0 引言

某金屬礦山使用的材料車(chē)是 1990 年代引進(jìn)的 ABB 公司開(kāi)發(fā)的一款無(wú)軌電動(dòng)汽車(chē)，服務(wù)年限約 20 年，主要用于地下礦山作業(yè)的礦石斜坡運(yùn)輸作業(yè)。與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛相比，該材料車(chē)不需要專(zhuān)門(mén)的通風(fēng)裝置，裝載能力大，能高速爬坡，生產(chǎn)效率高；雖然每臺(tái)車(chē)的投資較大，但其年噸的投資費(fèi)用低，車(chē)輛需求數(shù)量少，設(shè)置架空線和固定電氣設(shè)備的費(fèi)用少于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛用于通風(fēng)系統(tǒng)的費(fèi)用；材料車(chē)調(diào)速性能好，不會(huì)出現(xiàn)輪胎打滑現(xiàn)象，輪胎費(fèi)用低于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛。因此，材料車(chē)用于坡道礦石運(yùn)輸是較好的選擇。

1 車(chē)輛總體介紹

1.1 整機(jī)參數(shù)

外形尺寸，10 600 mm×3 400 mm×3 000 mm；整車(chē)質(zhì)量，35 000 kg；額定裝載質(zhì)量，30 000 kg；平路滿載車(chē)速，47 km/h；12%坡道滿載車(chē)速，24 km/h；行走電機(jī)功率，2×230 kW；電壓，AC 1 000 V，3 相，50 Hz。

1.2 整體設(shè)計(jì)

材料車(chē)由前后兩個(gè)部分組成，前一部分布置發(fā)動(dòng)機(jī)、操作系統(tǒng)和駕駛室，后一部分布置料斗和自卸裝置。前后兩部分車(chē)身采用鉸接式連接，轉(zhuǎn)向角可以到達(dá) 40°，轉(zhuǎn)向半徑小，轉(zhuǎn)向靈活。前后機(jī)架都采用空氣彈簧懸掛系統(tǒng)與車(chē)橋連接，保證車(chē)輛具有良好的操控性和行駛性能。由于有受電設(shè)備，要求巷道高

度會(huì)稍高些，能夠滿足材料車(chē)工作的*新巷道截面如圖 1所示。

車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)采用由電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)前后橋的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，行走電機(jī)額定功率為2 臺(tái) 230 kW 的直流牽引電機(jī)和 1 臺(tái)協(xié)助行走的 40 kW 直流電機(jī)：1 臺(tái)行走電機(jī)直接連接前橋軸差速器，另外 1 臺(tái)連接后橋差速器，協(xié)助行走電機(jī)與后橋行走電機(jī)串聯(lián)，如圖 2所示。

1.3 電氣設(shè)計(jì)

架空線的電壓為三相交流 690 V、50 Hz，由 1 臺(tái)可控硅整流器將 AC 690 V 變成 DC 1200 V，給行走電機(jī)供電，基本電氣原理如圖 3 所示。在間斷工作時(shí)，功率可以大大提高。

（1）集電器斷開(kāi)時(shí)，電機(jī)由牽引蓄電池通過(guò)斬波器供電。在正常情況下，蓄電池由架空線通過(guò)變壓器和可控硅整流器充電。蓄電池也可以通過(guò) 1 條插接 AC 380 V 電源充電。

（2）泵站電機(jī)驅(qū)動(dòng) 1 臺(tái)液壓泵和 1 臺(tái)空氣壓縮機(jī)，主要給行車(chē)制動(dòng)器和駐車(chē)制動(dòng)器提供動(dòng)力源。前后輪各有 1 臺(tái)電機(jī)通過(guò)差速器驅(qū)動(dòng)，由于電機(jī)串聯(lián)，功率均勻分配到 4 個(gè)車(chē)輪。

（3）輔助系統(tǒng)主要設(shè)備是 1 臺(tái) PLC 控制器，它調(diào)節(jié)和控制所有必要的電氣裝置，如滑接式受電器工作順序、可控硅整流器、蓄電池?cái)夭ㄆ?、蓄電池充電、調(diào)速和電力制動(dòng)。它還阻止設(shè)備的誤用，如果速度過(guò)大，PLC 還可以提供一定數(shù)量的故障指示。

（4）材料車(chē)使用加速器調(diào)速，調(diào)速方法是：①提高電機(jī)電壓，從 0 V 提高到 1200 V，速度從 0 r/min 提高到 2000 r/min；②降低勵(lì)磁電流，速度在 2000~4000 r/min 內(nèi)調(diào)節(jié)。

2 受電系統(tǒng)介紹

材料車(chē)的架空線是為適應(yīng)集電器的迅速下線和上線而設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)獨(dú)特，由 3 根外徑為 Φ50 的銅管傳輸電流，銅管的銅含量較高，以降低電阻。集電器支撐軌使用截面為 3 英寸的正方形型鋼，電源為三相交流，電壓 1000 V，如圖 4 所示。集電弓安裝在駕駛室頂部，集電弓弓頭安裝在液壓舉升臂上，弓頭上有 8 個(gè)滾輪，每個(gè)角上各有 2 個(gè)滾輪，液壓臂托舉弓頭使弓頭的滾輪與架空線接觸，滾輪沿著架空線的導(dǎo)軌行走。集電弓可以在偏移線網(wǎng)中心一側(cè) 0.5 m 的位置上線，車(chē)輛可以在偏移架空線網(wǎng)左右 2 m 的范圍內(nèi)行駛，工作狀態(tài)如圖 5 所示。受電系統(tǒng)上線速度快，按下上線按鈕到集電器自動(dòng)捕捉上網(wǎng)

的時(shí)間＜5 s，并且可以在車(chē)輛行駛速度＜15 km/h 時(shí)下線，行駛速度＜8 km/h 時(shí)可以上線。受電系統(tǒng)巷道路面比一般巷道的路面平整度有較高要求，不允許路面有明顯的凸起或者凹坑，以保證集電器與接觸網(wǎng)的良好受流。

該金屬礦山材料車(chē)用于海下及沿海黃金礦石運(yùn)輸，巷道濕度大，尤其在夏季，巷道內(nèi)線網(wǎng)上隨處可見(jiàn)水珠，并且水汽內(nèi)含有大量的氯離子，腐蝕性強(qiáng)。冬季巷道濕度較小，較硬碳刷的使用壽命較長(zhǎng)；夏季巷道濕度較大，銅管上掛滿水珠，較軟碳刷能有效降低電弧大小，受流效果更好，但夏季碳刷壽命較短。

3 結(jié)語(yǔ)

設(shè)備于 1997—2015 年在該金屬礦進(jìn)行使用，服務(wù)年限近20 年，礦石運(yùn)輸是從-480 m 處（約）到-250 m 處（約）的坡道運(yùn)輸，坡度 13°（約），年運(yùn)輸?shù)V石量約 50 萬(wàn)噸，車(chē)輛行駛*大車(chē)速30 km/h，上下坡運(yùn)行車(chē)速保持一致。運(yùn)行期間，設(shè)備使用效果突出，在路面較好的巷道內(nèi)，集電器可靠性高，受流穩(wěn)定，順利完成了礦石運(yùn)輸任務(wù)，實(shí)現(xiàn)綠色高產(chǎn)高效的礦山開(kāi)采。