為解決礦井軌道運輸系統人工扳道存在的安全隱患等問(wèn)題,本文提出了一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的自動(dòng)道岔半控制系統。系統采用高精度的稱(chēng)重傳感器,實(shí)時(shí)高精度監測軌道對傳感器的壓力,通過(guò)電磁閥操縱氣缸,實(shí)現道岔的自動(dòng)控制。
1.研究背景
軌道運輸是斜井開(kāi)拓方式最主要的輔助運輸方式,井筒采用單軌布置時(shí),需要在副斜井井筒的上、下口各安裝一組對稱(chēng)道岔,采用人工扳道的方式實(shí)現礦車(chē)轉轍操作。使用過(guò)程中有以下問(wèn)題:
(1)人工扳道不安全。以井下道岔為例,該道岔位于井底變平點(diǎn)以上 20m 附近,每次提升都需要把溝工現場(chǎng)操作,不僅增加了工人的勞動(dòng)強度,而且井筒淋水較大,該段井筒無(wú)轉用人行臺階,把溝工上行時(shí)易發(fā)生滑倒工傷事件,不利于礦井的安全管理。
(2)有時(shí)會(huì )因把鉤工忘記扳道而使得輕車(chē)放到重車(chē)道的問(wèn)題。為了減少爬坡次數,把溝工通常采用以下操作方式:礦車(chē)下放后,把溝工不用立即去操作扳道器,先在車(chē)場(chǎng)摘鈞、掛鈞,然后再扳道,最后等車(chē)輛通過(guò)后再將道岔扳回來(lái),這樣少爬一次坡。但是實(shí)際操作時(shí),重車(chē)上行后有時(shí)會(huì )發(fā)生把溝工忘記扳回道岔的問(wèn)題,導致車(chē)輛下放時(shí)會(huì )將輕車(chē)放至重車(chē)道的情況,
(3)人工操作時(shí)有時(shí)會(huì )因扳道不到位而發(fā)生掉道事故。本文提出了一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的自動(dòng)道岔半控制系統,將人工操縱的道岔改為根據礦車(chē)來(lái)向軌道稱(chēng)重感應,聯(lián)動(dòng)氣缸,實(shí)現自動(dòng)控制道岔移動(dòng),即通過(guò)軌道稱(chēng)重系統判別礦車(chē)的運行方向,由監測主機控制電磁閥,實(shí)現氣缸推動(dòng)或拉動(dòng)道岔尖軌,完成礦車(chē)自動(dòng)轉轍換向功能。
2.系統組成
2.1? 礦車(chē)運行軌跡分析以井口道岔為例(如圖 1 所示),入井的礦車(chē)(輕車(chē))自井口房的輕車(chē)車(chē)道(下道)自左向右入井,對稱(chēng)道岔狀態(tài)如圖 1 的上圖所示;而升井的礦車(chē)(重車(chē))自右向左到達重車(chē)道(上道),對稱(chēng)道岔狀態(tài)如圖 1 的下圖所示。因此,每提一鉤車(chē)或放一鉤車(chē),需要進(jìn)行扳道操作一次,扳道操作是把鉤工經(jīng)常性的工作內容之一。
2.2系統組成
本自動(dòng)道岔控制系統由稱(chēng)重傳感器、檢測控制器、執行器組成。
其中:稱(chēng)重傳感器安置在軌道下方,感受車(chē)輛對其壓力,通過(guò)信號采集、放大以及分析單元,控制電磁閥,操縱氣缸動(dòng)作,實(shí)現氣缸的伸縮,對稱(chēng)道岔的操作通過(guò)氣缸的伸縮實(shí)現。
為簡(jiǎn)化系統,保證系統可靠性,減少投入,本系統選用 2 個(gè)稱(chēng)重傳感器,系統安裝方式見(jiàn)圖 2。
安裝在軌道上的兩個(gè)稱(chēng)重傳感器用于分別檢測所處位置軌道及其上車(chē)輛的重量,當任何一個(gè)傳感器感知車(chē)輛通過(guò)時(shí)(傳感器的稱(chēng)重值超過(guò)根據現場(chǎng)情況設定的閾值,閾值是由現場(chǎng)調試時(shí)測定),控制器給出指令,控制電磁閥動(dòng)作,將氣缸推出,此時(shí),道岔的位置及氣缸狀態(tài)如圖 2 右圖所示;待車(chē)輛通過(guò)后(設定延時(shí) 3 分鐘),電磁閥發(fā)出指令,將氣缸拉回至常態(tài)(如圖 2 左圖所示)。
檢測控制器設有手動(dòng)電控開(kāi)關(guān),在異常情況下按下“推”或“拉”開(kāi)關(guān),實(shí)現強制扳動(dòng)道岔。
3. 經(jīng)濟社會(huì )效益
目前市場(chǎng)上存在的同類(lèi)產(chǎn)品也不少,主要存在價(jià)格高、系統復雜,安裝麻煩等問(wèn)題,本文提出的道岔自動(dòng)控制系統采用高精度的稱(chēng)重傳感器,對軌道對傳感器的壓力高精度實(shí)時(shí)監測,通過(guò)電磁閥操縱氣缸,實(shí)現道岔的自動(dòng)控制,安裝極其簡(jiǎn)單,具有以下特點(diǎn):
(1)系統成本低。本系統以萬(wàn)元左右的直接成本實(shí)現了道岔的自動(dòng)控制,能夠有效減少或杜絕礦車(chē)掉道事故,能夠讓井底扳道工不再周而復始地往復爬坡,保證了礦車(chē)運輸安全,降低了工人勞動(dòng)強度,提高了軌道運輸系統可靠性和安全系數。(2)系統結構簡(jiǎn)單,安裝方便。系統由兩個(gè)傳感器、一個(gè)控制箱、一個(gè)氣缸、三根壓風(fēng)管組成。安裝時(shí)將傳感器壓在軌道下方,控制箱掛置于方便操作的位置,將手動(dòng)扳道器更換為氣缸,接好給風(fēng)管和氣缸兩腔壓風(fēng)管即完成,不再需要其他電子、電氣元件,安裝極為方便。(3)本系統采用風(fēng)動(dòng)系統,符合煤礦井下安全使用的要求。