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摘要 ：根据《中华人民共和国安全生产法》及国务院关于进 一步加强企业安全生产工作的通知， 近年来， 全国生产安全事故 逐年下降，安全生产状况总体稳定、趋于好转，但形势依然十分 严峻，事故总量仍然很大，尤其运输事故现象多发频发，给人民 群众生命财产安全造成重大损失。而运输事故中， 自卸车未落斗 行车导致的事故时有发生。本文在防止大型电动轮矿车举斗行 车这个重要难点问题上利用新思路、新技术、新方法进行攻关。 利用科学技术改造加装防举斗行车装置的研究与应用，在根本 上防止了大型电动轮自卸矿车举斗行车导致事故发生。
关键词 ：大型电动轮自卸矿车,防举斗行车装置,研究与应用
在日常生产过程中，岗位司机在操作电动轮自卸矿车卸料 后因操作疏忽或设备故障等原因导致电动轮自卸矿车举斗行车 发生事故屡见不鲜。为深入贯彻落实科学发展观，坚持以人为 本，牢固树立安全发展的理念，坚持“安全第一、预防为主、综 合治理”的方针，提高企业技术水平，夯实安全生产基础的指导 思想上围绕问题核心，对大型电动轮自卸矿车电控系统利用科 学技术改造加装防举斗行车装置的研究与应用，在根本上防止 大型电动轮自卸矿车举斗行车导致事故发生。
1 大型电动轮自卸矿车技术特点
河钢矿业司家营北区分公司运输二作业区现有 30 台白俄罗 斯进口的 75 型电动轮自卸矿车，其额定运输重量 180t ~ 220t， 主要尺寸为 ：长度 13.36m、宽度 7.78m、高度 6.52m、可倾卸车厢 举升后高度 12.07m。因其机动灵活、爬坡能力较强，在大型露天 矿中得到了广泛应用。大型电动轮自卸车采用电气传动方式， 柴 油发动机驱动交流发电机，发电机输出的三相交流电经整流器 整流后变为直流送到两个独立的逆变器 ;逆变器再将直流变为 频率可调的交流， 分别送到两个轮马达。轮马达通过轮边减速器 驱动车轮转动。通过调节发电机的磁场和电路的连接方式， 实现 卡车的前进，调速，倒车和制动等各种工况。柴油机和车轮之间 没有机械联系， 仅通过电缆把动力送到车轮上， 使传动系统大为 简化， 其次是采用磁场控制， 实现无级变速。
2 大型电动轮自卸矿车电控牵引改造原理
2.1 电控牵引原理
柴油发动机将机械能转变成电能，并自动调节，然后重新将 电能转变成机械能，实现可调整的牵引效果，传递到驱动车轮 上。为驱动轮提供有效的制动效果。在标准的电制动，整体效果 依靠动能的可调整特性的转换而产生，电动轮矿用自卸车在行 进期间转变成发电机状态产生电能， 从而产生制动扭矩， 电能不 断积蓄，并转换成热能，施放于制动电阻栅上，然后散发到大气 中。加速电制动时，汽车车速低于20km/h 制动较为理想。制动 效果除了上述标准的电制动之外，发动机至发电机传动系能量 消耗也可以完成。其主要部件包括 ：牵引同步发电机， 由柴油发 动机驱动，绕组包括独立的三极绕组，每组组成一个行星定子， 所装配的自激励单相辅助绕组被安装在里面的转子上，通过外 接调节器和触环转换到发电机励磁绕组 ;两个嵌入式强制风冷 直流电动机， 串联励磁及内置转速传感器和热状态控制传感器 ; 两个电源三相不可控转换器，定子三相发电机和绕组的输入端 子转换器 ;风冷制动电阻分开，并且共用一个风扇电机 ;发电 机磁场调节器，半可控单相整流桥连至发电机的自励磁绕输入 接线端， 转换到相应励磁绕组的输入端 ;共用磁场区调节器， 其 动力部分是可控硅或整流器， 以并联方式转换， 而且包括一个电 源整流器的阳极组和2 个串联连接TEM 励磁绕组 ;动力转换机 构，包括接触器整流电源线路、励磁电路和反向电路等。控制电 源交换装置产生牵引和制动特性，依靠比较匹配信号和反馈信 号，从传感器寄存电、机参数，因而进一步的依靠调整发电机和 励磁电压信号来显示系统功能差异。电源整流器、调节器、电源 转换装置等其他装置全部安装在控制电器柜里。
