CN103615260B - 一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统。它需要克服安全运输小车升降安全系数不高的问题。它包括主控柜（19），混凝土衬砌滑模台车（2）和运输小车（11），所述的运输小车（11）由一同轴双筒区卷扬机（5）上两个筒分别引出两道牵引钢丝绳（8-1、8-2），通过牵引绳超载报警停机装置再分别固定于小车（11）上的自动平衡油缸（10-1、10-2）之上，两油缸的液压油腔之间以胶管（10-3）相连通；主控柜（19）与牵引绳超载报警停机装置、激光测距报警器（15）、同轴双筒区卷扬机（5）、手持式无线遥控急停控制器（17）电连接。

Description

一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统

技术领域

本发明属于工程施工牵引系统领域，特别是在大倾角、深长斜井混凝土衬砌施工过程中为运送施工人员及材料的运输小车安全牵引系统。

背景技术

在我国存在大量大角度深长斜井施工，如水电项目中抽水蓄能电站的引水斜井、煤矿及冶金矿山等的施工斜井等。斜井开挖或混凝土衬砌施工，运送人员及材料上、下任务一般均采用卷扬机牵引运输小车在斜井轨道上运行来完成。在抽水蓄能电站斜井施工中斜井角度可达50°，施工运输小车的总吨位达10t，卷扬机受力大，存在严重的安全隐患。特别是在斜井滑模衬砌混凝土作业中，运输小车运送人或物时的运行安全直接关系到小车上人员和井底施工人员的生命安全，对运输小车的运行安全要求很高。为防止运输小车的牵引钢丝绳断损造成小车失控下滑坠入而发生重大人身安全事故，对整个牵引系统设计装备一套完善、可靠的安全保护设施具有重大的意义。

发明人为工程施工人员，根据业内的调查，大角度深长斜井施工中多重有效防止施工小车坠落的系统在国内还属于空缺状态。因此，设计开发完善的斜井施工小车安全保护装置，特别对于大吨位施工用小车在大角度的斜井施工中起到安全保障，能填补国内在此项技术领域的空白，对事故频发的矿山、采掘、水电施工等行业的安全生产具有重要作用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：克服大倾角、深长斜井运输小车升降安全系数不高的问题。

本发明的一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统，包括主控柜，运行在斜井内的混凝土衬砌滑模台车和运输小车，所述的运输小车由一单筒双绳区卷扬机上两个绳区分别引出的两道牵引钢丝绳进行牵引移动；此两道牵引钢丝绳通过卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置分别固定于设置在运输小车上的两个牵引钢丝绳自动平衡油缸之上，两油缸的液压油腔之间以液压胶管相连通；混凝土衬砌滑模台车前端设有激光测距报警器，运输小车后端设有对应的激光测距反射板；系统中安装有闭路电视监控装置，其中探头设置在混凝土衬砌滑模台车的上端，显示屏设在主控柜；主控柜分别与同轴双筒区卷扬机、卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置、激光测距报警器电路连接。

待施工的斜井在底部安装了一台混凝土衬砌滑模台车，它由二束钢绞索牵引，钢绞索的上端为固定端，锚入岩层，另一端安装在混凝土衬砌滑模台车的二只提升油缸内，通过混凝土衬砌滑模台车提升油缸控制台的操作，混凝土衬砌滑模台车可缓慢向上滑升。它的前轮在轨道上运行，当运行一段距离后(轨道妨碍混凝土浇捣时)，即可将轨道切割一段运走，轨道同时起着导向、定位的作用。混凝土衬砌滑模台车的后轮是采用工程塑料制作的，直接在浇好的混凝土面上行走。

一台运送材料(如钢筋、混凝土、工器具等)和人员的运输小车，在轨道上运行，往返于井口和混凝土衬砌滑模台车之间。

本系统的同轴双筒区卷扬机有一个主轴，主轴穿过卷筒，卷筒的中间和两端各有隔板，将卷筒分成两个卷绳区(筒区)，每个卷绳区连接一条牵引钢丝绳；主轴通过减速机与带制动器的电机连接，电机和制动器与主控柜电连接。它以最简结构达到最优使用效果，降低了制造成本。

