矿用斜井异形轨卡轨车制动性能测试方法的研究

周 建，贺雪琼

（1.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012；2.金属矿山安全技术国家重点实验室，湖南 长沙 410012）

目前国内大部分矿山斜巷使用的运输人员设备包括有架空乘人装置、斜井人车等，由于架空乘人装置成本较高，需要的巷道断面尺寸较大，故斜井人车在我国矿山斜井辅助运输系统中，仍为主要的运送人员方式。但斜井人车在使用过程中经常存在掉道、跑车、侧翻等安全事故。异形轨卡轨车作为斜井人车的一种，一旦出现安全隐患，极易引起群死群伤的事故。目前异形轨卡轨车暂无现行有效的国家标准指导检测检验，存在一些模糊概念、现场情况和测试方法的差异，在制动性能检验过程中，造成了一些困扰，例如：矿用异形轨卡轨车的空行程时间、制动力及平均制动减速度的概念及其检验方法，由于采用的方法和概念有差异，导致检测方法不规范。为此，本文对此进行了探讨和研究。

1 工作原理和结构

异形轨卡轨车主要由以下部件组成：车厢、车架、制动装置、卡轨装置、失速保护装置以及卡轨装置复位系统等。异形轨卡轨车实现制动的方式一般有两种，一种是手动落闸式，另一种是通过失速保护装置来开启制动装置从而实现制动的目的。如图1所示。

图1 异形卡轨车结构示意图

2 制动原理

矿用异形轨卡轨车较其他的斜井人车优势在于其制动方式的优化，其制动性能可靠，主要靠液压油进行制动。利用失速保护装置采集到样机运行的速度，当运行速度大于设定值时，失速保护装置动作，使其传达至液压系统，从而使制动装置动作以保证卡轨装置牢牢抓捕住轨道。该制动装置采用失效安全型弹簧卡轨制动技术，制动装置在液压控制系统失效时，弹簧动作，使得卡轨装置能够上下夹住异形轨道，实施停车制动。该制动装置采用上下闸块夹轨制动方式，制动时能产生一定的缓冲距离，以达到缓冲制动的效果。

这种上下夹轨制动的方式不容易产生掉道、翻车、跑车及制动冲击大造成二次伤害等，但是要采用这种制动方式必须更换异形轨道，矿山常用的普轨不能满足使用要求。

3 制动性能检测依据及方法

在制动性能的检测中，应包含落闸空行程时间、制动力、制动距离、平均制动减速度等几个方面的综合检测。

3.1 空行程时间的检测

依据MT/T 388—2007《矿用斜井人车技术条件》中术语的解释为从开动机构开始动作至抱爪接触钢轨（或插爪落到底）的时间；AQ 2028—2010《矿山在用斜井人车安全性能检验规范》术语和定义里的解释为从斜井人车脱离牵引，至抱爪接触钢轨或插爪落到地之间的时间。在运用到测试卡轨车空行程时间时，既是操纵机构发出指令到卡轨装置与异形轨抱轨之间的时间。测试时采用存储记录仪采集数据，此种测试方式采用锡箔纸作为测试触点介质，锡箔纸串连9V电源、存储记录仪，当异形轨和卡轨装置接触时，电压形成一个闭环，综合参数存储记录仪采取到一个电压信号，曲线图出现变化，（接线图如图2所示）同理，在手动落闸操纵杆处，用锡箔纸、9V电源和存储记录仪形成一个闭环，当拉闸时，闭环开启，即记录仪采取的电压信号失去，形成一个曲线变化。

图2 记录仪接线图

当操纵手动闸进行落闸实验时，存储记录仪首先采取到操纵杆处动作的触点电压信号变化，此时卡轨装置迅速反应向异形轨靠拢实现抱轨动作，当抱轨装置和异形轨接触后，将抱轨装置和异形轨之间的触点电压信号接通，存储记录仪采取到电压变化，两个电压变化节点之间的差值即为空行程时间。

3.2 制动力检测

依据MT/T 388—2007《矿用斜井人车技术条件》中术语的解释为人车制动时，缓冲装置产生的阻力值。在运用到测试卡轨车制动时，缓冲装置产生的阻力值。

将卡规车停在接近井底车场的斜坡处，落闸制动。将测力传感器与卡轨车进行连接，然后在测力传感器另一端与手葫芦相连，手葫芦与斜坡上找点固定，按照图四的连接方式进行连接，然后对手葫芦进行施力，直到测试出力的大小。由于卡轨车处于斜坡上，被测样车的制动力应为测力传感器上读出来的力加上卡轨车重力在斜坡上分力的总和。按以下公式计算得出制动力。

图3 制动力测试示意图

式中：F—卡轨车制动力；

F1—测力传感器读数；

G—卡轨车自重；

α—斜坡坡度。

3.3 空行程距离、制动距离及平均制动减速度的测试

平均制动减速度在AQ 2028—2010《矿山在用斜井人车安全性能检验规范》术语和定义里的解释为斜井人车从抱爪接触钢轨开始起制动作用至斜井人车完全停稳为止，制动期间的平均减速度。在运用到测试卡轨车平均制动减速度时为从卡轨装置接触异形轨开始起制动作用至卡轨车完全停稳为止，制动期间的平均减速度。

在靠近井底车场斜坡处往上20m左右设定一个卡轨车主绳脱绳点，并在此处做好标记。因为要做全速脱钩，应在井底车场附近打上缓冲墙和防护隔离装置，已保证如果制动装置失效不能实现停车制动的情况下，缓冲墙应能挡住卡轨车不冲进井底车场伤人或损伤设备。在卡轨车与主牵引绳之间串接一个脱扣器，用8毫米左右的钢丝绳作为脱扣器的控制绳，控制绳的长度能满足卡轨车从静止加速到全速运行所需要的距离，脱扣器控制绳的另一端固定在钢轨上，将卡轨车往上提升至控制绳长度能满足的高度，然后从静止往下全速下放，当到达脱钩点时，控制绳绷紧，控制脱扣器实现脱钩，此时卡轨车与主绳脱离，制动系统开始工作，直至卡轨装置与异形轨抱住实现停车制动。当卡轨装置与异形轨抱轨时在轨道上开始留下摩擦制动的痕迹。测量从脱钩点到产生制动痕迹的地方的距离为空行程距离；测量制动痕迹起点的地方到卡轨车停住的地方卡轨装置与轨道接触点的距离为制动距离。根据测量的数据按照下式进行计算，从而得出a平均制动减速度。

式中：a—平均制动减速度；

L空—空行程距离；

α—斜坡坡度；

w—摩擦系数，一般取0.02；

g—重力加速度；

L制—制动距离。

图4 全速脱钩制动示意图

4 结论

本文主要针对异形轨卡轨车制动性能检测方法的研究与分析，首先对空行程时间的定义与测试方法进行了介绍，然后依次对制动力、空行程距离、制动距离以及平均制动减速度的测试方法进行了介绍。由于国内卡轨车暂无现行有效的国家标准指导检测检验，而制动性能对于卡轨车来说又是一个重中之重，通过本文的介绍，可以详细的对异形轨卡轨车的制动性能进行检测。