轮胎全寿命管理系统在煤矿安全管理中的应用

宋子光，张铁毅，王跃旭(神华北电胜利能源有限公司设备维修中心，内蒙古 锡林浩特 026000)



轮胎全寿命管理系统在煤矿安全管理中的应用

宋子光，张铁毅，王跃旭
(神华北电胜利能源有限公司设备维修中心，内蒙古 锡林浩特 026000)

本文对轮胎全寿命管理系统在煤矿中的应用做出研究，针对现有国产轮胎技术水平的限制，将巨型轮胎安全管理中存在的问题进行分析；为解决问题提出最佳的解决方案；通过对轮胎现场使用情况的统计分析，与轮胎全寿命管理系统对轮胎使用过程中动态温度、压强、运行速度、路面情况、卡车超载等实时监测的功能进行系统分析对比，得出最佳的轮胎管理方案。轮胎全寿命管理系统的使用不但能有效提高轮胎的使用寿命、降低燃油损耗，对行车安全更是意义非凡，经过一年的试用神华北电胜利能源露天矿山未发生爆胎事故。

自卸卡车；系统；全寿命；轮胎；煤矿安全

神华北电胜利露天煤矿现有220t自卸卡车50台(830E卡车28台，MT4400卡车22台)，在车57寸轮胎252条，其中进口轮胎：米其林72条，普利司通94条。国产轮胎：陆安44条，火炬42条。前轮，全部为进口轮胎，目前运行小时数均在3000h以内；后轮，国产轮胎占后轮总数约60%；后轮，进口轮胎占40%，老龄化严重，运行小时数在6000～15000h。未来后轮将逐步以国产轮胎为主。

进口轮胎的平均使用寿命为8000～10000h，国产轮胎约为1900h。2013年，57寸轮胎共报废129条，其中进口89条，国产40条。进口轮胎报废主要原因是热剥离，占报废总数的70%；国产轮胎报废主要原因同样也为热剥离，占报废总数90%；国产轮胎(火炬、三角)升温问题严重，在夏季生产期造成大面积车辆停驶，严重影响卡车出动率。

1 巨胎现场管理存在的主要问题

1)缺乏有效手段管理轮胎压力、温度、路况、运距等。

2)轮胎使用寿命较低。

3)盲目生产存在较大的安全隐患。

4)轮胎维护人员工作量大，条件艰苦。

5)与国外轮胎数字化管理水平存在巨大差距。

2 影响轮胎寿命的主要因素

1)轮胎胎温过高。矿用卡车在炎热的夏季进行工作时，由于轮胎的冷热交替出现热胀冷缩的现象，很容易导致轮胎发生变形、内部结构发生变化，抗拉能力将会降低，轮胎在矿山行驶的时候不断地积聚能量，而大量的能量不能很快的被释放，于是气压便会随着能量的增高而逐渐增高，因此会导致轮胎过薄的部位发生爆炸。

2)轮胎气压异常。轮胎的气压出现异常会导致轮胎局部磨损、驾驶员驾驶卡车的舒适性能与操控性能下降、燃油损耗增加等一系列问题。当轮胎的气压达不到轮胎厂家要求的标准时，轮胎的侧壁就会出现弯曲，轮胎内部被折断，甚至会发生爆裂。如果轮胎的气压超过轮胎厂家要求的标准时，如果卡车长时间高温运行便会导致轮胎爆炸，对人身生命安全造成直接的影响。

3)道路环境不好。轮胎的寿命也会受到道路状况的影响，比如凹凸不平或者路面上有尖锐的煤炭或者石头。卡车在行驶过程中，路面上尖锐的煤炭或石头就会与轮胎发生摩擦，如果摩擦严重便会导致轮胎漏气出现轮胎爆胎的现象。

4)运行超速。轮胎出厂时都会限定轮胎的时速，如果卡车运行速度超过这个极限值，轮胎的温度便会急剧升高，气温升高就会加速轮胎橡胶的老化速度，这是轮胎便会出现剥离或者爆胎的现象。

5)卡车超载运行。卡车超载对轮胎造成的伤害也是很大的，由于在露天煤矿工作的卡车由于道路环境差、运距远、夏季气温高等劣势，如果卡车超载运行就会加大轮胎爆胎事故的发生。

3 轮胎全寿命检测系统介绍

3.1 轮胎全寿命检测系统简介

露天矿卡车轮胎实时监控系统是目前国际露天矿山开采行业唯一普遍使用的轮胎监控管理系统。其工作原理见图1。

系统主要由数字化管理模式、系统硬件、系统管理软件几大部分构成。数字化管理模式可实现轮胎识别，单胎报警，车队分组，数据传输，远程监控，多矿区管理等功能。

图1 轮胎实时监控系统原理图

系统管理软件的客户端软件主要功能：数据记录、收集、查看和统计传感器ID和轮胎位置设置温度和压力报警值设置远程数据分享及监控。

3.2 系统优点

1)适用神华北电露天矿现有轮胎厂家各种规格工程轮胎。

2)内置传感器，每3秒同时发出温度、压力数据。

3)轮胎传感器可重复使用。

4)提供GPS地理信息及速度、运距信息。

5)可靠性已经过广泛验证，可适应露天矿山运输环境。

4 系统现场应用功能

1)轮胎气压不达标报警。在系统监测到轮胎内部气压没有达到系统设定的最低值时，在驾驶室内部的显示器将采用中、英文两种报警方式来提醒车辆操作人员，在调度室的控制软件中将以图形及数字，显示轮胎气压不达标，并且系统会用急促音及突出颜色提示注意，并将报警数据储存于系统中以备查看。将报警数据自动生成分析报告。

