煤矿窄轨电车技术分析

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[摘要]在我国能源结构中煤炭是占据了重要的位置，在煤矿生产运行中窄轨电车是最关键的机电设施，对煤矿窄轨电车技术的分析有利于煤矿生产的安全和经济收益。本文主要分析了煤矿窄轨电车的功能结构，煤矿窄轨电车技术，煤矿窄轨电车技术应用。

[关键词]煤矿；窄轨电车；技术

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0002-01

由于煤矿巷道受到来自环境空间方面的限制，用于煤矿下物料、工作人员的运输机车干线轨距与一般电车相比窄了很多，因此人们通常将这些较窄的电车称作窄轨电车。窄轨电车种类繁多且具有很多的分类规格。窄轨电车是煤矿生产运行的重要运用工具，窄轨电车运行中操作状态对煤矿运输生产任务造成直接影响。

一、煤矿窄轨电车的功能结构

煤矿中的窄轨电车虽然在外形、大小等方面存在着不同，但是作为煤矿中使用的运输工具，他们都必须具备最基本的功能结构，使用功能也是相似的，以煤矿蓄电池窄轨电车为例，针对其特有的功能结构进行分析。

按照牵引电力的主要来源可以将窄轨电车分为蓄电池与架线式的电车以及复式能源电车。其中架线电车由于在运行中受电弓与电网导线影响，会出现电火花导致该电车仅能在没有瓦斯的煤矿中使用，蓄电池电车因为动力自带形式可以在有瓦斯的煤矿中使用。电车司机展开工作的地方是司机操作室，其中设置了控制机器以及电车在运行过程中所要使用的各种仪表、照明等。司机控制机器是司机电动机发出各种指令的控制设施，机车的驱动力主要是由电动机提供的。

确保电车安全行驶、符合运输需求的重要结构是制动设施。操作制动装置时应旋转手轮，传动螺母丝杆带动横臂向水平方向移动，拉杆机构则将闸瓦带动与车轮踏面贴紧，增加车轮的阻力距令电车开始减速直到停止。因为该系统主要依靠人力进行操作，所以设计杠杆的要求是操作手轮力量小于160N，反之则需要改变制动操作系统。

电车走行装置主要包含减速箱轴器、电动机、托架、轮对等。它利用减速箱中的传动齿轮结构将电动机上的转速传输至轮对上，并成功转化为电动机需要的运行速度和轮对持续力，其中保证电车可靠安全运行的重要部件就是轮对。电车前后部位的下端位置安装了缓冲器，牵引销与弹簧安装在内外壳内，以便能够缓解矿车对电车造成的冲击力并且对其实行牵引。缓冲器主要包含的指标功能：缓冲器的具体行程；缓冲器遭遇冲击力时，弹性器件出现的变形最大量就是行程；缓冲器具有的最大阻力；缓冲器具备的容量。

蓄电池与架线式电车由于具有相同的功能，所以绝大部分功能结构都是十分相似的，可是依然存在着不同的地方，例如架线式电车在外形上就具有蓄电池电车没有的自动开关等配置，而蓄电池电车的自带电源也是区分二者的关键标志。

二、煤矿窄轨电车技术

（一）传统窄轨电车技术

传统窄轨电车主要是利用电动机串励直流电枢绕组内串电阻，在运行过程中陆续切除一部分电阻并且变换连接两部电机的方式以便对电机运行进行操作。经济级具体是指完全切除并串联电路的电阻之后电机能够运行长时间的级位，在并没有全部切除并串联回路中电阻时，这个级位是无法运行较长时间的。窄轨电车在电路中尚存在电阻的状况下该级位运行的时间不超过8秒。

这种模式能够令电车安全的在矿井下进行各种运输操作，可是这种模式需要消耗的大量电能同时电阻带来的热量还会对周围的电气设备造成安全威胁。这样在狭窄空间中安装电车是十分困难的。由于不断切除电路和电阻使得设计司机控制器的体积逐渐增加，需要增加大容量接触器的数量，这样就会加大电路的复杂程度，因此提升了故障效率。

