平巷人车连杆式自动连接装置的设计应用

姬国昌 李佳佳 牛红星

摘 要：该文介绍了煤矿平巷人车一种机械式自动连接装置，结束了人车连接依靠人力的历史，实现了人车与电机车的自动连接，实现了人车连接的自动化和连续化运输，提高了工作的可靠性与安全程度，提高了人车运行效率。

关键词：平巷人车；自动连接

1 问题的提出

《煤矿安全规程》规定：“长度超过1.5km的主要运输平巷，上下班时应采用机械方式运送人员。”为减轻职工劳动强度，方便职工上下班，许厂煤矿在330轨道大巷运行5节PRC18-3/9型平巷人车。由于330采区是矿井主采区，施工单位多，施工地点分散，且劳动组织方式不统一，造成平巷人车运输任务重，运输量大，尤其是在交接班期间存在高峰期现象，职工乘坐人车的需求量大，职工等候人车的心里比较迫切。另外，330轨道大巷（外段）全长1300m，人车运行速度平均按3m/s计算，加上里、外车场调车、串车、摘挂人车，平均往返一趟将近18分钟，每列车能乘坐人员5×18=90人，根据330采区施工单位的具体情况，每班需运送人员大约250人，需往返运行250÷90÷0.6（满载系数）=4.6趟，按5趟计算，需用时间约5×18=90分钟，导致部分职工乘坐不上人车、乘坐人车影响交接班、下班职工长时间等候人车，影响上井，造成相当部分职工存有急躁、不满情绪，同时人工摘、挂人车需用时间长，操作不安全。因此，提高人车运行安全程度及运行效率，缩短人车往返时间，满足广大干部职工的乘坐人车的现实需要，成了一个亟待解决的问题。

2 实施内容

（1）设计思路

为达到缩短人车运行时间，简化人车操作程序，提高人车运行效率的目的，我们对人车运行整体状况进行了分析研究：一是人车运行速度的提高有一个上限的要求。《煤矿安全规程》规定人车运行速度不得大于4m/s，《人车产品使用说明书》规定人车运行速度不得大于3m/s，而正常人车运行速度大约在3m/s，因此提高人车运行速度已到限值；二是车场串车、调车的时间也不能做太大的改善，人车进入车场要提前20m减速，然后缓慢停牢，最后串车至人车列车尾部，缓慢启动开出车场，这段时间按司机的操作熟练程度来看，时间上也没有可节约的空间。通过总结分析，我们一致认为，人车摘、挂需用的时间长。从人车停稳，刹车牢固，到司机下车人工掩牢人车，人工再摘掉插销，然后司机上车启动机车，串车至车场另一端，再重复相同的操作，且还需专人配合，这期间需用的时间较长，唯独还有压缩的可能。因此我们把思考的重点放在人车摘挂如何实现自动连接：人车到位停稳，及时摘掉，电机车与人车相连时实现自动连接，这样不仅节约人车往返的时间，而且简化操作程充，从而实现人车运输连续化与自动化。

（2）设计原理

为实现人车与机车的自动连接，需着重解决三个问题：一是把人车的连接杆呈现出水平伸出状态，且必须不能偏斜，这样才能实现与人车插销的正常对接。二是对电机车插销连接端头进行改进，把连接插销外伸200-300mm，不仅给电机车司机摘人车创造便利条件，而且拓展了插销的工作空间。三是对连接插销进行改造。插销的伸出和回缩靠一个半圆形平台和弹簧实现。人车连接时，处于水平伸出状态的连接杆碰撞半圆形平台，半圆形平台压缩弹簧，插销处于竖直向下状态，停靠自身重力产生下滑力，实现与连接杆的对接。摘人车时，司机向上拔取插销，待插销拔出后，通过弹簧的复位作用，半圆形平台伸出，挡住插销，实现连接杆与人车的脱离。

（3）实施方案

根据设计思想和设计原理，我们研制了平巷人车连杆式自动连接装置，它主要有两部分组成，一部分是连接杆自动调节装置，另一部分是梯形棱台连接插孔限位器。其中第一部分的功能主要是实现把人车的连杆始终保持水平伸直状态，且不能偏斜。