2.2 电控牵引改造原理
牵引发电机的初始励磁由车辆的 24V直流电源提供，通过 限制电阻、二极管和接触器 KM9 来完成。汽车在倒挡时，电流 随着励磁绕组中的电流方向的变化而改变，并依靠成对接触器 KM4、KM5 和 KM6、KM7 的动作来完成。大型电动轮自卸矿车 原有控制柜的功用是对交流电进行整流，保护励磁线路和动力 线的转换和保护，同时也对制动电阻栅以及整个电传动区间内的TC、TEM 的电流进行自动调整。电控牵引改造原理就是通 过对控制柜内部线路改造、加装防举斗行车装置电感部件。控 制柜主要有 4 个组件第一个组件包括 ：控制元件By--06、By-- 09、6y-10 及其电子结构， 自动开关 SF1-SFQ、QF2 为控制和附 属线路，管状加热器R12、R13.及接触器 KM10 为控制柜加热， BIIPP1 元件，接触环路XT1、XT2.接触外部低电流控制回路， XS19 连接测量装置PA1、PV1、PV2 ;第二个组件包括，发电机 励磁调节器电子管元件，电源接触器 KM4、KM5、KM7.电压分 配器元件 6IIH2.1、BIIH2.2、6IIH2.3 ;电源放大器 6YM1、ByM3 和转换器 6T12. 电阻R8.母线开关 QS1、QS2、QS3. 第三组件包 括电子管BCB1 和 6CB2.并包括下列元件和装置，整流器UZ1、 U22 断路二极管VD1、VD2. GFR 的半导体闸流管VS6--VS8. 负 责防滑保护的半导体VS4 和VS9.这组件也做为一个气箱。来 对电源晶体管的自然散热和强制冷却起到一定作用，强制冷却 连接到后板法兰。第四组元件激活，电源接触器 KM4、KM2、 KM6、TEM 的励磁接触器 KM3、接触器 KM8 和发电机的励磁回 路的自动开关 QF1. 继电器 KA1、KA2. 保护继电器 KV1. 接触 器 KM9. 电阻 R9 和二极管VD5. 限流电阻 R7.TEM 绕组中的 整流组VD6-VD9. 分流器RSI， 电压表PV1、PV2 上的附加电阻 R10、R11. 供给维修时的电源开关XS20、XS21. 防举斗行车装 置电感元件负责控制控制柜内的电子装置，防举斗行车装置电 感元件位于三个同样的控制元件 6y--06.By--09.By-10 上，每个 元件安装在后柜板上的框架， 元件可以沿着导向体插入， 元件的 左侧板有插孔，来用于与外部动力线的连接。简化来说，控制柜 内电器元件在电动轮电控系统中接触器KM1、2、4、5、8、9 吸合 时实现前进，接触器 KM1、2、6、7、8、9 吸合时实现倒退，而防 举斗行车装置就是利用其电感元件来控制接触器的。
加速踏板和电制动踏板都在中位，仪表板上的开关在前进 位置或者在倒车位置，电制动和励磁回路的向前方式的动力线 断电过程结束。开关转到前进位置之后，输入端将接受前进信 号，然后接触器 KM4、KM5 的控制信号在元件的输出端产生并 传送到元件，使电压供到接触器 KM4、KM5 线圈上，如果开关 在倒车位置，那么，信号将激活接触器 KM6、KM7.其过程同上 述过程。反馈信号确定接触器 KM4、KM5、KM6、KM7 的动作 状况， 并通过辅助接触传递至元件的输入端， 以允许牵引方式在 动力线进一步产生信号。当加速踏板压下， 控制器在除中位之外 的任何位置时， 信号需要传到元件入口。在这个元件的出口产生 一个控制接触器 KM8 的信号，并且与元件的辅助接触器接通。 当 KM8 接触器的辅助接触关闭时，接触器 KM9 吸合。当 KM8 接触器的辅助接触关闭时，接触器 KM9 吸合。在 KM8 接触器的 反馈信号在元件中延续(大约 Ot-1-2s) 产生之后，在元件出口延迟一个信号并由元件的辅助来控制接触器 KM1、KM2 动作。