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《摩托車信息》2018年第1期

摘要:為了有效解決煤礦井下車輛污染、長距離大坡度運(yùn)輸問題，提出一種新型礦井雙電架線車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)由供電系統(tǒng)、接觸網(wǎng)系統(tǒng)、充電站、集電裝置、雙電架線車組成，具有快充、架線、混合三種運(yùn)營模式。文章提出了各子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，并詳細(xì)闡述了三種運(yùn)營模式。最后，對(duì)該系統(tǒng)的三大關(guān)鍵技術(shù):牽引變電所容量及供電臂匹配技術(shù)、接觸網(wǎng)分并線技術(shù)、動(dòng)力電池選型及匹配技術(shù)，并提出相應(yīng)解決方法，為將來礦井雙電架線車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供思路及技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞:礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng);牽引變電所;接觸網(wǎng);集電裝置;雙電架線車

20世紀(jì)90年代以后，我國煤礦井下引進(jìn)柴油無軌膠輪車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，極大提高了運(yùn)輸效率，為大型礦井高效高產(chǎn)提供保障。2013年中煤科工集團(tuán)太原研究院有限公司與神東煤炭集團(tuán)合作，投資上億資金，開始研究世界首創(chuàng)的柴電雙動(dòng)力架線車技術(shù)，于2017年在神東公司補(bǔ)連塔煤礦成功試運(yùn)行，驗(yàn)證了架線車項(xiàng)目中牽引供電、接觸網(wǎng)、集電裝置、電力驅(qū)動(dòng)及漏電保護(hù)等諸多關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，本文提出礦井雙電架線車輔助系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有無軌輔助系統(tǒng)存在部分問題。較現(xiàn)有柴油無軌輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，雙電架線車運(yùn)輸系統(tǒng)主要具有以下三方面優(yōu)勢(shì)［1，2］:1)長距離大坡度物料輔助運(yùn)輸。柴油無軌車輛長距離大坡度運(yùn)輸物料過程中，存在上坡發(fā)動(dòng)機(jī)燒開鍋，下坡制動(dòng)器發(fā)熱失效的問題。雙電架線車則上坡通過架線源源不斷的提供牽引動(dòng)力，下坡通過回饋制動(dòng)保證車輛制動(dòng)安全性。2)巷道無污染。柴油車輛行駛過程中，在巷道產(chǎn)生大量尾氣污染與噪音污染，而雙電架線車則無尾氣排放且噪音低。3)運(yùn)營成本低。通過車輛各工況運(yùn)行計(jì)算，雙電架線車運(yùn)營成本約是柴油車輛的四分之一。以上三方面優(yōu)勢(shì)，雙電架線車就對(duì)無軌輔助運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

1礦井雙電架線車系統(tǒng)運(yùn)營模式

1.1礦井雙電架線車系統(tǒng)組成

礦井架線車系統(tǒng)主要由五部分組成:供電系統(tǒng)(包括饋線)、接觸網(wǎng)系統(tǒng)、充電站、集電裝置、雙電架線車。供電系統(tǒng)由多個(gè)牽引變電所及饋線網(wǎng)組成，每個(gè)牽引變電所從交流配電線網(wǎng)引進(jìn)10kV交流電源，經(jīng)過降壓整流變換為額定750V直流電源。饋線網(wǎng)貫通整個(gè)架線巷道，與供電系統(tǒng)直連，用于傳送電力至不同區(qū)段的接觸網(wǎng)。饋線網(wǎng)導(dǎo)線的截面積、長度直接決定接觸網(wǎng)的承載功率及末端壓降。最后，饋線網(wǎng)上連接一套完整的漏電流檢測(cè)及絕緣檢測(cè)裝置，確保整個(gè)帶電線網(wǎng)(包括接觸網(wǎng))的漏電安全。接觸網(wǎng)通過分段絕緣器分成若干區(qū)段，每個(gè)區(qū)段通過斷路器與饋線連接，實(shí)現(xiàn)各區(qū)段的自動(dòng)控制獨(dú)立供電。并且各區(qū)段分別安裝LED警示燈，提醒人員接觸網(wǎng)帶電，注意安全。當(dāng)雙電架線車需要架線運(yùn)行時(shí)，區(qū)段接觸網(wǎng)提前自動(dòng)帶電;無需架線運(yùn)行時(shí)，區(qū)段接觸網(wǎng)自動(dòng)斷電。最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送停電及帶電提醒的安全運(yùn)營模式。充電站設(shè)置于地面停車廠及井下停車位，可提供大功率快速充電，連接裝置與雙電架線車的集電裝置匹配。車輛可在此處進(jìn)行快速充電。雙電架線車根據(jù)運(yùn)輸物料種類及數(shù)量不同，分為多種類別:10座人車、20座人車、10T料車、5T料車、支架車等。每臺(tái)雙電架線車僅安裝一套電驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)，并且自身攜帶適量具有快充能力的鈦酸鋰電池。車輛在架線區(qū)段，實(shí)現(xiàn)架線運(yùn)行;非架線區(qū)段，動(dòng)力蓄電池提供動(dòng)力運(yùn)行。