（二）斩波控制技术

窄轨电车传统模式由于在电阻上消耗大量电能致使浪费大量的能源，同时切除电阻也会冲击电流导致电车运用速度产生波动，于是人们逐渐开始利用脉冲开关替代降压电阻斩波存在于电动机上的电压以便能够调节电动机获得的电压，进而能够改变运行中电车的速度，当前应用脉冲斩波技术控制电动机转速已经十分成熟。按照斩波器所使用的不同电子功率的元件，斩波控制技术还可以分成可控硅斩波技术和IGBT斩波控制技术。由于运用可控硅斩波技术比较早，在技术研究上表现的更加成熟。目前斩波现有技术控制体系中绝大部分是可控硅电力功率元件。

斩波控制模式不论电路怎样复杂，利用哪种类型的电子器件及电路中的电动机的连接只能并联，这样能够使得司机控制器简化设计、减少线路接触点、降低电路故障率、提高电车运行的安全性。

我们知道对主硅导通时间的长短进行控制就可以改变电动机获得的电压进一步转变电机的转速，有效调节电车高低速度，如何对主硅导通时间进行控制，这就需要脉冲对电路进行触发来实现。通过图1可以看出左边是放大效率环节和主振环节，为了确保同步进行的主副脉冲，可以利用组合可控硅双稳态对电路实行触发。电源被接通以后，在C4位置要比c6充电怏，根据曲线指标VCA逐步上升直到单结晶体管的电压峰点时，此时已经导通了单结晶体管，位于C4位置的电压与发射级接近，同第一基极对电阻进行放电进一步获得一个脉冲电压，促使但结晶体管丧失了电源停止振动。

（三）调速交流模式

窄轨电车从传统的调阻凸轮控制模式转变为无极节能调控的斩波模式是一个重要的技术突破，调阻模式以及瓦斯引发爆炸存在的安全隐患，利用斩波模式可以基本消除这个安全隐患。与此同时无极调速模式能够使运行电车中的速度十分平稳没有冲击力，进一步改善了工作人员的舒适度，可是从技术角度分析仅认为是数量发生了变化，电车从直流系统的斩波调速发展到交流系统则是从真正意义上的质的改变。驱动交流系统的产生令从前占据绝对统治优势的牵引系统的电机直流驱动，在十几年时间中完全退出了轻轨牵引系统，基本杜绝了直流电动机容易产生的故障，有效提升了运行车辆的可靠性。

三、煤矿窄轨电车技术应用

应当加大力度研究和应用斩波调速技术和交流调速技术，这也是完全符合环保、节能的发展目标的，同时这个应用空间非常大，具有的潜力也是巨大的。促进了通用化、标准化工作，能够从蓄电池具有的等级电压数量看出该工作的重要性，从生产、技术管理方面完全不需要将90V、88V的电压等级进行细分，除此之外轨距方面，提出了三个标准类型的轨距，根据煤矿现实情况还存在着很多比这三种轨距小的现象，很明显在生产、施工、维护等工作方面增加了巨大的压力。对于锥形踏面的停止使用，促使新机车自从出厂之后就利用磨耗踏面能够有效降低电车轮轨产生的磨损，降低了车轮更换的成本，延长使用时间，降低轮轨接触过程中的应力。

结束语

窄轨电车由于具有较低的价格、较快的速度、较低的操作运行成本、十分便捷的维修养护等特点，成为在当前煤矿运输轨道上大量使用的重要运输设施。通过窄轨电车进行的技术分析，得知其技术具有较强的优越性、先进性、可靠安全性等，在窄轨电车在煤矿工作中充分发挥各项功能，有效提升了窄轨电车的启动与制动操作效果，窄轨电车技术分析的成果在煤矿运输过程中应用对其安全运行发挥了重要意义和社会经济效益。