2)轮胎气压超标报警。在系统监测到轮胎内部气压超过系统设定的最高值时，在驾驶室内部的显示器将采用中、英文两种报警方式来提醒车辆操作人员，在调度室的控制软件中将以图形及数字，显示轮胎气压超标，并且系统会用急促音及突出颜色提示注意，并将报警数据储存于系统中以备查看。

3)轮胎温度超标报警。在系统监测到轮胎温度高于设定的标准值时，在驾驶室内部的显示器将采用中、英文两种报警方式来提醒车辆操作人员，在调度室的控制软件中将以图形及数字，显示轮胎气压超标，并且系统会用急促音及突出颜色提示注意，并将报警数据储存于系统中以备查看。

4)轮胎漏气报警。在系统监测到轮胎内部气压快速降低时，在驾驶室内部的显示器将采用中、英文两种报警方式来提醒车辆操作人员，在调度室的控制软件中将以图形及数字，显示轮胎气压超标，并且系统会用急促音及突出颜色提示注意，并将报警数据储存于系统中以备查看。

5)系统工作状态自身检测。系统工作时会检测自身的工作状态(包括传感器、GPS)，如系统发现自身工作异常将在驾驶室内部显示器上给出提示信息。

6)车辆运行速度及运距检测。当车辆停止或者运行在矿区时系统将车辆的实时运行速度及运距信息传送到调度室显示屏幕上，对于超速车辆给予报警提示，并按照用户需求提供运距统计信息。

7)GPS卫星定位功能。安装轮胎实时监控系统后，无论车辆位于什么位置，调度室人员都可以对车辆进行实时监控，找到车辆的准确位置,精确记录车辆轮胎的报警路段。

5 监测系统在煤矿智能化管理中的作用

卡车轮胎胎压不足，轮胎会出现不正常磨损与轮胎内部结构的损伤，不平路面也会导致轮胎的内部结构发生变形等现象，增加了爆胎发生的几率。如果轮胎的胎压高于标准要求，这时轮胎的抓地能力将会降低，剎车性能降低。轮胎实时监控系统能够提升卡车运行的安全性，对轮胎具有实时监测作用，提高车辆安全驾驶的性能。轮胎实时监控系统在智能化矿山本质安全文化建设中体现出如下优势。

1)预防事故发生。轮胎实时监控系统于主动安全设备的一种，它能够在轮胎出现危险征兆时及时报警，提醒车辆操作人员采取相应的防护措施，来避免严重事故的发生。

2)轮胎实时监控系统能够使监控人员在监控室内就能了解矿山所有设备的轮胎实时工作情况。

3)轮胎具备标准的压强可降低卡车的燃油损耗，据调查显示正确对轮胎充气,能节省燃油8%～30%，能够延长轮胎的使用寿命10%～30%，降低公司的燃油、轮胎的采购成本；并能提高车辆的行驶平稳性能，延长整车及零件的使用寿命。

4)露天煤矿中轮胎的使用量很大，安装轮胎实时监控系统可以减少轮胎磨损，延长轮胎的使用寿命，缓解轮胎危机，2013年全年报废轮胎129条，2014年1月至今8个半月报废轮胎32条，较去年同期相比下降3/4左右，大幅度降低了公司轮胎采购成本；通过现场数据与轮胎全寿命管理系统软件分析得出如下对比(表1)。

比表格可以看出国产轮胎报废平均小时数由2013年的1957h升到2014年的3072h通过轮胎全寿命管理系统的协助管理使轮胎报废平均小时数上升1/3。

5)矿使用的轮胎多数是大型轮胎，设备所承受的载荷较大，如果刹车片与刹车盘在行驶的过程中出现贴合现象，在粘合一面的轮胎温度便会急剧上升，这面的胎温度就会高于其它位置轮胎温度，通过此方法来判别刹车系统是否存在故障。

表1 神华北电胜利露天煤矿2013年与2014年轮胎使用情况对比表

6)车辆轮胎内气压超过规定标准时，轮胎与地面的缓冲性能就会降低，从而增加车辆悬挂系统的负担，轮胎气压长期超出轮胎厂家规定标准时对发动机底盘以及车辆的悬挂系统都将造成很大的伤害；如果轮胎气压时高时低，还容易造成刹车跑偏，车辆的悬挂系统将会加剧磨损，降低悬挂的寿命。

