矿用自动常闭式挡车系统设计及应用

刘思敏

（晋能控股煤业集团永定庄煤业公司，山西 大同 037000）

0 引言

在煤矿井下开采中，常闭式挡车栏的安装，需要先确保满足斜巷防跑车的规定，一般要求斜向变坡点的下方略大于1 列车长度处装设挡车装置，在借助挡车系统后可以满足巷道运输安全的需要。结合之前斜巷开采所应用的常开式雷达捕车器而言，存在着较多问题，既缺乏常闭功能，也受到雷达单点测速动作不准确的影响，易出现误动作，因此目前煤矿开采多应用自动常闭式挡车系统，为了更好的做好斜巷防跑车工作，下面将对自动常闭式挡车系统的设计与应用进行分析。

1 设备结构组成

矿用自动常闭式挡车装置具有重要价值，以BFP1-660/B 型自动控制常闭式防跑车装置为例，该装置有着以下功能：第一，可以与绞车联锁常闭，绞车关闭状态下挡车栏常闭；第二，当绞车完成矿车牵引任务后，能自动关闭；第三，具有防跑车作用，在意外出现跑车后通过挡车栏可以将矿车拦截。其设备结构组成主要由有试验盒、测速电路、主控箱、限位器、提升机、挡车栏等，同时也包括测力传感器、测速传感器、开车传感器和可以反应传感器情况的声光显示报警器，具体的结构组成可以如图1 所示[1]。

图1 BFP1-660/B 型轨道斜巷防跑车设备组成

2 系统设计原理

在进行自动常闭式挡车系统设计中，当常闭式挡车在进行正常运行时，挡车栏便会处于关闭状态，当绞车运行启动时，该系统会结合数据的采集对跑车的具体位置和方向进行明确，且在矿车接近挡车栏时，对应的设备还会发出挡车信号。一般在车速处于规定范围内且挡车栏开启时，矿车能正常通过挡车栏，不过在矿车速度不正常时，会在测速传感器的数据监测和传输后，PLC 控制器会发出有效指令实现跑车控制，避免跑车事故。需要注意的是，常闭式保护装置有着较强的动作灵敏性和较高的可靠性，既可以实现自动的挡车栏开启和关闭，也能在系统故障中具有电手动操作或气手动操作，图2 为挡车系统设计原理[2]。

图2 挡车系统设计原理

3 矿用自动常闭式挡车系统的应用分析

3.1 准备开车

在将主控箱隔离开关和绞车供电电源开关进行合上后，主控箱的主电源与执行电路、绞车可以得到电力支持进行工作，结合主控电路此时处于未通电状态，故不进行工作。在接通显示报警器的电源后，显示报警器工作，具体的电源指示灯为红亮[3]。

3.2 正常下行

当启动绞车后，矿车开始下行运动，一般常闭式挡车系统有着静态、监控、自动复位和自动断电四个工作状态。

1）在静态工作状态中。绞车的启动和矿车的下行，都会在滚筒旋转下被开车传感器所感应，开车传感器会发出KC 开车信号，能在显示报警器上观察到开车指示灯亮起，同时钢丝绳在受力拉紧后，对应的测力传感器也能发出CL 测力信号，并亮起对应的指示灯。在以上两种信号灯同时亮起后，主控电路通电，此时挡车栏会下降，下落红色指示灯LL 亮，系统由静态工作转为监控状态。

