电机车辆的使用与功能

来源：塑胶五金网发布时间：2014-09-16 14:31:38点击率：

　　1我国煤矿井下运输的现状目前，我国煤矿井下大巷运输主要采用架线电机车牵引的运输方式。这种运输方式的优点是：牵引力较大，爬坡能力强，运输效率高，运输成本低，无废渣废气产生，可以实现电气制动;其缺点是：容易产生杂散电流使井下金属器材受到腐蚀，电机车运行时，其受电器与架线之间产生的火花对沼气矿井的安全是一个严重的威胁，由于电压较高，易造成人身触电伤亡事故，供电电流高次谐波成分对通风也会产生干扰，架线式电机车需建造牵引变电所和接触电网，初期投资较大，建设周期长。

　　为确保运输安全，《煤矿安全规程》对架线电机车运输的轨道、轨型、轨道绝缘、轨道回流阻值、电压、架线高度、信号设施、机车速度和机车的制动等作出了明确的规定。随着科学技术的进步，新技术新工艺的应用，安全投入的增加，上述问题在一定程度上得到解决。为满足《煤矿安全规程》对机车运行速度和机车制动规定(即列车制动距离每年至少测定一次，运送物料时不得超过40m，运送人员时不得超过20m;两台机车在同一轨道同一方向行驶时，必须保持不小于100m的距离;运送人员时，列车速度不得超过4m/s.)的要求，各煤矿企业都在积极解决架线电机车运输的制动问题，下面对ZK710型架线电机车的制动问题进行分析。

　　2对ZK710型架线电机车制动距离的分析机车制动距离就是开始施闸到列车完全停止的时间内机车滑行的距离。机车施闸的制动过程分两个阶段：空行程阶段和实际制动阶段。空行程阶段是司机开始施闸，闸瓦与车轮踏面开始接触的过程，这个阶段闸瓦尚未与车轮踏面接触，没有制动力，机车保持原行驶状态继续向前行驶。实际制动阶段是闸瓦与车轮踏面接触后，开始施加压力产生制动力，列车受制动力的作用开始减速滑行到完全停止的阶段。前者列车运行的距离称为制动空行程距离，后者列车运行的距离称为列车的实际制动距离。《煤矿安全规程》规定的列车制动距离表达式为：Ig=Ik+Izhi式中：Ig为规定的制动距离(运送物料时为40m，运送人员时为20m);Ik为制动空行程距离，m;Izhi为实际制动距离，m.式中：V为机车运行速度，m/s;tk为制动空行程行驶时间，s.

　　目前煤矿使用广的是ZK710型架线式电机车，制动方式为闸瓦制动和电气动力制动，常用的是手动闸轮操作的闸瓦式制动。其操作方便，但制动空行程时间较长。结合实际情况，闸瓦与车轮踏面的正常间隙按3mm计，因手动闸轮要通过螺旋副拉动制动杆，使闸瓦压向车轮施闸，这个过程至少也在3s以上。ZK710型架线式电机车正常运行的平均速度按4.4m/s计，手动施闸制动的空行程时间按3s计，则制动空行程距离为13.2m.运送人员时速度按4m/s计，则制动空行程距离为12m.

　　根据上面的公式，在闸瓦制动作用下的实际制动距离为：规定的制动距离减去制动空行程距离，故运送物料时的实际制动距离仅为26.8m，运送人员时的实际制动距离仅为8m.可见，目前常用的手动闸轮操作的闸瓦式制动方式很难满足《煤矿安全规程》要求。

　　3对ZK710架线电机车牵引能力的分析机车实际运行中，其牵引能力是按能满足启动黏着条件、牵引电动机温升条件和制动条件来计算。以ZK710型架线式电机车为例，在0.3%的坡度上，如果按满足启动黏着条件计算：ZK7型架线式电机车能牵引载重为1t的矿车45辆;ZK10型电机车能牵引载重为3t的矿车28辆。如果按能满足电机温升条件计算：ZK7型架线式电机车能牵引载重为1t的矿车37辆;ZK10型架线式电机车能牵引载重为3t的矿车19辆。按制动条件计算：以减去手动施闸的制动空行程的实际制动距离为条件，允许机车牵引的矿车数，比满足启动黏着条件和电机温升条件能牵引的矿车数还要少很多。ZK7型架线式电机车能牵引载重1t的矿车只有14辆;ZK10型架线式电机车能牵引载重3t的矿车只有7辆。可见，由于制动能力的限制，ZK710型架线式电机车的牵引能力不能得到充分利用。

　　4对ZK710架线电机车运行速度的分析机车的运行速度与机车的制动距离有直接关系，运行速度快则制动距离长，为保证足够的安全制动距离，势必要控制机车的运行速度，所以《煤矿安全规程》对机车的运行速度作出了明确的规定，即运送人员时，列车速度不得超过4m/s.据计算，以3s的制动空行程时间计，满足《煤矿安全规程》规定的制动距离，ZK7型架线式电机车拉35辆载重为1t的矿车，其运行速度为3.32m/s;ZK10型架线式电机车拉18辆载重为3t的矿车，其运行速度为3.2m/s.

