风控道岔扳道器在煤矿中的开发及应用

・５６・　价值工程　风控道岔扳道器在煤矿中的开发及应用　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｉｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｕｒｎｏｕｔｓ　Ｓｗｉｔｃｈｍａｎ　ｉｎ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　杨庆范ＹＡＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｆａｎ　（平煤神马集团平煤股份一矿，平顶山４６７０１１）　（Ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ　Ｍｉｎｅ　ｏｆ　Ｐｉｎｇｍｅｉ　Ｓｈｅｎｍａ　Ｇｒｏｕｐ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ　４６７０１　１，Ｃｈｉｎａ）　

摘要：本文介绍平煤股份一矿井下轨道运输及道岔的使用情况，指出原有扳道器在使用中存在的问题和使用风控道岔扳道器的　原因；阐述了风控道岔扳道器的结构、主要技术经济指标、工作原理　经过使用后的实践表明：该装置可实现车辆通过时由信号把钧工　控制道岔搬动，并实现自动转辙，实现了采区轨道运输的自动化，减少了作业环节，提高了矿井运输效率和生产的安全性。　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒ　ｍｉｎｅ　ｒａｆｔ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ａｎｄ　ｔｕｒｎｏｕｔ　ｏｆ　Ｐｉｎｇｍｅｉ　Ｓｈａｒｅｓ，ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｔｕｒｎｏｕｔ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｒａｉｌｗａｙ　ｓｗｉｔｃｈ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｕｓｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｗｉｎｄ；ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ。ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｉｎｄｅｘｅｓ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｃｏｎｔｒｏ１　．　ｖｅ　ｅ　

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ｔｌｌｒｎｏｕｔ　ｄｅｖｉｃｅ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｓｗｐｓ　ｔｈａｔ：ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｃ

，ａｎ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｈｉｃｌ

ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｕｒｎｏｕｔ　ｍｏｖｉｎｇ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　ｈｏｏｋ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｓｗｉｔｃｈ　ａｎｄ　ｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒａｉｌ　ｔｒａｎ　ｏｆｔ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ｆｉｅｌｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｌｉｎｋｓ，ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　关键词：风控；自动道岔；结构；工作原理；自动转辙　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｕｒｎｏｕｔ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｗｏｒｋｓ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｓｗｉｔｃｈ　中图分类号：ＴＤ５２４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—４３　１　１（２０１４）１４—００５６—０２　

１立项背景依据和目的意义　平煤股份一矿是一座现代化矿井，现生产能力为４８０　万吨／年，矿井运输主要分为三个水平，其中各采区的主要　运输线路距离为１５６００米，道岔６２付，担负着各采区物料　运送、人员运送、设备运输、出渣、回收等任务。传统的人工　扳道器连杆多，容易变形损坏，维修量大、扳道速度慢；经　常出现道岔合茬不严的情况，容易发生矿车掉道挤伤操作　作者简介：杨庆范（１９７６一），男，河南南阳人，本科，助理工程师，现　在平顶山煤业集团公司一矿皮带区从事技术工作。　人员的事故，岗位安全性差；人工操作道岔费时费力，工人　劳动强度大。而近年在主要运输大巷使用的司控道岔由于　结构复杂、价格昂贵、需要开凿硐室、维护量大，难以在各　采区得到广泛推广使用。在各采区运输线路道岔上采用风　控道岔扳道器后，有效地解决了上述问题。　通过对各采区车场和片盘道岔扳道器加装风动管路　系统，解决了多年来车场和片盘道岔扳道器操作一直靠人　工手动完成的问题，取得了良好的安全技术效果。由于无　需油液作为工作介质，更不需要压力泵，制造成本低廉，具　

