超速控制系统在井下电机车上的 应用

超速控制系统在井下电机车上的 应用

王志强

河南焦煤能源有限公司中马村矿 河南焦作 454000

摘要：基于轨道运输时的长距离运输采用电机车牵引方式的轨道运输，根据牵引电机车的运行特点，利用现代微电脑技术而设计的电机车速度控制装置及显示仪器，属于设备技术领域，涉及到煤炭、隧道工程等运输牵引领域。在使用过程中取得了很好的成效，具有推广应用价值。

关键词：速度传感器；电机车；显示仪器；微电脑

1设计应用背景技术

由于煤矿在生产过程中需要采用防爆电机车做为动力机械进行拉出人员及物料，而电机车出厂时没有安装测速装置，因此电机车的运行速度不能直接显示，电机车司机对机车的实际行驶速度也就不能准确地把握，完全凭自身经验和感觉来控制车速。为了能够使电机车司机正确了解机车运行速度，从而避免因超速运行电机车而造成事故，所以根据井下的实际情况，而设计安装电机车超速控制系统。

另外煤矿生产中，部分矿井为单翼开采，开采运输巷道较长，部分矿井的运输大巷都在万米以上。另外在单翼开采的矿井中，有部分矿井由于运输大巷的局限性或其他方面的原因不能采用胶带运输的方式进行运输生产的煤炭资源，采用蓄电池电机车牵引矿车运输的方式进行运输煤炭。在这种蓄电池电机车牵引矿车运输的方式运输下，那么矿井的运煤、矸石、材料及人员，全部采用机车牵引矿车或人行车实现全矿井的生产运输任务。另外矿井的运输平巷为方便机车运输，在道轨铺设时都有不大于7‰的坡度以便方便电机车在运输重车时，减少重车的牵引量。所以在机车行驶处于下坡道运行时，机车的速度有时难于控制，特别是在夏季的5月份到9月份之间，由于天气原因井下大巷雾气特别大，能见度很低，再加上地面潮湿有水，使道轨非常的滑，井下的岔道和弯道又特别多，在这种情况下，在井下开机车非常困难，因为井下采煤工作面出煤快，井下拉煤的车辆有限，必须在开机车时要多拉快跑，这样才能满足出煤的需要，在开快车的同时，由于向外运煤是下坡道，再加上机车的后面要挂上很多辆煤车，速度快的情况下，机车行驶到岔道或弯道、有人施工等地点要减速慢行，由于机车的惯性加上后面煤车的惯性推力，往往使机车刹过闸以后还会向前运行，造成列车制动距离不符合《煤矿安全规程》规定的“运送物料时不得超过40m的规定。

另外行人车方面是最重要的，《煤矿安全规程》规定“运送人员时不得超过20m的制动距离，如果行人车或运煤车在运行过程中，发生掉道或其它的意外事故或者大巷前方有人施工时，由于大巷有雾气能见度非常低，当需要紧急刹车制动时，刹车制动距离不够，那后果就会很严重，会造成重大的安全事故，所以在井下机车行驶过程中机车速度需要限速或者超速提醒。所以在井下的机车上设计安装机车超速控制系统是非常必要的，一方面可以通过机车超速控制系统进行限速，另一方面可以提醒超速。这样以来不管井下巷道有没有雾气或者大巷中的道轨上是否有水潮湿，只要在规定的速度下行驶，不超规定的速度行车，就可以有利地避免因机车速度过快刹不住车或制动距离不够而造成的安全生产事故。

2实施内容

在机车上安装了机车超速传感器，传感器应用磁电式原理检查机车线速度，实现超限速报警和超速保护。显示仪器安装在电机车的架驶室中，控制系统及微电脑系统安装在防爆箱中，另外传感器安装在机车的行驶轮对主轴上，各种处理器件通过电源线及数据线进行连接，实现了整个系统。

3技术方案及技术特征

3.1基本功能

传感器达到报警点设定值时，发出“超速请注意”的语言报警，且语音清晰。

3.2主要性能

1.测速范围0-6m/s

2.测量误差±0.2m/s

3.传感器报警点设定值在0-6m/s范围任意可调

4.音响强度≥85dB(A)

5.工作电压：DC12V

6.工作电流：≤175mA

4结构及工作原理和工作过程

4.1显示仪器结构

4.2内部原理图框图

4.3工作原理及工作过程

利用现代微电脑技术而设计的机车速度控制显示仪器，仪器通过安装在电机车轴上的磁铁和速度传感器将机车的速度信号检测出来，通过内部运算、比较，显示出机车的实际速度值和累计里程。在正常开车时，传感器不报警，当显示的速度值大于设定的超速报警值时，传感器发出语言报警信号：“超速请注意”提醒开车人员减速，当速度低于报警值时传感器自动解除报警，当车速超过超速保护值时，仪表发出语言：“超速保护”，保护输出触点断开。速度降下后自动恢复原来状态。这是机车超速控制系统工作的过程。它与机车的控制系统相连接，保护输出端接在机车的IGBT模块的控制端，当机车“超速保护”时，机车断电。这样可以根据机车的制动距离实验的速度来给机车设定好在井下大巷的行驶速度。

此超速报警装置的电源取之电机车上自带的电源变换器(直流140V转直流12V)输出端的DC 12V电源，经报警装置内部电源变换器变为DC 12V和DC 5V，DC 12V电源为霍尔元件电路和语音放大电路供电以及微电脑系统液晶显示模块供电。霍尔元件获取到电机车的转速信号经过整形、滤波、光电隔离送到微电脑系统的计数器T1端口，启动内部定时器T0在1秒钟内对传感器检测到的脉冲进行计数，经行程计算:车速=(车轮直径×3.14/10)×1s计数数值，此测速装置在传动车轴上装有10只磁铁，如果装有6只磁铁，其计算公式为:车速=(车轮直径×3.14/6×1s计数数值)、再转换成ASCII码送液晶模块显示，显示的数值与限速值相比，如果显示的车速数值比限速值大就驱动语音模块发出语音报警提示，并且对年、月、日、时、分、秒、车速进行保存，以便查询。

机车的超速控制系统的功能是监控列车的行驶速度，在司机欠清醒或失控的情况下，对列车实施超速控制制动，并且可记录运行情况，可以记录每天机车超速时的控制次数，及时了解机车运用质量和司机操作水平，对保证列车运行安全，改善对司机、机车的管理发挥了积极作用。

4.4安装使用

将速度传感器固定在机车车轴上，感应段朝向车轴，在车轴上等距粘贴八块磁铁，车轮转动时，速度传感器应端切割磁力线，产生脉冲信号，进行计数，获得车速数据。

安装示意图

5结语

煤矿牵引电机车上使用配置超速控制系统后，使电机车运输的安全系数大大提高，有利地避免了因机车速度过快刹不住车或制动距离不够而造成的安全生产事故，安全风险明显降低。增加了电机车运送物料的运输能力，提高运输效率。

参考文献：

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