把平巷人车的连接杆焊接在一个厚12mm的长方形铁板上，在铁板两侧中部和连接杆上平面中部分别安设两个等长的弹簧，用于保持连接杆不能左右摆动，与人车运行方向保持一致。长方形铁板起一个衬板托起的作用，将连接杆水平托出，使之处于水平状态，不耷拉头，为自动连接创造条件。

通过制作一个梯形棱台，将电机车连接插销外伸出250mm，一端与电机车相连接，为固定端；另一端为工作端，与人车连接杆相连接。棱台分上下两部分，上半部分焊接一个圆柱铁筒，内径与插销直径相同，用于插销的导向和限位，引导插销自动进入下半部分圆孔内；下半部分事先制作一个内置圆孔，圆孔内部固定好一个压缩弹簧，弹簧一端连接一个半圆形挡板。正常状态下，半圆形挡板在弹簧的作用下处于伸出状态，将插捎挡住。当与人车需相接时，人车连接杆顶推挡板，压缩弹簧，直到挡板完全不能阻挡插销，然后插销在重力的作用下自动伸出，实现与人车的可靠连接。

3 创新点

连杆式自动连接装置的研制及应用，解决了人车连接依靠人工的历史，实现了人车与电机车的自动连接，大大简化了操作程序，提高了工作的可靠性与安全程度，同时人车往返运行时间明显减少，大大提高了人车运行效率。

它的创新点有以下几个方面：

（1）它结构简单，选材方便，制作容易，使用安全可靠，维修成本低，效果明显。

（2）充分利用弹簧的限位作用及复位作用，实现了人车摘挂的自动化操作，结束了我矿人车连接全部依靠人工的历史。

（3）人车摘挂需用时间明显减少，提高了设备运行效率；人车摘挂时无需专人在电机车与人车之间操作操作，减少了因跟车工与机车司机配合不当，操作不慎造成的挤伤事故，大大提高了人车运行安全程度。

（4）与人车连接可靠，连接杆与插销的配合间隙合理，减轻了人车运行过程中产生的振动，自动连接装置的受力方向与人车运行方向始终保持一致，增加了人车运行的平稳性。

（5）该装置的应用有效防止人车运行过程中跳销、脱销现象的发生。

4 效益分析

（1）安全效益

《煤矿安全技术操作规程》对联环做了以下规定：严禁将头伸入两车之间。如果严格按照操作规程要求，现场人车摘挂无法操作，传统跟车工进行摘挂时，往往将头及身体伸入两车之间，造成长期违规操作。另外，一旦叫应不好，很容易出现摔伤手及其它安全事故。该装置的成功应用，现场无需专人操作，即实现人车与电机车的可靠相连，结束了完全由人工摘、挂的历史，杜绝了人车运行的安全隐患，其安全效益明显。

（2）经济效益

明显提高了人车运行效率

该装置投入运行以来，把人车在车场摘挂时间压缩至最低，据现场实测，往返一趟节约时间大约6分钟，运送同样的人员原先需拉运250÷90÷0.6（满载系数）=4.6趟，按5趟计算，需用时间约5×18=90分钟，而现在则需用5×12=60分钟，人车运行效率提高了（90-60）/90=33.3%。

简化了操作程序，减少了人工投入

原先每班运行人车时，需安排跟车工专门负责摘挂人车，现在实现自动连接，每天可节省1×3=3个（人工），每个人工投入按80元计算，每年（除去放假、检修、集中休15天）可节约生产成本350×3×80=84000（元）。

（3）社会效益

原先每班运送人员时，出现部分职工人员乘坐不上人车或坐上人车影响交接班，下班人員由于长时间等候人车，造成情绪急躁，严重影响职工稳定。该装置投入使用以来，在每班交接班高峰期间，1个小时内即可运行5趟，能运送人员约300人，缓解了人车运力不足的矛盾，解决了职工乘车难的问题，同时也杜绝了职工乘车时破坏人车，乱打电话以及沿途制造障碍等现象，为职工队伍和诣稳定和行为规范素养的提升也做出了一定的贡献。

作者简介：

姬国昌（1976.9.26—），男，大学学历，毕业于山东科技大学采矿工程专业，工程师，现就职于山东许厂煤矿有限公司运搬工区，负责工区技术管理工作。