矿山无轨胶轮车安全设计的分析

俞化鹏

摘要：矿山无轨胶轮车应用改善了矿井运输现状，提高了矿井生产率，但在应用无轨胶轮车时，由于矿山的复杂因素影响，必须对其进行合理的安全设计。基于此，本文阐述了矿山无轨胶轮车应用的主要特征，对矿山无轨胶轮车安全设计进行了探讨分析，旨在发挥矿山无轨胶轮车的功能作用。

关键词：矿山;无轨胶轮车;应用;特征;安全设计

无轨胶轮车在当前很多矿井中已得到有效应用，担负起了运送矿井人员、设备以及物料等重任，其应用大幅提高了我国矿井运输效率，促进了我国矿山开采的现代化。因此为了发挥无轨胶轮车的作用，以下就矿山无轨胶轮车安全设计进行了探讨分析。

一、矿山无轨胶轮车应用的主要特征

矿山无轨胶轮车应用的特征主要表现为：（1）安全性高。矿山辅助运输系统也是矿井事故来源的一个重要方面，矿井使用无轨胶轮车做辅助运输系统后，可有效降低工人作业强度，可使工人作业精力更充沛。同时加之无轨胶轮车的一体化设计，可省去很多转载步骤，有效减少安全隐患，此外井下作业人员的减少，也会提高矿井生产的安全性。（2）适应性强。无轨胶轮车可配置的工作机构较多，如铲斗、货箱、叉架等，可根据矿井实际需求，快速转换各种工作，达到一机多用。这种多功能运输在整体搬运矿井大型机械设备时特别适用，在实际生产中应用较为广泛。（3）提高运输效率。由于无轨胶轮车不用轨道便可实现运输，现场装载完货物后，无须转载便可从地面到井下工作面点对点直达，这样实现了连续化辅助运输，提高了运输效率。（4）机动、灵活。无轨胶轮车操作便捷，性能优良，车身通常采用铰接形式，可实现曲率半径3m～6m转弯，低机身，能很好地适应起伏巷道，并且轮胎耐用，制动系统良好。（5）降低运输费用。据相关统计，使用其他矿井辅助运输系统的运输成本是无轨胶轮车运输成本3倍～4倍。无轨运输系统比其他辅助运输系统的运输成本低很多，促进了矿井经济效益的大幅提升。

二、矿山无轨胶轮车安全设计要点的分析

1、矿山无轨胶轮车机械安全设计要点的分析。矿山无轨胶轮车机械安全设计从功能安全、强度安全、碰撞安全及维修安全等方面进行设计。（1）功能安全。第一、机械防爆离安全。针对机械防爆，除了对转动部件、发热部件进行专门设计及检测要求。第二、消防系统。针对电源箱、电机等易发热部件进行温度检测，超温报警，并且配置相應灭火装置，保障安全性。第三、制动安全设计。整车制动系统采用无火花、散热好、制动性能好的湿式制动器。其中行车制动器要设计成独立的双回路系统，如果其中一路发生故障，另外一路还可以正常工作;驻车制动器采用失效安全型，液压释放、弹簧制动，在系统没有动力源或油路发生故障的时候都可以实现整车制动。（2）强度安全。第一、承载部件结构设计。针对车架、车厢等承载部件采用三维仿真计算，所有承载部件安全系数都要达到标准要求，其中人车车厢参照GB 17578-2013《客车上部结构强度要求及试验方法》进行计算，符合地面客车设计要求，保证乘客有效乘坐空间及人身安全。第二、传动及制动系统设计。设计中要针对传动及制动部件选用可靠性高、安全系数高、传递扭矩大的成熟结构部件部件，提高行车安全性，其中制动器试验依据《汽车制动系统结构、性能和试验方法》，通过要求型式试验及出厂试验来保证安全。（3）碰撞安全。在布局安全设计中，针对碰撞进行专项分析，考虑正撞、侧撞、追尾、翻滚等情况，对结构布局及强度进行计算。其中电源箱要布置在不易受碰撞、剐蹭的位置，并且被超大动能碰撞时，电池位移方向对人员不会造成伤害。并且车辆前后要设置碰撞吸能用保险杠，在充分保证碰撞时能量吸收的同时，前保险杠外部设置薄钢板外壳，具有行人保护功能。此外，人车车厢根据《客车上部结构强度要求及试验方法》进行计算，符合地面客车设计要求。每个座椅上设置安全带，并且要设计安装有扶手装置，充分对人员碰撞安全做出设计。（4）维修安全。在设计中充分进行维修安全、运输安全等设计，在机构布局上提高维修维护易操作性，变速箱、制动器、传动轴及电机等较重部件设计辅助吊装装置，不仅为维修维护提高易操作性，还为维修维护提供安全保障。

2、矿山无轨胶轮车的电气安全设计要点分析。由于矿山无轨胶轮车中的动力电池能量密度远远低于燃油的能量密度，加上各种防爆外壳，使得防爆蓄电池无轨胶轮车的质量大幅提高，碰撞中需要车辆耗散的动能明显增加，产生的事故后果也更为严重。同时由于集成了大量的高压电气设备和线束，所以防爆蓄电池无轨胶轮车在发生危险工况下的电安全设计非常重要。具体表现为：第一、高压线束走向要设计布置在车辆骨架内侧，以提高对高压线束和人员的保护作用。第二、单体电池与电源箱体应实现绝缘，电源箱底部和侧面铺设绝缘橡胶，电池管理系统要设置温度报警系统，以便能及时对事故作出正确处理，确保人身和财产安全。第三、胶轮车安装绝缘电阻检测装置。当车辆发生碰撞或绝缘电阻过低时，主动切断高压回路，实现电池组与外部电路的电隔离。第四、主回路和电池箱内安装快速熔断器。当发生短路事故时，主回路熔断器能迅速切断动力电池和电气设备的连接，并能最大限度地降代因电源箱内部的短路造成的危害。第五、在主回路和电池箱上安装手动断电装置。当发生事故时，可以手动切断各电池箱之间的电连接，将车辆整体电压降至安全电压范围内。第六、放电一致性检测。整车控制器要设计有实时检测功能，实时监测所有电源箱的放电电流，当某一电源箱放电电流和其他电源箱放电电流相差一定数值时，控制器发出故障信号，电机停止运行，发出报警信号，提示驾驶员检查故障。第七、故障报警。胶轮车在运行过程中，如果出现异常情况，需要仪表或指示器以声或光报警的形式提醒驾驶员，让驾驶员注意车辆的异常情况，以便及时处理，避免发生安全事故。主要包括牵引电机转速高于限值、牵引电机温度高于限值、变频器温度高于限制、绝缘值低等信息。

三、结束语

综上所述，矿山无轨胶轮车是现代矿井井下常用的辅助运输工具，其正常运行有利于高产、高效、现代化矿区的构建，为了使这种无轨胶轮车辅助运输系统获得更好地推广与应用，对矿山无轨胶轮车安全设计进行分析具有重要意义。

参考文献：

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[3]武浩等.井下无轨胶轮车的安全管理[J].中国科技博览，2014（36）.

（作者单位：西部矿业股份有限公司）