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矿井双电架线车辅助运输系统探讨 《摩托车信息》2018 年第 1 期 摘要:为了有效解决煤矿井下车辆污染、长距离大坡度运输问题，提出一种新型矿井双电架线车辅助运输系统。该系统由供电系统、接触网系统、充电站、集电装置、双电架线车组成，具有快充、架线、混合三种运营模式。文章提出了各子系统的关键技术指标，并详细阐述了三种运营模式。最后，对该系统的三大关键技术:牵引变电所容量及供电臂匹配技术、接触网分并线技术、动力电池选型及匹配技术，并提出相应解决方法，为将来矿井双电架线车辅助运输系统的实现提供思路及技术支持。 关键词:矿井辅助运输系统;牵引变电所;接触网;集电装置;双电架线车 20 世纪 90 年代以后，我国煤矿井下引进柴油无轨胶轮车辅助运输系统，极大提高了运输效率，为大型矿井高效高产提供保障。2013 年中煤科工集团太原研究院有限公司与神东煤炭集团合作， 投资上亿资金，开始研究世界首创的柴电双动力架线车技术，于 2017 年在神东公司补连塔煤矿成功试 运行，验证了架线车项目中牵引供电、接触网、集电装置、电力驱动及漏电保护等诸多关键技术。在此基础上，本文提出矿井双电架线车辅助系统，旨在解决现有无轨辅助系统存在部分问题。较现有柴油无轨辅助运输系统，双电架线车运输系统主要具有以下三方面优势［1，2］:1)长距离大坡度物料辅助运输。柴油无轨车辆长距离大坡度运输物料过程中，存在上坡发动机烧开锅，下坡制动器发热失效的问 题。双电架线车则上坡通过架线源源不断的提供牵引动力，下坡通过回馈制动保证车辆制动安全性。2) 巷道无污染。柴油车辆行驶过程中，在巷道产生大量尾气污染与噪音污染，而双电架线车则无尾气排放且噪音低。3)运营成本低。通过车辆各工况运行计算，双电架线车运营成本约是柴油车辆的四分之一。以上三方面优势，双电架线车就对无轨辅助运输系统产生深远影响。 矿井双电架线车系统运营模式 矿井双电架线车系统组成 矿井架线车系统主要由五部分组成:供电系统(包括馈线)、接触网系统、充电站、集电装置、双电架线车。供电系统由多个牵引变电所及馈线网组成，每个牵引变电所从交流配电线网引进 10kV 交流电源，经过降压整流变换为额定 750V 直流电源。馈线网贯通整个架线巷道，与供电系统直连，用于传送电力至不同区段的接触网。馈线网导线的截面积、长度直接决定接触网的承载功率及末端压降。最 后，馈线网上连接一套完整的漏电流检测及绝缘检测装置，确保整个带电线网(包括接触网)的漏电安 全。接触网通过分段绝缘器分成若干区段，每个区段通过断路器与馈线连接，实现各区段的自动控制独立供电。并且各区段分别安装 LED 警示灯，提醒人员接触网带电，注意安全。当双电架线车需要架线运行时，区段接触网提前自动带电;无需架线运行时，区段接触网自动断电。最终实现自动送停电及带电提醒的安全运营模式。充电站设置于地面停车厂及井下停车位，可提供大功率快速充电，连接装置与双电架线车的集电装置匹配。车辆可在此处进行快速充电。双电架线车根据运输物料种类及数量不同，分为多种类别:10 座人车、20 座人车、10T 料车、5T 料车、支架车等。每台双电架线车仅安装一套电驱动力系统，并且自身携带适量具有快充能力的钛酸锂电池。车辆在架线区段，实现架线运行;非架线区 段，动力蓄电池提供动力运行。 子系统关键技术指标 为了使矿井双电架线车系统高效运行，通过分析研究各子系统需满足以下技术指标，方可实 现。供电系统关键技术指标:额定电压 DC750V;功率满足各工况车辆运行;牵引变电所具有回馈功能;变电所具备远程控制功能;具有漏电流检测、绝缘检测双重安全防护;免维护、无人值守，自动控制。接触网系统关键技术指标:具有带电提示功能;具有分并线功能;具有防淋水功能;接触网线采有柔性悬挂保证受流;接触网能补偿导轨导线热胀冷缩;分并线及交叉器装置具备带电运行功能;车辆架线运行时速不小于 40km/h。充电站关键技术指标:具有快速充电功能(10min);具有漏电保护功能;充电连接装置与集电装置匹配;井下充电站设备选用隔爆设备。集电装置关键技术指标:上线捕捉时间小于 6s，成功率 95%以上;下线时间小于 5s;具有出现故障后(左右过渡偏移、脱网、别卡、车辆故障、触网故障、调度故 障)，自动下线保护功能;单极独立四点接触，且每点碳刷与触线贴合紧密，保证受流质量，出现火花每 1 公里小于 2 次;高速(大于等于 10km/h)工况下，碳刷传受电流不小于 200A，低速工况下(小于 10km/h)，碳刷传受电流不不于 400A;行驶过程中，产生最大噪音不大于 90dB;运行速度不小于 40km/h。双电架线车关键技术指标:车辆蓄电池采用钛酸锂电池;上网及脱网时可以自动切换(切换时间小于 0.1s);具有线上自动充电功能;电机、变频器、电池散