一种应用于大坡度长距离运输电机车防溜车装置

一种应用于大坡度长距离运输电机车防溜车装置

樊帅帅,王晓林,孙宾,张帅,赵博强

中国建筑一局（集团）有限公司中建一局集团第一建筑有限公司  陕西  西安 710000

摘要：在地铁区间施工中，采用盾构机掘进施工是首选。可减少对地面建筑物振动。是当前地铁施工最先进的施工方法。在盾构机推进过程中，窄轨电机车主要用于隧道内渣泥、盾构管片及相关辅材水平运输。运输系统具有运输成本低、运输容量大、系统使用距离大、系统维护简单等优点。电机车在大坡度隧道内可控性差具有较大溜车风险，如果溜车距离太远，可能会对轨行区中未得到及时保护的人员造成损害，并对隧道内后配套设备造成不必要的损坏。结合技术程序，提出了在大坡度地铁隧道电机车防溜车措施，作为类似设施的参考。

关键词：盾构；电机车；大坡度；溜车；措施

避免电机车溜车运动已成为许多盾构法的重要课题，由于电机车和隧道内窄轨目前的运行状况，很难完全防止电机车溜车。但是，可以采取有效的管理和技术措施，防止电机车溜车或尽量减少因溜车而造成的损害。隧道盾构机作业时，隧道内有时会存在较大的坡度，当运输机车在坡度较大的隧道内刹车停止，进行相关作业时，运输机车易发生溜车的现象，溜车后的运输机车容易对施工人员和相关施工设备造成伤害损坏的现象。为了减少运输机车在具有较大坡度轨道刹车停止时易发生溜车的现象，提高对施工人员和盾构机的保护，提供一种防溜车装置及带有防溜车装置的运输机车。包括基板与第一制动单元，有第一制动杆以及挂钩，第一制动杆的一端与所述基板的一侧转动连接；实现基板在轨道上固定的目的。

一、机车牵引分析

1.运输方式。电机车负责隧道施工时将盾构机掘进过程中产生的渣泥采用皮带机传送至电机车渣斗内，在水平运送至盾构材料吊装孔；并将掘进所需的管片和砂浆等材料采用电机车输送到隧道内盾构掘进掌子面附近。每条隧道都由两辆55吨牵引机作为电机车组的水平运输动力源。

2.电机车牵引吨位、速度和坡度(图1)。本项目线路区间主要包括航天城站~神舟二路站~东长安街站~韩家湾站的三个盾构区间：航神区间隧道长达1564米，区间最大坡度31.98%°,最小平面曲线半径700米；神东区间隧道长度964米，区间最大坡度29.7%°,最小平面曲线半径1500米；东韩区间隧道长度1031米，区间最大坡度28.48%°最小平面曲线半径1200米；如果小于10%°坡度，则最大设计速度(24 km/h)处的牵引重量(t)将超过列车的实际重量(155t)，即设计性能小于10%°坡度时，机车运行不得有溜车问题，为了提高机动车的安全性、可靠性防止溜车，建议中考虑了35%°坡度。电机车牵引吨位和速度曲线表明，当列车155t且35%°坡度时，机车理论速度限制为14km/h。爬坡速度通常是以10-12km/h的坡度控制的，坡度为35%°，这是根据场地的实际情况和公司其他工程车辆的实际经验而定的，尽可能多地使用低速大牵引力。

图1电机车牵引吨位图

二、电机车防溜车措施

1.管理措施。改善电瓶车司机的培训和操作，所有列车员都必须具备理论和实践。通过考核必须持证上岗，没有证书的人不能上岗作业。同时，要提高操作人员的安全意识，严格遵守电机车的安全规定，确保大坡度行驶机车的安全防溜车，并采取启动锚勾应急措施，检查溜车苗头。改进了指挥调度，指挥调度是电机车按照警笛声的指令进行指挥，这些措施需要标准化和统一，司机必须遵守既定程序以避免干扰。设置司机的速标示牌，分析水平隧道运输时，电机车隧道运输的特点主要是坡度、速度、牵引重量等因素。根据上述分析，隧道内大坡度施工段，电机车爬坡采用小速度大牵引，限速为每小时5公里。为此，必须在隧道大坡度设置速度标志，以便司机看到行驶在大坡度位置上。电机车应以规定的速度运行，小速度大牵引力，以避免溜车事故。在隧道中编组列车后，列车牵引设备超载不得无故增加。维护保养，确保所有机车符合运行要求，司机应密切监测机车电压的变化确保电压稳定，必须更换老旧及损坏的蓄电池，随时保证蓄电池电量充足，给机车运行提供足够动力供应。如大坡度爬坡过程中，由于断电问题突然断电问题，造成溜车，安装特殊的声报警系统，必须有专用的声音报警器。一旦出现溜车险情，司机应迅速触发警报，立即疏散洞内工作人员。根据盾构尾部的摄像机，可监视300米以上长度隧道，并随时监视其运行。轨道得到适当清洁，车轮得到定期清洁，保证轨面和车轮表面干燥，制动装置不受土、水和油污染，并给予制动所需的摩擦力。掘进班人员根据需要铺设轨道。同时，洞内轨道维修日常进行维护保养，当轨枕或轨道压板、连接杆螺栓松动做好紧锢，严防机车翻车或溜车。电瓶车进出隧道口、台车、防水堵漏平台和转弯处必须减速、鸣笛，速度控制在5km/h以下。