本系统使用了一台双绳牵引运输小车，不但每条牵引绳负荷减半，延长了使用寿命，而且即使一根牵引绳断了，还有一根做保险，有效解决了卷扬机因单绳牵引小车在斜井里上、下运行过程中由于牵引绳断损而导致小车坠落的问题。卷扬机的同轴双筒区设计是为了满足双绳同步卷、放，但是在长斜井(斜井长度有时达450米)运输小车的运行过程中，钢丝绳在盘绳时还是会存在微小的不同步现象，为防止运行过程中某根钢丝绳松软而钩挂住障碍物导致事故的发生，本系统专门在运输小车的上部(牵引方向)安装了二根牵引钢丝绳自动平衡油缸。牵引钢丝绳自动平衡油缸一头安装在运输小车上，另一头与牵引钢丝绳连接，安装时将活塞杆拉出一半的位置，缸筒后部大腔内为空腔，有通气孔。缸筒的前半部小腔内装有液压油，并将二根油缸的前部小腔用液压胶管相连接，当运输小车牵引过程中其中一根钢丝绳松软时，张紧的那根钢丝绳就会把活塞杆往外拉，这时小腔中的液压油受力后会通过液压胶管流向另一根油缸，从而推动另一根油缸的活塞杆向相反方向运动，达到张紧钢丝绳的目的，解决了因双绳牵引时二根牵引绳的松紧度不一致而导致牵引不平衡问题。

本系统采用了一种卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置(专利号：ZL200920064290.0)。其特征在于：由测力滑轮总成和带有报警器的力值显示控制仪组成，测力滑轮总成包括转向滑轮、滑轮支架和滑轮底座，转向滑轮固定在滑轮支架上，滑轮支架与滑轮底座之间安装有滑轮压力传感器，滑轮压力传感器的讯号线与带有报警器的力值显示控制仪连接；所述滑轮压力传感器为4只，分置于滑轮支架和滑轮底座对应的四角。该装置可将运输小车所承载的牵引力经牵引钢丝绳由改向滑轮传递到测力传感器上，测力传感器再将信号传递给超载自动报警停机控制仪，该控制仪与卷扬机的主控柜电路连接。它的作用是当牵引力达到设定值的90％时(可根据需要调整设定值)会报警和显示数据；当牵引力达到设定值的100％时会使主控制柜关机，从而停止卷扬机工作。正确设定该值，严格执行报警处置办法，可以有效避免卷扬机因牵引小车超载而导致牵引绳断损后小车坠落事故的发生。

本系统设有激光测距报警器。该设备为类似遥控航模的简单光电设备，由一个发射装置和一个接收装置组成，可以外购，也可由具备相应知识的专业人员自行组装。由于混凝土衬砌滑模台车在混凝土浇筑施工过程中会缓慢的向上滑升，所以运输小车每次将材料或人员送达工作面时与混凝土衬砌滑模台车的距离是不确定的，为了防止运输小车与混凝土衬砌滑模台车发生碰撞，在混凝土衬砌滑模台车前端专门安装了激光测距报警器，该仪器是通过激光束照射到运输小车上面的激光测距反射板(该反射板不需要电源)反射信号后进行测距，当运输小车运行到靠近混凝土衬砌滑模台车且预先设定的距离范围内时，主控柜的报警装置会自动报警，如继续运行到极限(运输小车即将与混凝土衬砌滑模台车碰撞)时，卷扬机就会自动停机。使用本激光测距装置，可以有效避免运输小车与混泥土衬砌滑模台车在相对运动时发生碰撞问题。

