞板、防撞墙等对无轨胶轮车跑车事故进行减速制动，可靠性比较差，存在巨大安全隐患。因此，需要对当前的矿山企业进行深入调研，对现有的无轨胶轮车失速报警装置进行设计和创新，防止有轨运输阻车装置在拦截无轨胶轮车时对无轨胶轮车以及车上人员产生伤害，而发生车毁人亡的事故。

一、煤矿用无轨胶轮车出现失速的原因

对煤矿生产区域使用的无轨胶轮车进行调研，发现导致无轨胶轮车出现失速的主要原因表现在以下方面：第一，没有加强车辆日常维护和保养工作。在车辆运行过程中制动系统的安全隐患比较大，如果在运行过程中制动系统出现突发故障会导致无轨胶轮车速度失去控制。第二，在无轨胶轮车操作过程中，如果操作不当或者出现错误操作，也会导致车辆失去速度控制而产生安全事故。第三，车辆在斜坡或者斜车道运行时，为了保证车速的安全性，需要利用车辆制动系统进行制动。但是无轨胶轮车的多频率制动系统会导致车辆制动部位温度不断上升，如果制动装置的温度达到一定限值，刹车系统很容易失灵，导致车辆失去控制[1]。

二、煤矿用无轨胶轮车失速控制系统设计原理

在对煤矿用无轨胶轮车失速控制系统进行设计时，需要了解该系统的主要特点。在无轨胶轮车运行过程中，如果需要在具有一定坡度的巷道内运行，胶轮车上行或者下行都可能出现超速、失速问题，很容易产生安全问题。而利用无轨胶轮车失速报警装置可以对车速进行实时显示和控制，并且能够实现报警和阻车功能，有利于提高无轨胶轮车的运输安全性，质量比较可靠。第一，胶轮车在巷道行驶时，车载发射器会发出信号，雷达对车辆行驶速度信号进行捕捉，实时显示出车速。测速雷达的限速值设置为30 千米/小时，如果车辆的行驶速度超出限制或者车辆失速，雷达在获取失超速或者失速信号后动作，实现阻车目的；第二，雷达测速自动拦截失效未动作的前提下，司机可以手动按下发射器进急停按钮执行器动作阻车。阻车器会滑落或者旋转落在运输巷道内，通过车辆自身重量和聚氨酯发泡模阻车器与地面进行摩擦，阻止车辆前行，一直到车辆停止。

在该系统设计过程中具有明显的优点，主要表现在以下方面：第一，不需要改动车辆。在煤矿用无轨胶轮车失速保护系统设计过程中，禁止对车辆进行随意改造，对一些工作制动、紧急制动和停车制动存在故障的车辆必须停止运行，立即整改。而在此次车辆失速保护装置设计中，并不需要对原有车辆进行改装，只需要将设计的装置安装在巷道上就能够发挥作用，可以提高无轨胶轮车的运输安全。第二，在该无轨胶轮车失速保护系统安装过程中，不需要破坏巷道原有基建，阻车装置的安装过程比较简单，是在巷道上附属安装的，不需要进行巷道挖掘，可以保证巷道的完整性。第三，不管是上行还是下行车辆，该阻车装置都可以发挥作用。阻车装置的主要材料是阻车泡沫，该装置在动作时可以掩住车轮，克服对下行车辆作用的弊端，不管是入井车辆或升井车辆只要出现失速情况，都能够利用阻车装置实现车辆失速安全保护。第四，失速保护系统是以主动防护和被动防护两方面为主设计的阻车装置，驾驶员可以主动按下发射器按钮达到阻车目的。如果出现意外时，驾驶员不能正常操作，摄像头或者雷达在获取车辆时速信号后，可以及时发出指令，并对失速车辆进行安全保护，进一步提高失速保护系统的应用效益。第五，该阻车保护系统的整体投资比较少。阻车装置只需要在车辆内放置发射器，在更换车辆时可以直接将发射器移到新车上使用，并不需要进行二次投资，可以提高以及应用效益[2]。

三、煤矿用无轨胶轮车失速保护系统的应用设计要点

（一）装置功能设计

现阶段，在对煤矿用无轨胶轮车阻车保护系统进行设计和应用时，必须对装置的具体组成进行全面掌握，同时要了解装置的功能。在对失速保护装置进行设计与应用时，要包括主控机、信号检测、信号接收控制器、启动报警器、监控机以及矿用本安型发射器和矿用隔爆型摄像仪、雷达测速传导传感器、阻车装置等各项部分。不同装置都有各自的功能，在设计中需要对每部分的功能进行全面掌握。

主控机。主要功能时与煤矿用本安型接收控制器进行连接，可以对整个系统的运行状态和车辆的行驶状态进行实时监控，还可以对车辆是否处于超速失速行驶状态进行准确判断，并根据获取的信号信息发出相应指令。在主控机运行过程中，可以对车辆行驶状态进行分类记录形成文档存储，并且能够实时显示下井车辆数量和下井时间。根据记录的文档对超速车辆编号、超速区域以及超速时间的进行全面掌握，有利于分析车辆超速的具体原因，并开展有效的改进工作。

信号检测。信号检测的主要功能是对车载信号发射器是否处于正常运行状态进行检测，数字闪烁表示发射器按钮已经被按下，需要复位才能够入井，不显示则表示电量过低或者装置损坏，禁止车辆入井。