7)轮胎全寿命监测系统能够时时刻刻的监视轮胎工作现状，对卡车运行速度、运距、温度、压强等实现实时监控，并可以有效的提高行车安全，预防轮胎爆胎。

8)提高行车安全性。据调查显示有90%以上的车辆没有执行车辆生产厂家的规定对轮胎进行充气，出现这种现象的主要因素，是维修人员与车辆驾驶人员对轮胎在车辆安全驾驶中的重要地位的意识淡薄。再有我们维修轮胎所使用的机械表本身就存在着很大的误差。如果轮胎得不到正确气压，就会产生重大安全隐患，并且将会提高车辆的油耗、轮胎的使用寿命降低、整车的使用寿命将会被缩短、在车辆维修成本方面将会增加。轮胎全寿命监测系统具备精确的数字控制模块，受外界的影响比较小，带上系统专为矿用设备量身定做，因此能够有效的提高行车的安全性能。

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[3] 彭锴，丁国清．轮胎智能监测系统的研究[J].微计算机信息，2005,21(4):86-87.

多贝玛亚货物运送系统公司可提供用途广泛的物料运输系统

物料输送是企业生产过程中必不可少的环节，把物料从A点运输到B点只是整个产品生产链中很小的一部分。然而对于传统的传送技术，这部分却面临着重大挑战。由于恶劣的地形或是现有基础设施和其他障碍使得现场道路不畅都可能影响物料运输。另外，运输系统对周围环境的影响也越来越受重视，尤其是在环境敏感地区或居住区附近。在上述背景下，克服传统运送技术弊病的方案势在必行。

多贝玛亚货物运送系统公司可以为各种形式的颗粒式物料和单元式物料运送提供多种可靠的物料运送系统解决方案。该系统尤其适用于复杂地形，以及跨越各种障碍。多贝玛亚货物运送系统公司是多贝玛亚集团全资子公司。多贝玛亚公司是索道工程领域的领导者和先锋，已在全球88个国家超过14,500条客运及物料运输系统。多贝玛亚集团始于1892年的奥地利家族企业，其在索道工程领域始终拥有着出众的业绩。来自全球各地的用户通过多贝玛亚解决颗粒式物料及单元式物料的运送问题。而且在集团内部，多贝玛亚货物运送系统公司也始终专注于解决物料运送问题。

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多贝玛亚物料运输技术可以提供多种形式的索道系统。索道系统能够轻松的跨越山谷，穿越障碍，运送物料安全可靠。索道运送系统可以充分利用地形地势，而多种不同类型的索道选择也可以保证其可以完美应对各种复杂问题。另外，索道系统可以同时运送不同类型的物料。其甚至可以将货运和客运二者相结合。还能够在不同的地点进行装卸且同时进行双向运输。通过索道系统，运量可以达到500t/h或者实现单边重载。对于架空系统，索道有着占地面积小，环境影响小的特点。

RopeCon®是多贝玛亚公司运输散装物料的一种创新理念。其融合了传统索道与传送带技术的两方优点。这一系统带有波纹侧板的平皮带。皮带固定在等间距的轮轴上，拖载物料运行。设备上的轴用来支持皮带并有与两端的承载索相连的滚动小轮。承载索位于地面以上，通过支架固定。这一技术使得RopeCon®能够轻易跨越道路、山谷、河流和建筑等障碍物。RopeCon®设备的运量可达25,000t/h，而其非地面设备的特点也使其对地面要求及影响降至更低。

想要了解更多信息，请访问该公司网站www.doppelmayr-mts.com.

多贝玛亚运输系统穿过河流

多贝玛亚运输系统越过高山

The application of tire life-cycle management system in safety management of coal mine

SONG Zi-guang，ZHANG Tie-yi，WANG Yue-xu

(Shenhua Nortel Victory Energy Co.，Ltd.，Equipment Maintenance Center，Inner Mongolia Autonomous Region，Xilinhaote 026000，China)

In this paper，the application of tire life-cycle management system in coal mine，make research on the limitation of existing domestic tire technology level，the safety management of giant tires in the analysis of existing problems；The best solution to solve the problems；Through the statistical analysis of tire site usage，and tire life-cycle management system of tire in the process of using dynamic temperature，pressure，speed，road conditions，such as trucks overloaded function of real-time monitoring system analysis comparison，it is concluded that the best tyre management solution.The use of tire life-cycle management system not only can effectively improve the service life of tires，to reduce the fuel consumption，is more significant on the traffic safety，after a year of trial shenhua energy nortel victory in open-pit mine not blowout accident.

dump truck；system；life cycle；tire；coal mine safety

2015-05-10

宋子光(1964-)，男，内蒙古乌兰察布人，高级工程师，硕士，神华北电胜利能源有限公司设备维修中心经理。

王跃旭(1986-)，男，蒙族，内蒙古赤峰人，硕士生，攻读吉林大学(长春)工程机械，主要从事人工智能方面的研究工作。E-mail：693649928@qq.com。

TP29

A

1004-4051(2015)09-0156-03