所 涉及的接触器动作。同样的控制信号以运行方式调谐信号传递。 在任何装置或元件出现故障的情况下，TED 有下列保护措施 ： 在接触器 KM4、KM7线圈回路中辅助中断接触器，邻近的接触 器 KM6 同时接合，来阻止励磁绕组非正常分流。如果在加速踏 板释放之后，电动轮自卸矿车不能转换到停止行进状态(牵引方 式回路不分开)，元件的伺服电压供给将停止，并且与接触器断 开。此外， 在信号 OC之下， 电制动动力线的供电将会自动完成， 相应的踏板位置处于停止方式。在汽车前进期间， 标准电制动执 行在下列情况 ：当汽车速度大于相应的信号，传递到PCU 输入 端。如果接触器 KM1、KM2、KM4、KM5 不接通， 此时， 接触器 KM6、KM7 控制信号产生，随后在元件的辅助下激活这些接触 器。反馈信号 KM6、KM7 传到元件的输入端，允许接触器 KM8 激活，然后 KM9激活。在制动过程中，车速降低到临界值时，相 应的信号传到PCU输入端。接触器 KM3 控制信号产生在PCV输 出端在元件的辅助下激活。
汽车在倒车期间进行电制动时，KM4、KM5 接触器的激活 以同样方式完成，接触器 KM3 关闭，并且只能实现电制动。随 着信号控制接触器激活， 会在元件输出端产生逻辑信号。根据接 触器 KM1 至 KM9 的工作条件及实际结构，在电动轮自卸矿车电 气柜上侧安装防举斗行车装置。其主体为超声波接近开关 / 传 感器(220360) UB300-18GM40-I-V1、在大斗下侧大梁处安装机 械接近开关，两个接近开关并联的同时与 KM9 接触器串联。在 电动轮自卸矿车大斗举升后，两个接近开关、KM9 接触器同时 或单独无电信号， 电动轮矿车无法行驶， 安装在驾驶室内的报警 装置同时进行报警。在大斗落下后，两个接近开关、KM9 接触器 同时有电， 电动轮矿车可以正常行驶。
电动轮牵引电控系统的电力线路包括由发动机驱动的发电 机、发电机的每一个定子绕组被连接到整流器上， 整流器的输出 线路在牵引方式和加速制动方式是与电枢绕组和励磁绕组串联 连接。为了在整流二极管中限制过压值， 发电机线路的励磁电压 由励磁调节器控制， 它是半可控非对称单相整流器。基于半导体 闸流管和二极管，励磁调节器电力来自牵引发电机的励磁绕组， 牵引发电机在励磁绕组工作于调节器负载系数时，半导体闸流 管通过继电器方式， 控制于电脑板电源放大部件， 磁场调节有两 个可操作状态，完全打开半导体闸流管到调节器工作于不可控 整流器并完全关闭闸流管， 控制信号传到闸流管， 在从打开到关 闭转换期间，控制信号是 ：牵引发电机的励磁电流通过串联的 二极管锁定， 磁场调节器操作暂停期间， 励磁绕组中的电流与这 个绕组的时间恒值成比例减少。
3 大型电动轮自卸矿车举升系统改造原理
3.1 液压举升原理
电动轮自卸矿车发动机启动之后，液压系统产生压力，液压 系统回路如无控制或保护元件车斗有可能自行举升，为此在举 升系统中设计了电磁液压分配器，来排除车辆在行驶过程中车 斗自行举升现象。为了防止车斗自行举升，车辆从行驶到卸货 这段时间里，控制板上的开关控制断开液压分配器电磁铁电路 供电。操纵开关在中间位置，举升机构的液压增加，泵的输出增 加，传出的油液通过过滤器传给转向和制动系统分流阀和操纵 阀，油液离开泵供给减压保护阀，操纵阀继续供给分配器。操纵 开关在中立位置， 油液由叶片泵向分配器供油， 之后与其他回油 汇合经过过滤器回到油箱。减压阀和控制阀将油压从 16Mpa 降 低到 3Mpa 并维持液压系统举升机构恒定的压力。减压分配阀与 电磁阀一起保障车斗在举升和降低过程中停留在任何位置。减 压分配阀与电磁阀保障举升油缸处于浮动位置，它与柱塞油腔 相连， 车辆在行驶过程中溢流阀闭锁， 此时如果接通举升机构操 纵开关， 车斗即处于举升状态。控制阀改变油泵供油方向并将油 液导入举升油缸， 排出的油液依赖于液压分配器所处状态。保护 阀保持系统压力在16.5Mpa，来防止举升时系统过载。保护阀将 系统压力调整在20Mpa，来防止轴向变量柱塞泵在转向系统工 作过载。保护阀将系统压力调整在 8Mpa 来防止车斗下落时系统 过载。开关在中间状态时，液压分配器电磁阀操纵继电器断电， 此时分流阀在中立位置关闭，从泵的供油连接到转向系统和制 动系统，而油泵的供油与上述系统的回油汇合通过过滤器回到 油箱。