　　在实际运行中，ZK710型架线式电机车在控制上只有两个不串电阻的经济运行速度：一是两台牵引电机并联下的运行，二是两台牵引电机串联下的运行。要满足上述计算出的速度，则机车必须采用串、并联交替运行的方式，或并联运行与断电惰性交替运行，才能使平均速度达到要求，但整个运行过程中的速度是交变的，速度时快时慢，始终不能以恒定速度运行，这种时快时慢的速度，很难保证机车随时都能实现可靠制动，很难保证机车随时都能将制动距离控制在规定范围内。例如：机车在并联运行期间，其速度为4.45m/s，对ZK7型架线式电机车，其牵引35辆载重1t的矿车，在0.3%的下坡道上运行，列车的实际制动距离是45m，再加上3s的制动空行程距离13.35m，是58.35m，大大超过了规定的40m的制动距离。对ZK10型架线式电机车，其牵引18辆载重3t的矿车，在0.3%的下坡道上运行，列车实际制动距离是50m，加上3s制动空行程距离35m，为63.35m，超过40m规定距离更多。可见，采用串、并联交替运行的方式，或并联运行与断电惰性交替运行，可以使平均速度达到要求。但是，机车在整个运行过程中的速度是交变的，速度时快时慢，如果机车在快速运行时制动，很难保证能实现可靠制动，也很难保证机车能将制动距离控制在规定范围内。

　　5解决ZK710架线电机车制动问题的方法既能保证运输能力，又能满足制动要求是解决架线式电机车制动问题的关键。实践表明，解决此问题的方法有以下几种：5.1增加制动力(1)机车的闸瓦制动力受黏着力的限制，结合井下条件，可采用在列车中加挂若干辆有闸矿车。有闸矿车是矿车上设置气压动作的自动闸矿车，由机车司机控制。

　　(2)在列车中加挂一辆专用制动车。

　　5.2降低车速采用机车串、并联交替运行或并联与断电惰性运行的方法，可以控制机车平均速度，但由于机车速度的变化，在高速瞬间制动，制动距离不能保证，制动性能不太理想。采用改变机车传动比的方法，使机车在规定的恒定低速下运行，可以保证制动可靠性。

　　5.3改进手动闸轮操作的闸瓦制动装置减少制动空行程时间，降低制动空行程距离，达到减少制动距离的目的。具体方法有：(1)在机车上加装气压设备，将目前的手动闸轮操作的闸瓦制动器改成气压制动和手制动组合。

　　(2)弹簧制动和手动闸轮制动两用操作。正常制动由手动施闸，紧急制动时，由弹簧给闸瓦施加压力实现制动，可将制动空行程时间降到1s以下，大大减少制动距离，改善制动效果，但紧急制动可能会导致车辆脱轨。

　　(3)采用手制动和电阻制动组合。电阻制动能在很大的速度范围内保持任意的恒定制动力，而获得良好的制动效果。

　　(4)采用手制动和电磁制动组合。电磁制动是利用装在机车上的电磁铁吸引钢轨来实现制动的，它与手制动联合作用时，可以使制动力增加一倍，制动距离缩短一半。这种制动方式的缺点是易擦伤钢轨，一般用于紧急制动。

　　(5)在机车上加装液压设备，采用油压制动，可以将制动空行程时间缩小到0.5s以下，其制动力可以任意调节，闸缸行程可以随闸瓦磨损而自动调节，以保持闸瓦间隙恒定。另外，其结构坚固耐震，便于维修。

　　6结语解决架线式电机车运输制动问题的根本方法在于：一是设法增加列车的制动力，具体方法是在列车中采用若干辆有闸矿车或加挂一辆制动专用车。二是改进手动闸轮操作的闸瓦制动装置，采用手制动和油压、气压、电磁、电阻等制动方式联合的制动方式，可以大大改善制动性能。三是改变机车的传动比，以改变机车速度，提高制动可靠性。

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