2.技术措施。严格控制轨距误差不超过1.5cm，两侧单轨轨面高差不超过1cm。电瓶车轨距拉杆为6m长一道，拉杆间距正确，符合电瓶车车轮间距标准，不允许斜拉，拉杆要与轨道垂直；轨道内侧设置纵向固定拉筋焊接牢固。除纵向固定拉筋外，直线段每隔6m设置节点固定拉筋，转弯处为3m设置节点固定拉筋，固定拉筋需轨道两边对称分布；电瓶车板车之间连接插销超出连接孔5-8cm,并设置插销防滑脱阻挡装置，防止长距离行车时震动跳出；除连接插销外，板车之间还需设置一道软连接；每台电瓶车配备一副“铁鞋”，在制动失效或停止使用时放置在车轮处；1#台车增设防撞梁，台车防撞梁上装设缓冲胶垫，防撞梁与台车相连两侧加焊钢板进行加固，并在防撞梁前端配备一根36mm钢丝绳阻挡溜车，每边配一个20t卸扣，防止电瓶车溜车进管片拼装区域内。

3.机械技术。（1）机车车头应配有紧急制动的机械锚钩，①紧急制动锚勾的基本制动设计应由一个单独的机械系统进行控制。借助杠杆作用原理及其自身的落体规律，当正常制动机构不符合要求或列车溜车时，锚钩放下勾住轨枕，锚钩用于紧急制动，列车用于紧急制动。当机车开始溜车或产生溜车苗头，发动机制动系统无法控制发动机的平稳运行时使用。②机械式紧急制动锚勾优缺点优点：优点，整个装配是一个独成系统，在电机车安装过程中变化不大，不会影响整体机械设计。所有设备均由一般材料(方钢、圆钢、钢板)和标准零件组成。易于加工(钢可以在现场使用，标准零件可以直接在市场上购买)和易于安装。更少的装置零配件，便于维护；设备灵敏度，特别要强调的是驻车防溜车效果。缺点:设备投入使用时，车轨损坏(轨枕与轨道未固定的轨道体系非紧固件)。破坏范围驻车启用的财产损失；对于较大破坏范围，恢复行车所需的时间较长，设备对车溜滑制动效果较差。（2）竖直气缸直压的辅助制动，①其工作方式是竖直气缸直压辅助制动以及空气制动系统构成了完整的制动系统。该装置用于将制动缸活塞下压钢板，使钢板完全与轨道相连，而不会产生过大的顶升力，从而增加制动摩擦，给驻车制动带来良好的制动压力，减少制动距离或溜滑距离。②竖直气缸直压式钢板制动装置的优缺点如下：装置简单，操作方便；该设备具有广泛的应用（驻车、行车、溜车等）。缺点：该装置改动较大电机车结构；对电机车本身气泵和气缸的要求非常高。③辅助喷沙设备，小型油箱和撒沙设备安装在电机车上。在行驶过程中，撒沙必须在轨道表面运行，以增加轨道摩擦并提高制动性能，完全制动；制动器分为电、空气和机械弹簧制动。

该项目现已通车运输，盾构隧道施工期间，无溜车事件，保障了工程平稳运行与施工。如果不能有效地管理电池维护和水平运输，就无法取得这些进展。

参考文献：

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[2]莫立．长大隧道施工斜井有轨运输预防溜车安全技术措施[J].西部探矿工程，2019，(S1)：193-194．

[3]雷忠．彭水隧道斜井优化设计与施工[J].铁道标准设计，2019，(5)：40-42．