3.2 液压举升改造原理
在大斗下侧大梁处安装机械接近开关，两个接近开关并联 的同时与 KM9 接触器串联。在电动轮自卸矿车大斗举升后，两 个接近开关、KM9 接触器同时或单独无电信号，电动轮矿车无 法行驶，安装在驾驶室内的报警装置进行报警。在大斗落下后， 两个接近开关、KM9 接触器同时有电，电动轮矿车可以正常行 驶。将举升开关转换到举升位置， 电磁阀将分配器移到最左边的 位置，油液传到分配器和下端油腔，将阀推到上面的位置。油流 离开油泵进入液压油缸，举起车斗 ;而另一端的回油从与液压 器相连的分流阀通过过滤器回到油箱。在系统压力过载的一瞬 间(车斗举升， 系统压力超过 16.5MPa) 保护阀打开， 油流传到节 流阀的溢流口排出， 使压力降低， 但此时也打破了溢流阀的压力 平衡，阀被打开并将系统中混合压力降低，同时油泵空载运行。 将举升控制开关转换至下降位置，液压分配器分流阀移到右边，油液传到液压分配器分流阀并将其移到最下边，车斗处于下落 状态。油液离开油泵进入举升油活塞杆油腔， 此时车斗处于下落 状态，油缸与分配阀相连，回油通过过滤器回到油箱。对于车斗 需要停留在举升和下落过程的任何位置，举升操纵开关必须转 换到中立位置。对于车斗在下落过程中需要停留在中立位置， 首 先将举升控制开关转换到举升位置，这是为了使车斗进入中立 状态， 分流阀调整平均压力值， 举升油缸的活塞和活塞杆油腔锁 定车斗于中间位置。发动机启动或牵引接通之后， 分配器电磁阀 通电动作， 接通液压分配器溢流阀， 节流腔与溢流阀接通并排出 油液，节流保护阀的压力减小，保护阀被打开，并与油缸活塞腔 相通排出油液， 消除了车辆在行驶过程中车斗举升的现象。为了 消除车辆在起斗卸货期间自行下落，分配器电磁阀由仪表盘上 的操纵开关控制。为了防止车斗刚性着落于车架上， 空车斗下落 时建议进行平稳状态下落， 到达第一阶后， 要通过仪表盘上的控 制开关从下落转换到举升， 然后到中立位置。
4 大型电动轮自卸矿车防举斗行车装置应用效益
本文的大型电动轮自卸矿车防举斗行车装置具有一定的局 限性， 只能适用于定点卸料设备。但通过对大型电动轮自卸矿车 防举斗行车装置的研究与应用，对大型露天矿山运输安全控制 提供了一项有效解决措施，在根本上防止了大型电动轮自卸矿 车举斗行车导致事故发生。在日常生产过程中， 无论岗位司机在 操作电动轮矿车卸料后因操作疏忽或设备故障等原因，都可以 避免电动轮自卸矿车举斗行车事故的发生。为同行业矿山企业 大型运输设备提供了榜样和设备安全管理的方向，为企业的安 全运输提供了保障。
5 结语
大型露天矿运输系统的安全问题不仅关系到矿山企业的经 济效益， 还与企业的安全生产息息相关。因电动轮矿车构架尺寸 较大， 因此举斗行车发生的刮碰事故屡见不鲜。为了避免电动轮 因举斗行车刮碰事故导致人员伤亡从而减少经济损失，很有必 要从根本上彻底解决此项问题。大型电动轮自卸矿车防举斗行 车装置的研究与应用，通过改造电动轮自卸车电控牵引系统及 液压举升系统的互控关联， 避免因举斗行车导致事故的发生。最 终通过对大型露天矿运输安全进行有效控制，能有效保障矿山 企业矿产和物料运输过程的安全性，从而提高矿山企业的生产 效率、降低运输事故。
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