架线电机车多段供电控制装置的应用研究

李 伟

（山西大平煤业有限公司，山西 长治 046203）

架线电机车是井下一种重要的输送装备，目前架线机车的供电控制装置主要采用了地线传输信号的模式，在供电轨道接口位置的信号传输可靠性差，信号传输的稳定性会随着架线机车线路的增加而逐渐降低。为了保证井下架线电机车的连续供电，通常采用多段连续供电的模式，增加了井下触电事故概率。

本文提出了一种新的井下电机车分段智能供电控制装置，采用无线位置智能监测模式，对井下机车的运行速度和位置情况进行实时监测，将监测结果传输给多段供电控制装置，实现对机车运行区域内的线路单独供电，非运行区域内的线路断电。

1 多段供电控制装置

为了满足多段连续性供电的需求，首先需要对架线机车在井下的运行位置进行精确监测。传统的无线传输方案受井下地质条件的影响，信号传输范围小，信号强度弱，因此提出了采用相控阵雷达精确定位的方案[1]。在架线机车上设置了移相器及声光报警装置，在巷道内设置辐射器等。根据验证，为了保证信号传输的精确性，位置感应装置设置的距离不应大于100 m，机车进入到不同区域后，区域内的传感器对机车进行电子扫描，根据监测装置所提供的传输信号，即可有效地判断机车在井下的运行位置，定位精度达到了±0.5 m。

对井下线路采用了分段自动控制方案，将电机车运行线路上的电网分成多段，每段均采用独立控制和供电装置，根据机车在井下的不同位置，控制相应区域内的供电线路独立供电。该井下多段供电装置的整体控制结构如图1[2]。

图1 多段供电装置结构示意图

由图1可知，在井下架线电机车运行的范围，划分了不同的供电区域，各个供电区域均处于独立供电状态，能够进行单独的供电控制。每个供电区域内均设置了一个控制箱，通过控制箱来实施独立供电控制。在机车停止的情况下，供电系统内不实施供电，当机车开始运行后，机车上的触电弓上升和供电线路接触，然后机械开关触发信号发生器，将供电信号传递到线路上的供电控制箱内，供电控制箱同时接收到机车的位置信号然后进行判断，确定机车处于该供电区段后，发出供电信号，对区段进行供电，电流通过电机、轨道地线等形成回路，电机车开始运行。

当机车从区域B运行到区域A时，控制箱B无法接收到机车受电弓触发的机械信号，因此控制箱内的接触器快速断开，停止对B区域内的机车线路供电。此时A区域内的供电控制箱接收到机车的移动信号和受电弓的机械触发信号，开始闭合接触器，为机车的运行供电。在机车整个运行过程中，不断地进行重复接替供电，从而有效满足电机车多段供电需求，提高供电稳定性。机车在井下运行过程中多段智能控制逻辑如图2[3]。

图2 机车多段智能控制逻辑

2 多供电闭锁控制

在传统供电系统中，由于同时运行的机车数量多，因此前一个机车在弯道处减速运行时极易受到后一个高速运动的机车的追尾。因此，为了提高机车井下运行的安全性，提出了在多段供电控制装置内引入区间闭锁的控制方式。

在控制系统中，两个相邻的供电控制箱之间采用了电气互锁的控制模式，既可以满足不同供电区域内信号联动的控制需求，而且还能够及时避免其他区段内的运行机车进入到控制区段内。机车在井下岔道口运行结构如图3[4]。

图3 机车在井下岔道口运行结构示意图

由图3可知，当机车在B区域运行时，对D区域进行限电，避免D区域内的机车通过，当A区域内有机车运行时则B区域和D区域均停电，通过多区段供电实现闭锁保护，提高机车在井下运行的稳定性。为了确保闭锁保护的可靠性，在井下设置恶劣闭锁信号灯，使控制人员根据信号灯的情况确定前一区段是否允许通行，保证机车的运行安全。

3 多段供电控制装置优势分析

对多段供电装置在井下运行的实际情况进行分析，该控制装置的主要优势如下：

（1）可靠。采用了受电弓机械触发和相控阵雷达无线定位的双重控制方案，保证机车在不同区域运行时的定位及时性和供电可靠性。

（2）安全。系统采用了分段供电和电气闭锁保护，能有效减少井下同时供电的范围，降低了井下触电事故的概率，同时能避免在交叉口处机车的追尾事故。

（3）节能。采用多段供电，能够降低同时供电的距离和范围，减少了电流的损耗和泄漏，提高了电能的利用率。