矿用本安型接受控制器。接收控制器的主要功能是对车阻车装置的启动报警等进行控制，同时可以上传车辆超速行驶和阻车器装置运行状态信息。

测速雷达与时速显示器。每一个阻车装置的前方50 米左右都需要利用双速控制。在装有发射器的车辆通过雷达测速传感器时，可以实时显示车速，数显的主要模式是绿色，如果超出第一规定时速会显示为红色表示已经超速，主控机会记录超速车辆的编号；如果车辆超过第二规定的时速后执行器会执行动作，阻车装置滑落或者旋转实施阻车。

阻车装置。在此次装置设计和应用过程中使用的阻车器是壁挂式和倒车硐室式阻车器。下行或者上行无轨胶轮车处于超速或者失速状态时，雷达捕捉到的信号可以直接输入到相关的接收控制器内，控制器输出开关启动，执行器动作。而阻车器可以及时滑落或者旋转到巷道捏内，利用车辆自重以及阻车装置的摩擦力阻挡车辆前行。此外，出现失速或者超速情况时，无轨胶轮车的驾驶员可以及时按下车上的信号发射器急停按钮发射无线阻车信号，接收器在接收到信号后输出开关执行动作，阻车器同样滑落或者旋转到巷道内，利用车辆自重以及阻车装置的摩擦力阻挡车辆前进。壁挂式阻车装置运行过程中接收到急停动作信号后，要将信号传输到阻车装置，阻车装置旋转到位保持在4 秒之内，可以提高阻车装置的运行效果，保证无轨胶轮车的安全性。而倒车硐室式阻车器在接收到急停信号后，阻车装置滑落或者旋转到位时间控制在3 秒之内。

声光报警装置。在阻车装置启动后，在阻车装置上方悬挂的报警装置会同时启动并转变为红灯闪烁的状态，伴有语音提示，阻车器已启动，请注意上下行车辆或者行人注意避让事故区域。等到阻车装置恢复后，可以手动关闭报警装置，此外，在弯道和三岔口部分可以单独设置红绿灯控制系统，利用语音报警装置，可以进一步提升无轨胶轮车的运行安全[3]。

（二）主控界面设计

在对主控机界面进行设计时，主要从以下方面出发，保证主控机界面设计的合理性以及全面性：第一，开机界面。在主控机界面开启后，可以自动运行防跑车监控程序，重新启动后显示出初始界面。第二，工作界面。在进入到工作界面后安装的阻车装置区域会被激活，不同档位通讯状态都会显示通信正常的字样，说明接收控制器处于正常工作状态。车辆状态栏会显示没有车辆通过。没有安装阻车装置的区域通信状态栏以及车辆编号栏会显示出备用的字样。在车辆运行过程中，通过某一阻车装置区域时，接收控制器会将收到的车辆信号利用CAN 总线上传到主控机，而车辆显示栏会直接显示出车辆通过的动画。如果车辆处于正常运行状态，状态栏会为绿色字体，显示出正常行驶车辆，并且车辆编号栏会显示出车辆的编号。第三，车辆超速行驶显示界面。如果在无轨胶轮车运行过程中出现超速行驶，通过阻车装置雷达测速传感器的监测区域时发出超速信号。同时会将超速的车辆编号发送到主控机，并对车辆编号超速区域、超速时间等进行记录保存文档。一般超速车辆行驶状态栏的字体颜色为黄体，显示车辆超速行驶。第四，急停按钮按下阻车装置后的动作界面。在车辆驾驶员发现车辆失控，处于失速状态时，可以及时按下发射器急停按钮，接收控制器在获取消息后可以及时启动阻车装置，弹出阻车泡沫拦截失速车辆。同时将车辆信息上传到主控机，主控机对所有的信息进行记录，分析动作原因。在井口、井底的接收控制器会安装语音报警器，报警器绿灯会直接变为红灯，并语音提示下井、升井车辆注意避让阻车装置区域，防止出现车辆堵塞，影响事故处理效率。在阻车装置区域复原后，需要按下主控机键盘的O 键解除报警。此时，主控机界面会恢复到正常工作状态，停止语音提示。第五，车辆失速状态阻车装置动作界面。阻车装置前方会安装雷达测速传感器，如果检测到车辆速度超出动作设定，传感器会发送动作信号，控制器接收到信号后会启动阻车装置并弹出阻车泡沫对失速车辆进行拦截，将车辆阻车装置动作区域信息上传到主控机。主控机将相应信息发送到语音报警器，报警器的绿灯会变成红灯，并语音提示下井、升井车辆注意避让阻车装置区域，防止出现车辆堵塞，影响事故处理效率。在阻车装置区域复原后，需要按下主控机键盘的O 键解除报警。此时，主控机界面会恢复到正常工作状态，停止语音提示。

结语

综上所述，根据当前煤矿用无轨胶轮车存在的安全隐患加强失速保护系统设计和应用工作，可以在极大程度上提高煤矿用无轨胶轮车的安全水平，确保工作人员的人身安全，提升煤矿开采效益。在此次无轨胶轮车失速保护装置设计应用过程中，为了对装置的整个运行效果进行全面掌握，可以将邯郸市鑫泽机械电子设备有限公司生产的无轨胶轮车失速保护装置安装应用到国家能源集团国神公司三道沟煤矿，经过验证分析，该失速保护装置具有突出的应用效益，在极大程度上减少了无轨胶轮车失速时存在的安全问题，确保工作人员的人身安全，同时提高了煤矿的开采效益。