本系统中安装有闭路电视监控装置，该监控装置可以监视运输小车靠近混凝土衬砌滑模台车的情况，提前采取措施，避免碰撞。

本系统设置了主控柜，它起到控制、开关卷扬机的运行及将各种起安全保护作用的自动控制装置连接到主控柜，发挥全面监控，自动处置作用。

作为优选，所述的运输小车上设有手持式无线遥控急停控制器，该控制器以无线方式与主控柜电连接。该设备为类似遥控航模的简单无线电设备，由一个发射装置和一个接收装置组成，可以外购，也可由具备相应知识的专业人员自行组装。该设备发射装置掌握在运输小车乘员手中，当运输小车在运行过程当中发生意外情况时，车上的乘员可通过手持式无线遥控急停控制器在第一时间控制卷扬机停机，避免事故的发生。

本系统还在斜井轨道的上止点和混凝土衬砌滑模台车的前端各安装了两只行程限位器，防止运输小车上行过头而拉断钢丝绳或下行到位后碰撞到混凝土衬砌滑模台车。

本发明采用了多项新技术，并将它们有机的组合在一起，对运行在斜井内的混凝土衬砌滑模台车和运输小车之类的施工牵引作业，建立了多重防护措施，形成完整可靠地安全系统，效果显著，值得推广。

附图说明

图1为斜井混凝土衬砌安全施工牵引系统侧视图；

图2为斜井混凝土衬砌安全施工牵引系统俯视图；

图3为同轴双筒区卷扬机的卷筒结构与自动平衡油缸连接示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明：

实施例:

见图1、图2。本例斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统，其斜井1长度有时达450米。见图3，一台同轴双筒区卷扬机5有一个主轴5-1，主轴穿过卷筒5-2，卷筒的中间和两端各有隔板5-3，将卷筒分成两个绳区；主轴5-1通过减速机与带制动器的电机连接，电机和制动器与主控柜19电连接。其两个绳区分别引出两道牵引钢丝绳8-1、8-2进行牵引移动；此两道牵引钢丝绳通过卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置7-1、7-2分别固定于设置在运输小车11上的两个牵引钢丝绳自动平衡油缸10-1、10-2之上，两油缸的液压油腔之间以液压胶管10-3相连通；本例油缸长2米，自制；并在缸筒的前部(小腔内)注满液压油，两缸筒的后部(大腔内)则不用加注液压油，留有一呼吸孔。这样当卷扬机牵引过程中发生二根钢丝绳不同步时，受力比较紧的这根钢丝绳就将活塞杆拉出来，这时这根油缸内的液压油会通过胶管流入另一根液压油缸的前部(小腔内)，从而反向推动活塞杆，使二根钢丝绳始终处于均衡的张紧状态。两活塞原始位置居中，使用中发现单活塞的偏程为60cm，即两活塞最大差距为120cm。

一台运输小车11，属现有设备。车上设有手持式无线遥控急停控制器17，它由YK1000—4型无线摇控器(发射装置)及相配套的JD220—3PC型智能控制器(接收装置)组成，小车后端设有对应的激光测距反射板16；

一个卷扬机牵引钢丝绳超载自动报警停机控制装置(见ZL200920064290.0)，位于同轴双筒区卷扬机5和运输小车11之间；

一台混凝土衬砌滑模台车2，属现有设备，按自己的系统独立运行。其上端设有LDM—S—0090型激光测距报警器15和闭路电视监控探头14；

一个闭路电视监控装置，显示屏18设在主控柜19；

一个主控柜19，分别与卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置、激光测距报警器15、同轴双筒区卷扬机5和手持式无线遥控急停控制器17的接收装置电路连接。遥控急停控制器17前面已经详细介绍了，这里从简了

在斜井轨道的上止点和混凝土衬砌滑模台车的前端各安装了两只行程限位器12、13，以防止运输小车运行超过上止点和下止点时造成安全事故。

施工中运输小车下滑时，

A当其中一根钢丝绳松软时，两个平衡油缸10-1、10-2会自动将两根钢丝绳张紧力调整至一致，避免了钢丝绳发生缠绕等故障。

B当一根或两根钢丝绳牵引力过大，达到设定值90％时，卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置即向主控柜19报警并显示数据；当牵引力达到设定值的100％时主控柜会即刻控制卷扬机停机，避免了钢丝绳被拉断运输小车坠落等险情。