1.2子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

為了使礦井雙電架線車系統(tǒng)高效運(yùn)行，通過分析研究各子系統(tǒng)需滿足以下技術(shù)指標(biāo)，方可實(shí)現(xiàn)。供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo):額定電壓DC750V;功率滿足各工況車輛運(yùn)行;牽引變電所具有回饋功能;變電所具備遠(yuǎn)程控制功能;具有漏電流檢測(cè)、絕緣檢測(cè)雙重安全防護(hù);免維護(hù)、無人值守，自動(dòng)控制。接觸網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo):具有帶電提示功能;具有分并線功能;具有防淋水功能;接觸網(wǎng)線采有柔性懸掛保證受流;接觸網(wǎng)能補(bǔ)償導(dǎo)軌導(dǎo)線熱脹冷縮;分并線及交叉器裝置具備帶電運(yùn)行功能;車輛架線運(yùn)行時(shí)速不小于40km/h。充電站關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo):具有快速充電功能(10min);具有漏電保護(hù)功能;充電連接裝置與集電裝置匹配;井下充電站設(shè)備選用隔爆設(shè)備。集電裝置關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo):上線捕捉時(shí)間小于6s，成功率95%以上;下線時(shí)間小于5s;具有出現(xiàn)故障后(左右過渡偏移、脫網(wǎng)、別卡、車輛故障、觸網(wǎng)故障、調(diào)度故障)，自動(dòng)下線保護(hù)功能;單極獨(dú)立四點(diǎn)接觸，且每點(diǎn)碳刷與觸線貼合緊密，保證受流質(zhì)量，出現(xiàn)火花每1公里小于2次;高速(大于等于10km/h)工況下，碳刷傳受電流不小于200A，低速工況下(小于10km/h)，碳刷傳受電流不不于400A;行駛過程中，產(chǎn)生最大噪音不大于90dB;運(yùn)行速度不小于40km/h。雙電架線車關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo):車輛蓄電池采用鈦酸鋰電池;上網(wǎng)及脫網(wǎng)時(shí)可以自動(dòng)切換(切換時(shí)間小于0.1s);具有線上自動(dòng)充電功能;電機(jī)、變頻器、電池散熱采用液冷;具有雙重絕緣防護(hù);采用絕緣檢測(cè)及漏電流檢測(cè)雙重安全保護(hù);所配電池容量滿足礦井運(yùn)輸往返一次。

1.3雙電架線車運(yùn)營模式雙電架線車運(yùn)營模式

如圖2所示，礦井雙電架線車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)為了高效、可靠、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的完成礦井中人員、材料、支架等輔助運(yùn)輸。在礦井中設(shè)置了充電站、牽引變電所、接觸網(wǎng)、雙電架線車四大部分。充電站主要安裝于地面車庫及煤礦井下輔助運(yùn)輸大巷中，通過雙電架線車的集電裝置完成車輛快速充電(10min充滿)。牽引變電所根據(jù)架線車使用工況容量需求，設(shè)置于地面或井下，與接觸網(wǎng)連接，為車輛架線運(yùn)行提供電力。接觸網(wǎng)架設(shè)于礦井低瓦斯或無瓦斯輔助運(yùn)輸大巷中，而在地面(車輛行駛線路不確定)及運(yùn)輸巷(存在瓦斯)則不架設(shè)。最后根據(jù)運(yùn)輸物料、數(shù)量不同，研制多種具有快速上下線網(wǎng)功能(6s)的架線車，滿足各種礦井人員、物料運(yùn)輸。通過系統(tǒng)以上四大部分的設(shè)置，使架線車具有三種運(yùn)營模式功能:快充模式、架線模式、混合模式。快充模式如圖3所示，架線車快充模式與純蓄電池車運(yùn)營模式相同。當(dāng)車輛電量不足時(shí)，則行駛至充電站充電;當(dāng)車輛電量充足時(shí)，則下井運(yùn)輸物料。架線模式如圖4所示，架線車不再進(jìn)入充電站充電，當(dāng)架線車在架線區(qū)域運(yùn)行時(shí)，邊行駛，邊在線充電。在非架線區(qū)域時(shí)，則通過車輛自身動(dòng)力電池提供動(dòng)力。在線充的電量也能保證非在線運(yùn)行。