ＶＣＣ　

图２电阻测量示意图　图３自动转换量程电路　后经软件计算，再由ＬＥＤ显示模块和上位机进行显示。　３软件流程设计　本系统软件设计采用模块化的编程方法，增加了程序　的可读性和可移植性，也便于调试。整个软件程序包含初　始化函数、测试函数、存储函数、内存数据显示函数、上位　机通信函数、自动／手动设置函数等模块，软件设计框图，　如图４所示。　４结论　通过单片机ＳＴＣ１２Ｃ５４０８ＡＤ对被电阻在路分压值进　行初步判断后再经继电器选定最佳量程，由单片机自带　ＡＤ电路进行数字量化处理，利用差压法消除由于电源波　ｌ开始ｌ　毒　———咭　ｌ　时钟函数　ｌ　ｌ初始化ｌ　ｌ　检测电阻值　ＥＥＰＲＯＭ　毒　存储函数　开始测试电阻　ｉ　●　自动选择量程　ＲＳ２３２发送函数　●　显示电阻阻值　图４程序设计流程　动引起的误差，使测量结果具有一定的测量精度，其方法　的最大优点是软件简单、计算量小，相对误差小于１％，操　作简单，具有较强的实用性。另外，通过串口通信实现了上　位机的显示，使操作具有真观性、交互性。　参考文献：　［１】徐思成，翟卫青．一种新型智能电阻测试仪的设计与实现　［Ｊ】．煤矿机械，２００５（１　ｏ）．　［２】晋春，王欣，孙俊，王宝忠．基于ＭＳＰ４３０Ｆ２４７的微小电阻　测试仪设计［Ｊ］．传感器与仪器仪表，２０１０（２６）．　［３】潘永雄，任德齐．单片机原理与应用［Ｍ］．北京：电子工业出版　社，２００２．　Ｖａｌｕｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　・５７・　有普遍的推广价值。　２研究内容和技术方案　２．１系统结构　新研制的风控道岔扳道器操作装置是由风源及管路、　三位四通控制阀、气缸、联动杆和道岔５个部分组成，通过　三位四通控制阀使气缸进气和回气，实现气缸活塞的伸缩　通过联动杆带动尖轨改变位置，采用井下压缩空气作为动　力。风控道岔扳道器方框图如图１所示。　气源ｒ］控制阀ｒ＿１气缸　联动杆　道岔　．．．．　．　．Ｊ　Ｌ－－・，　——　—．　－．－．Ｊ　Ｌ．．．，　—　——　Ｊ　Ｌ．—　．　．．．．．．，　Ｌ　．．．．　—一　图１风控道岔扳道器方框图　２＿２风路机构组成及工作原理　打开三位四通阀门４，压缩空气从主压风管路１，经过　单向阀２和高压管３进入三位四通阀４，然后高压管５进　入气缸６，通过活塞杆７的伸缩运动带动联动杆８，最终推　动道岔９转辙。风路机构图如图２所示。　１一主压风管路；２一单向阀：３、５一高压管：４一三位四通阀；　６一气缸：７一活塞杆：８一联动杆　９－道岔．　图２风控道岔扳道器风路机构组成图　工作原理如下：将三位四通控制阀把手从中位扭动　４５。，压缩空气通过高压管从气缸活塞的上端进入，推动活　塞向前运动，活塞带动联动杆推动道岔尖轨合严，即可以　安全行车：反向操作三位四通控制澜手柄４５。，则道岔尖　轨张开。　２．３理论数据分析　①道岔分为单开、对称和渡边３种，质量在３００ｋｇ一　２５００ｋｇ之间，要推动其转辙，需要的工作推力只要克服与　地面的摩擦力即可，大约在５０ｋｇ—ｌＯＯｋｇ之间，为保证其可　靠动作，取ｌＯＯｋｇ作为工作推力计算，即１０００Ｎ。　②选择适合的气缸体，在压缩空气的作用下要能完全　推动道岔。考虑到井下环境狭窄，选择体积小、行程必须达　到道岔转辙行程（即８０—１１０ｍｍ）的活动轴。　