2）在监控工作状态中。第一个测速传感器（以下简称为“一传”）会先检测到矿车，一传会在矿车经过时发出高电平信号CS1，该信号既可以自锁主控电源，也能启动主控电路中的定时器，一般在出现CS1信号后，显示报警器上会亮起一传指示灯，并发出断续蜂鸣声（频率1 kHz）。当矿车经过且被第二个测速传感器（以下简称为“二传”）感应时，二传也能进行CS2 信号的输送并亮起二传指示灯。此时主控电路会结合CS1 与CS2 中的定时时间、运动时间对矿车速度合规性进行判定，当矿车速度处以预设标准时，主控电路会借助升栏信号的发出控制电机运转，实现挡车栏的升起，确保矿车安全通过，反之，主控电路则无信号输出，挡车栏仍处于常闭状态，限制矿车通行。需要注意的是，结合升降限位器的运行特点，在挡车栏逐渐升起时，显示报警器上的下落指示灯LL 逐渐熄灭，在挡车栏完全升起后，上升状态的指示灯LH 才逐渐全亮。当矿车到达第三个测速传感器时（以下简称为“三传”），三传在发出高电平信号CS3 后，显示报警器上的三传指示灯亮起，同时主控电路会借助降栏信号控制提升机反转运行，完成挡车栏下放，最终回到常闭状态。在挡车栏下落完成后，显示报警器上的上升LH 指示灯灭，下落LL 指示灯亮。结合下限位信号作用，CS1、2、3 工作指示灯灭。

3）在自动复位工作状态中。会借助三传发出的降栏信号，通过自动复位电路实现主控电源断电，使主控电路的测速、计时部分恢复到初始状态，同时主控电源会自动解锁，在CL、KC 信号正常提供下，持续进行挡车工作。

4）在自动断电工作状态中，当矿车顺利通过一、二、三传的测速区到达车场后，绞车会停止运转，这时对应的测力传感器、开车传感器会停止工作，同时KC、CL 信号也会显示，对应在显示报警器上，KC、CL工作指示灯熄灭。在测力、开车信号消失后主控电路和测速传感器也会暂停工作，自动常闭式挡车系统回到准备开车状态。

3.3 正常上行

在井下矿车正常上行中，绞车启动时主控电路会进入准备监控的待机状态，在矿车上行到三传时，三传会发出高电平信号触发主控电路工作，升起挡车栏，矿车安全通过；在矿车上行到一传时，一传也会发出高电平信号，使挡车栏下放，同时电路自动转为工作静态；在矿车上行到预停位置时，绞车和测力、开车传感器会停止工作，自控电路回到最初工作状态。

3.4 报警显示控制系统

报警显示器由隔爆和兼本安型防爆箱组成，具体在防爆箱上部为隔爆箱，本安电源电路安装在内部；防爆箱下部为本安箱，两边4 个喇叭口能实现传感器信号的接受，且内部装有防水型报警喇叭与显示器控制电路。一般在井下斜巷出现跑车问题时，跑车会先后进过一传、二传，在时间上小于定时器设计值，在主控电路不工作下，挡车栏仍处于常闭状态，可以实现对跑车的阻停，落实井下开采的安全需要。需要注意的是，在对跑车进行拦截后，对应的驱动报警电路会动作，既会通过显示报警器的报警指示灯提醒周围人员，也能通过喇叭发出声音（1 kHz），引起绞车操作司机的注意。

3.5 运行人车

结合煤矿井下开采规定，在运行人车时需要关闭自动常闭式挡车系统，同时通过手控盒的利用，确保主控箱内电源停止供电和挡车栏有效升起。需要注意的是，在运行人车时还要确保显示器上的信息得到清除，一般要先松开手控盒按钮，再切断显示报警器电源实现信号消除，在接通电源后开始运行人车。

4 结语

自动常闭式挡车系统在井下生产中有着重要价值，既通过自动化的操作降低了工作人员的劳动强度提高运输效率，也能对挡车栏状态进行监视，在非正常工况下通过语言报警功能，还可有效地预防运输事故，因此自动常闭式挡车系统具有重要价值，通过对准备开车、正常下行、正常上行、报警显示控制系统和运行人车等方面进行设计分析后，可以更好地帮助煤矿企业落实好常闭式挡车系统的应用。经过实践应用，该系统维护工作量较少，试验动作灵敏可靠，能确保巷道的运输安全。