一种矿山井下单轨运输调车场自动扳道装置的研究与应用

钟 炯

（湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

一种矿山井下单轨运输调车场自动扳道装置的研究与应用

钟 炯

（湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

为了克服人工手动扳道和智能扳道器扳道的缺点，文章设计了一种矿山井下单轨运输调车场自动扳道装置，可以自动实现空、重车分轨调车。经实际应用，提高了矿山井下单轨运输的效率和安全性，取得了良好的经济效益。该装置简单、可靠、耐用，适合于矿山井下调车场使用。

单轨运输；调车；自动扳道；安全

矿山井下一般采用有轨运输，且中小型矿山主运输巷一般采用单轨运输，为避免发生空、重车同道相撞事故，各中段井底车场和主运输巷会设置调车场。调车场是地下矿山生产调度的关键部位之一，扳道则是调车过程中一项频繁而重要的环节。如果扳道不及时或不规范就极易发生撞车、跑车等事故，不仅影响整个矿山的运输能力，甚至可能造成作业人员伤亡。目前，大多数矿山采用人工手动扳道的方式进行扳道，这种方式存在很多缺点，例如：因井下作业空间狭窄、照度有限，频繁的扳道可能引发扳道人员扳道错误、不到位，存在跑车、撞车等安全隐患；推车工（或机车司机）兼任扳道工，耗时费力，降低了矿山的运输效率；通过分岔口时电机车频繁开停，降低了其使用寿命［1］。极少数矿山采用智能扳道器进行扳道，但使用效果不太理想，例如：智能扳道器使用条件苛刻，而矿山井下的潮湿环境、腐蚀性气（液）体等极易导致电子器件损坏，影响使用寿命；另外，智能扳道器价格普遍昂贵，增加了矿山的生产成本［2，3］。本文旨在设计一种简单实用的自动扳道装置，克服人工手动扳道和智能扳道器存在的缺陷，提高矿山井下单轨运输调车作业的效率和安全性，同时降低矿山的生产成本。

1 结构与原理

1.1 结 构

设计的矿山井下单轨运输调车场自动扳道装置可安装在井底车场或中段主运输巷的分岔口，其主要构件为连接杆和复位弹簧。安装自动扳道装置后的车场结构如图1所示。连接杆穿过A股、尖轨及B股轨道，与A、B轨道通过轨道孔口活动链接，与尖轨两端通过螺栓或焊接固定连接。复位弹簧预设拉力，配合连接杆将尖轨始终并接在A股或B股轨道上。

图1 安装自动扳道装置的车场结构示意图

1.2 原 理

矿车经过分岔口尖轨与A（或B）轨并轨处时，矿车轮缘在矿车推力Fp的推行下产生切向力Fq“挤压”尖轨，迫使尖轨克服复位弹簧预拉力Ff和地面摩擦力f平移至轨道另一侧，实现自动扳道功能，矿车顺利通过分岔口后，尖轨在复位弹簧的拉力作用下恢复原位。自动扳道装置运行如图2所示。

图2 自动扳道装置运行示意图

经过试验，为保证尖轨既能紧贴A（或B）轨，又能在矿车通过后迅速恢复原位，同时保证矿车通过时需克服的阻力适中，复位弹簧最适宜的预拉力Ff和地面摩擦力f应满足以下条件：

Ff＝1.1～1.3 f

同时，为减小地面摩擦力，可在尖轨底部浇筑混凝土轨枕或铺设钢板。在复位弹簧端部增减垫片，可以调整预拉力的大小。

2 实施案例

湖南某地下矿山井下采用单轨运输，调车场最初采用智能扳道器扳道，后因其频繁损坏、价格昂贵，转而采用人工手动扳道的方式进行扳道，由推车工兼任扳道工。因扳道工扳道错误、不到位，曾多次发生跑车、撞车事故。2014年，矿山进行了单轨运输调车场的改造，安装了自动扳道装置。

该矿井下单轨运输调车场示意图与图1相同，重车沿主运输巷朝井底车场方向前进，空车的运行方向与重车相反。空、重车会车时，在复位弹簧预拉力的作用下，固定在连接杆上的左侧分岔口尖轨与A股轨道并轨，重车可顺利通过左侧分岔口；同理，固定在连接杆上的右侧分岔口尖轨与B股轨道并轨，空车可顺利通过右侧分岔口进入错车道；重车前进至右侧分岔口时，矿车轮缘在矿车推力的作用下产生切向力“挤压”尖轨，迫使尖轨克服复位弹簧预拉力和地面摩擦力与A股轨道并轨，矿车顺利通过右侧分岔口后，尖轨在复位弹簧的拉力作用下恢复原位，实现自动扳道功能；同理，空车前进至左侧分岔口时，矿车轮缘在矿车推力的作用下产生切向力“挤压”尖轨，迫使尖轨克服复位弹簧预拉力和地面摩擦力与B股轨道并轨，矿车顺利通过左侧分岔口后，尖轨在复位弹簧的拉力作用下恢复原位，实现自动扳道功能。

设计的自动扳道装置在该地下矿山应用一年多以来，至今未发生跑车、撞车事故，有力地保障了运输安全；与此同时，矿山减少扳道岗位工6人，按该岗位人均工资2万元／a计算，每年可节省12万元，而该套自动扳道装置造价仅约2 000元，获得了良好的经济效益；安装自动扳道装置后，矿车可连续通过分岔口，提高了运输效率。

3 结 论

1.设计的矿山井下单轨运输调车场自动扳道装置利用铰链、弹簧和连接杆等基本构件组成简单的机械联动装置，相对于传统的人工手动扳道和智能扳道器，具有构造简单、安装便捷、运行可靠、小巧耐用、外型美观、造价低廉、维修方便等优点。

2.该自动扳道装置不仅适用于地下矿山各中段井底车场和主运输巷调车场，也适用于矿山井口车场。

3.安装该自动扳道装置，一方面可以精简扳道岗位工，为矿山企业节约成本；另一方面可以提高矿车通过分岔口的速度，提高运输效率。

［1］ 于洋.矿司控道岔的应用研究［J］.科技资讯，2012，（36）：103.

［2］ 王秀峰，桑志勇，张昭慧.斜井双钩提升运输的补充设计［J］.山东煤炭科技，2014，（8）：93-94.

［3］ 苏淦万.一种安全实用的自动搬道装置［J］.安全与健康（上半月版），2004，（11）：32-33.

Research and Application on a K ind of Autom atically M oving Turnout Device for Shunting Yards of Underground Mine M onorail Transportation

ZHONG Jiong

（Hunan Research Institute of Nonferrous Metals，Changsha 410100，China）

To overcome the disadvantage ofmanually ormechanicallymoving turnout，a kind of automaticallymoving turnout device was designed for underground mine monorail to shunt the empty tramcar and loaded tramcar automatically.Through practical application，this device improved the efficiency and safety of the underground mine monorail transportation，achieved good economic benefits for the underground mine.This device is simple，reliable and durable，which is suitable for shunting yards of undergroundmine.

monorail transportation；shunting；automaticallymoving turnout；safe

TD524

A

1003-5540（2016）03-0005-02

2016-04-15

钟 炯（1983-），男，工程师，主要从事安全技术研究和安全评价工作。