③选用的气缸体尺寸长为３００ｍｍ，外径１００ｒａｍ，内径　９０ｍｍ，活塞轴径５０ｒａｍ，轴的伸长量为２００ｍｍｏ　④平煤股份一矿空压机的输出压强为０．８ＭＰａ，经过　长距离自地面至井下输送，除去沿途消耗，出口处压强为　０．６ＭＰａ，将其加在活塞上，则压力为：　Ｆ推＝Ｐｓ１：０．６ｘ（９０２／２）竹＝３８　ｌ　５Ｎ＞ｌ０ｏ０Ｎ　Ｆ　ａ＝Ｐ（Ｓ１－Ｓ２）＝０．６ｘ［（９０／２）２－．．一～一ｕ，　，２１Ｔ］＝２６３８Ｎ＞１ＯＯ０Ｎ　可见缸体的活动轴无论推出与缩进都可推动道岔，以　保证尖轨与基本轨的充分密贴及密贴的侧压力。　２．４安装与调试　在道岔接近风源一侧挖５００ｘ３００ｘ２５０基础坑，四周用　水泥打平，在基础坑内预埋固定气缸吊耳的固定件：然后　将气缸吊耳安装在固定件上，用联动杆将气缸活塞杆与道　岔横杆连接：最后再用高压管接三位四通控制阀到气缸　上；用１０ｍｍ厚钢板将基础坑盖住，以保护气缸。连接三位　四通控制阀到风源，气路连接应保证无泄漏。　三位四通控制阀经风管分别接通风源和气缸，缸体必　须可靠的固定在轨道一侧，严防松动，不得妨碍车辆驶过。　联动杆长度要合适，与缸体和道岔的联接牢固，能承受车　辆的剧烈冲击。　风控道岔扳道器接通气源前，先检查道岔滑床板有无　东西，若有必须清理干净。操作三位四通控制阀时，道岔上　严禁站人。日常使用中道岔滑床板耍经常润滑，以减小气　缸运行阻力。　３应用情况　新研制的风控道岔扳道器在平煤股份一矿井下得到　了广泛应用，本套设备突破了以往手动搬动重锤扳道器的　落后模式，省时省力，引用了另一个动力源，实现了自动　化：而且采用风控道岔扳道器后，动作灵敏可靠，道尖闭合　紧密，增强了道岔的使用安全性能；此外，由于实现了远距　离控制，操作人员不必在矿车与道岔之间往复走动搬动道　岔，有效地保证了操作人员的安全，对于提高煤矿生产效　率和安全生产水平具有重要的意义。风控道岔扳道器结构　简单、体积小、重量轻、安装方便、维修量小、动作可靠、经　济实惠等特点，特别适合在井下各采区车场及片盘条件相　对较差，凡是有压风路管线的地方均可广泛使用。　该风控道岔扳道器在该矿井下投入使用至今，使用效　果良好，操作简单、动作灵敏可靠、成本低廉。　４经济社会效益分析　①该装置实现了远距离控制，减少了扳道器的专门操　作，减少人工投入；由于操作上的方便和事故减少，提高了　工时利用率，提高了经济效益。　②道岔采用气动机构，尖轨易保持恒定侧压力，尖轨　密贴性能和挤岔保护性能好，可有效解决车辆通过道岔时　发生窜车及掉道现象。　③该装置结构简单、体积小、重量轻、安装方便、维　修量小、动作可靠，是一种经济实惠、性能优良的道岔控　制器。　④该装置的使用，解决了传统人工扳道岔的困难，极　大地减轻了职工的工作强度，并有效地避免作业人员在人　工扳道岔往复行走过程中易造成人身伤害事故，进一步提　高了作业人员的安全系数。　⑤该装置自投入使用以来，不仅有效地提高了职工的　工时利用率，而且还大大提高了车辆的运输效率，取得了　较好的经济社会效益，适合在煤矿井上下轨道运输线路广　泛推广使用。　参考文献：　ｆｌ】李民苏．矿用窄轨道岔设计的改进［Ｊ】．中国矿山工程，１９８４　（ｏ４）．　苏小博．矿车与窄轨道岔、曲线段作用机理分析［Ｊ］．煤炭工　

程，２００７（ｏ８）．　［３】徐星华．简易道岔的改进技术［Ｊ］．矿山机械，２００８，２２．　『４１任从社．道岔外钩锁装置安装调试及常见故障处理［Ｊ］．柳钢　科技，２０１２（０１）．