电动卡车运输双电源技术在露天煤矿中的可行性分析

张亚娜

（中煤平朔公司 井工二矿,山西 朔州 036006）

进入21世纪，内燃机大卡车用到矿山开采的运输中，提高了生产效率、减轻了劳动强度；但也消耗大量柴油（价格昂贵，供应紧张，环境污染，提高成本）。本文针对双电源供电技术的电动卡车工作原理，从理论上阐明将单一柴油动力传动改变为双电源供电技术传动的可行性。

1 某矿能源消耗现状

某露天煤矿是我国改革开放后引进外资的煤炭企业，其设备先进、管理现代化、产量跃居全国先进行列。该矿采用载重170～190 t的大卡车运输，柴油消耗量较大，如表1所示。如果将其改用电力，通过折算得出表2数据。

不难看出，随着柴油价格的上涨，电力成本越来越有价格优势。需要指出：石油价格逐年增长、幅度大，而且数量有限，供应会现紧张；电力价格基本平稳，即使上涨、幅度也小；就其发电方式来讲，不仅可用化石能源-煤炭，而且可用再生能源-水力、风能、太阳能，供应有保证。再者，柴油机动力的污染物排放是个大问题。柴油机工作时排放出大量有害尾气（例如一氧化碳、二氧化氮、硫化氢、二氧化硫等，包括致癌物三四并苯仳）。露天矿区的运输主干道及排土场等地，都略低于地面，这些有害物质不易扩散。危害人们健康，若用双电源动力则其排放就可大大下降。减少一部分柴油动力，既可降低运输成本、又可降低碳等排放，减少矿坑的有害气体，这应该是未来发展应注意的方向。

表1 2009年-2013年某露天煤矿柴油消耗

表2 2009年-2013年某露天煤矿电力消耗情

2 双电源车的工作原理

电动自卸卡车采用双电源供电技术时，需要安装架空线。对于露天开采来说，减少发动机损耗，减少废气排放本身就是节能降耗的有效措施。

1）动力接线：以该露天矿最早进口的UCLED-190型大卡车为例，属于柴油机电传动卡车，其基本方式为：柴油机→同步发电机→整流系统→直流电动机，见图1。

图1 UCLED-190型大卡车柴油传动原理图

在此状态下可用两个方案：①切断原来的电源输出端G，将同样电压的单相交流电压通过滑板和受电弓在此输入。②在直流电动机输入端切断，持同样的支流电源从滑板受电弓在此输入。如果采用第二方案，需在电动机接入大容量的起制动电阻，要占很大体积，现有大卡车不易容许；所以最好采用第一方案，此时整流系统采用可控硅（SCR）代替硅二极管，就可实现输出电压的大范围调整，见图2。

图2 改装后的UCLED-190型大卡车电传动原理图

2）接触网与受电弓：电能源大卡车虽应使用双柑式受电弓，但是现在的工矿用自卸式车（自翻车）的后斗在卸载时要向上抬起，故受电弓不宜采用双柑式受电弓。工矿用电力机车有E弓子和旁弓子两种受电器：E弓采用检E接触网上，旁弓子用于翻车线及稿线的旁架线上。现在用的工矿自卸车上没有铁道，必须有两根架线，同时要安装两个互相绝缘的受电弓。这也是不可能的：①因为架线不可能在车斗的正上方。②两个并排放置的E受电弓也是可能的。所以最有可能的是采用工矿电力机车两台旁受电弓。在不同的高度稍错开点位置安放。

3）材料的使用：①架空线可采用钢芯铝绞线。②受电弓上的接触滑板可采用电化石墨，这样就省去了经常换铜滑板和铜导线的麻烦。采用这种材料是经北京铁道科学院（1976年）的磨合实验的。

4）操作步骤：双电源电动大卡车只能跟随预定的路线行驶，对于没有电线的线路，通过切换电源输出端，可以恢复柴油动力状态。经改装后的大卡车为电柴油混合动力车。铺设电线时，要合理规划，尽量减少无电线路线的长度；同时使用再生制动，刹车时把动能转化为电能，供其它电车使用，以节省能源。

使用改装后的大卡车时，应按下面流程工作：装车点装载剥离下的土方，车辆启动，由装车点行驶至主干道。此过程是柴油动力模式工作。当至主干道时，受电弓接触电缆，卡车将自动切换至电动力工作模式，直至卸载点，卡车又将切换至柴油动力模式。需要指出：因装车点经常需要变化，装载点至主干道的路线也会相应变化。因此会经常出现拆除电缆架空线和安装电缆架空线的工作（相似井工煤矿常需搬家倒面一样），电缆架空线的布置要结合生产实际情况进行优化。保证使用的安全性、可靠性、经济性。所以，该露天矿应抽调熟悉电力牵引与露天采矿的人员组成专业队伍，对有关情况进行科研实验，并与相关厂家（如湘潭电机厂、华山电机车厂）洽谈合作。待设计完成后，要对现有自卸大卡车的行车路线进行一次大修，并安装防护网，尤其对路面的硬化要特别加强。

3 结束语

煤炭露天开采，资源回采率高、产量大，但其开采成本也高；尤其是大卡车运输方式的开采工艺，成本高，能源消耗更大，人们经常称为“以油换煤”的开采方式。我国的石油储量有限，原油进口接近50%，因此合理优化开采工艺是“降本增效”的重要手段。开采工艺不仅要适应资源条件、环境要求，也要符合国内外市场的能源供应情况，避免单一化。以电代替油的方式，既能降低原煤生产成本，也能保证能源供应，是个值得探索的新方向。

[1]萧国泉，李泓泽.电力企业经济管理[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]机械工程手册、电机工程手册编辑委员会编辑组.电机工程手册[M].北京：机械工业出版社，1983.