2雙電架線車系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1DC750V牽引變電所容量及供電臂匹配研究

DC750V電壓等級(jí)的牽引變電所廣泛應(yīng)用于地鐵、架線車，相關(guān)設(shè)備的技術(shù)較為成熟、先進(jìn)。如何根據(jù)礦井架線車使用工況匹配牽引變電所容量及供電臂，滿足車輛運(yùn)營的壓降及饋線網(wǎng)載流需求，達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)性，是礦井供電系統(tǒng)研究的關(guān)鍵技術(shù)［3，4］。

2.2DC750V接觸網(wǎng)分并線技術(shù)研究

煤礦井下通常多個(gè)工作面同時(shí)開采，導(dǎo)致輔助運(yùn)輸路線出現(xiàn)分岔運(yùn)行情況。為了保證架線車高效運(yùn)行，則需實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)分并線。

2.3雙電架線車動(dòng)力電池選型及容量計(jì)算方法研究

礦用架線車中電控、電機(jī)、電池三大核心技術(shù)中，電控及電機(jī)技術(shù)相對(duì)成熟，并且在第一代雙動(dòng)力架線車項(xiàng)目中得到驗(yàn)證，因此電池的選型及容量計(jì)算是本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)［5，6］。

2.3.1動(dòng)力電池選型目前主流動(dòng)力電池有鉛酸電池［7］、鎳氫電池［8］、磷酸鐵鋰［9］、鈦酸鋰電。

2.3.2動(dòng)力電池總能量計(jì)算礦用雙動(dòng)力架線車動(dòng)力電池總能量，需要滿足架線車地面至井下滿載往返一次的需求。這與車輛自重、額定載荷、續(xù)航里程、行駛工況等息息相關(guān)［11］。由于井下坡度較多，且坡度對(duì)續(xù)航里程影響較大，因此不能按照通常續(xù)航里程計(jì)算方法確定動(dòng)力電池總能量。

3結(jié)語

通過對(duì)礦井雙電架線車系統(tǒng)運(yùn)營模式及關(guān)鍵技術(shù)的分析研究，基本研究出相應(yīng)解決方法。為了使該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，更進(jìn)一步的產(chǎn)業(yè)化推廣，還需要對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)通過實(shí)踐一一驗(yàn)證，特別是受電系統(tǒng)還需要投入大量技術(shù)力量。假若本系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠運(yùn)行，則能夠?yàn)榈V井輔助運(yùn)輸帶來第二次變革，甚至影響其他行業(yè)(金屬礦山)運(yùn)輸方式。

參考文獻(xiàn):

［1］倪興華．安全高效礦井輔助運(yùn)輸關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用［J］．煤炭學(xué)報(bào)，2010，35(11):1909－1914．

［2］王龍生．煤礦高效輔助運(yùn)輸成套系統(tǒng)研究與應(yīng)用［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42(9):77－82．

［3］田麗華，姜久春．無軌電車供電線網(wǎng)分路最大容量估算［J］．電源學(xué)報(bào)，2015，13(3):113－118．

［4］張帝．雙源無軌電車車載儲(chǔ)能系統(tǒng)及新型供電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制［D］．北京:北方交通大學(xué)，2017:15－33．

［5］王步康，金江，袁曉明．礦用電動(dòng)無軌運(yùn)輸車輛發(fā)展現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43(1):74－76，133．

［6］黃開勝，孟凡博，閻東林，等．煤礦井下防爆純電動(dòng)車關(guān)鍵技術(shù)研究［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42(4):61－65．

［7］趙瑞瑞，任安福，陳紅雨．中國鉛酸電池產(chǎn)業(yè)存在的問題與展望［J］．電池，2009，39(6):333－334．

［8］張麗華，王彥．近年鎳氫電池發(fā)展?fàn)顩r及前景［J］．稀土信息，2008(12):34－35．

［9］李哲．純電動(dòng)汽車磷酸鐵鋰電池性能研究［D］．北京:清華大學(xué)，2011．

［10］宋永華，陽岳希，胡澤春．電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2011，35(4):1－7．

［11］王志福，張承寧．電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)理論與設(shè)計(jì)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2017:26－48.

作者：劉玉榮 單位：中煤科工集團(tuán)太原研究院有限公司