C当运输小车下行接近时，混凝土衬砌滑模台车2上端的激光测距报警器15，接收运输小车后端所设的激光测距反射板16的反射信号，主控柜即会启动报警器,提醒值班员借助闭路电视监控装置查看显示屏18，做好停机准备；如超过设定的极限距离，主控柜会控制卷扬机自动停机，避免两车碰撞。

D当运输小车乘员发现紧急情况时，专职安全员可以直接使用手持式YK1000—4型无线摇控器及相配套的JD220—3PC型智能控制器，通过主控柜急停卷扬机，避免难以预料的突发事故对运输小车和乘员造成危害。

E当运输小车上行过头或下行过头时，在斜井轨道的两只行程限位器，上可以防止拉断钢丝绳，下可以防止碰撞到混凝土衬砌滑模台车。

Claims (6)

1.一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统，包括主控柜（19），安装在斜井（1）内的混凝土衬砌滑模台车（2）和运输小车（11），其特征在于：所述的运输小车（11）由一同轴双筒区卷扬机（5）上两个筒区分别引出两道牵引钢丝绳（8-1、8-2），此两道牵引钢丝绳（8-1、8-2）通过卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置（7-1、7-2）分别固定于设置在运输小车（11）上的两个牵引钢丝绳自动平衡油缸（10-1、10-2）之上，两油缸的液压油腔之间以液压胶管（10-3）相连通；混凝土衬砌滑模台车（2）前端设有激光测距报警器（15），运输小车（11）后端设有对应的激光测距反射板（16）；所述的激光测距报警器在运输小车运行超过极限距离时，主控柜控制卷扬机自动停机;系统中安装有闭路电视监控装置，其中探头设置在混凝土衬砌滑模台车的上端，显示屏（18）设在主控柜（19）旁边；主控柜（19）分别与同轴双筒区卷扬机（5）、卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置（7-1、7-2）、激光测距报警器（15）电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统，其特征在于：所述的运输小车（11）上设有手持式无线遥控急停控制器（17），该控制器的接收部件与主控柜（19）电路连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统，其特征在于：在所述的斜井轨道的上止点和混凝土衬砌滑模台车的前端各安装了两只行程限位器（12、13）。

4.根据权利要求1或2所述的一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统，其特征在于：所述的卷扬机牵引绳超载自动报警停机控制装置，由测力滑轮总成和带有报警器的力值显示控制仪组成，测力滑轮总成包括转向滑轮、滑轮支架和滑轮底座，转向滑轮固定在滑轮支架上，滑轮支架与滑轮底座之间安装有滑轮压力传感器，滑轮压力传感器的讯号线与带有报警器的力值显示控制仪连接；所述滑轮压力传感器为4只，分置于滑轮支架和滑轮底座对应的四角。

5.根据权利要求1或2所述的一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统，其特征在于：所述的同轴双筒区卷扬机（5）有一个主轴（5-1），主轴穿过卷筒（5-2），卷筒的中间和两端各有隔板（5-3），将卷筒分成两个卷绳区，每个卷绳区固定一条牵引钢丝绳；主轴（5-1）通过减速机与带制动器的电机连接，电机和制动器与主控柜（19）电连接。

6.根据权利要求3所述的一种斜井混凝土衬砌施工运输小车安全牵引系统，其特征在于：所述的同轴双筒区卷扬机（5）有一个主轴（5-1），主轴穿过卷筒（5-2），卷筒的中间和两端各有隔板（5-3），将卷筒分成两个卷绳区，每个卷绳区固定一条牵引钢丝绳；主轴（5-1）通过减速机与带制动器的电机连接，电机和制动器与主控柜（19）电连接。