CN115743187B - 一种分布驱动式矿用轨道运输系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布驱动式矿用轨道运输系统及其方法，系统包括：装载站、装载列车、卸载区以及轨道，轨道包括平轨、过渡轨、环形倾倒轨以及翻转轨，轨道内设置有驱动站，装载列车由驱动站驱动在轨道上匀速行驶；该运输方法包括：取料阶段、卸料阶段、回正阶段，在总控制器的控制下，装载列车经装载站取料后，在环形倾倒轨上运动至卸载区，随后经翻转轨回正，最后回到装载站准备下一次取料，本发明通过分布式驱动站带动列车将装载站、卸载区形成一个高效的装卸循环，提升了地形适应性又降低了隧道建设成本，同时多个驱动站带动使其运输、卸料过程匀速稳定进行，极大提高了运输平稳性。

Description

一种分布驱动式矿用轨道运输系统及其方法

技术领域

本发明涉及矿山散料运输技术领域，具体涉及一种分布驱动式矿用轨道运输系统及其方法。

背景技术

传统的矿山散料运输方式包括列车、卡车、皮带运输及料浆管路输送等，其中，卡车输送具有灵活高效和大容量的优点，但越野卡车需要较宽的车道和较高的能耗，且爬坡能力有限，实际运输时易发生交通事故；皮带运输具有低耗能的优点，在平坦地面运用较多，但维护成本较高，长程输送时造价高昂，且存在带面破损和撕裂的风险，严重时会造成灾难性后果；此外，一些散料可以与水混合以料浆的形式在管路中进行高速输送，这种方式对散料的种类有一定要求，且高速输送的浆料会对管路造成磨损，提高浆料中水的比例可以有效解决这一问题，但同时也降低了输送效率；最经典的列车输送方式已使用多年，由于钢轮在铁轨上滚动时阻力很小，因此列车输送具有极佳的能效比，但传统的列车轨道运输方式在装料和卸料时消耗的时间成本较高，且传统的列车系统系统正常情况下一次仅有一辆列车用于系统，且轨道占地面积较大，对轨道坡度有一定要求，场地建造成本较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种分布驱动式矿用轨道运输系统，包括装载站、装载列车、卸载区以及轨道，所述轨道包括平轨、过渡轨、环形倾倒轨以及翻转轨，轨道内设置有驱动站，所述装载列车由驱动站驱动在轨道上匀速行驶，所述装载列车经装载站装取矿山散料后，经平轨、过渡轨运输至环形倾倒轨，使装载列车旋转，将矿山散料倾卸至卸载区，然后经翻转轨180°旋转，使装载列车的厢体料槽口翻转朝上后，并经轨道运输至装载站，进行下一次装载。

进一步的，所述装载列车在过渡轨、环形倾倒轨、翻转轨上行进时，至少由两个驱动站同时驱动。

进一步的，所述装载列车经平轨进入环形倾倒轨时，通过过渡轨进行上坡过渡，过渡轨连接环形倾倒轨高位进入口，所述环形倾倒轨低位输出口经过渡轨连接翻转轨进入口。

进一步的，所述环形倾倒轨的高位进入口、低位输出口以及翻转轨进入口、输出口均设有驱动站，所述装载列车的长度大于环形倾倒轨、翻转轨的长度。

进一步的，所述过渡轨两侧设置有对装载列车轮组进行限位滑行的上层轨、下层轨，所述环形倾倒轨两侧设置有对装载列车轮组进行限位滑行的上弯轨、下弯轨，所述翻转轨两侧设置有对装载列车轮组进行限位滑行的上螺旋轨、下螺旋轨，所述过渡轨、环形倾倒轨、翻转轨之间相接时，上层轨、上弯轨、上螺旋轨间匹配连接；下层轨、下弯轨、下螺旋轨间匹配连接。

进一步的，所述驱动站包括箱体，箱体嵌入于轨道内，且与装载列车底部不产生干涉，箱体内设置有两组驱动件，驱动件包括电动机，电动机输出端连接减速箱，驱动轮安装于减速箱的输出轴上，驱动轮的轴线方向与轨道垂直，驱动轮随所述输出轴在水平面上旋转，每组驱动件的驱动轮与装载列车底部同侧的驱动板位置匹配相接。

进一步的，所述箱体底面通过滑轨滑动连接支撑底板，驱动件固定在支撑底板上，支撑底板端面连接液压缸输出端，液压缸缸体通过安装板与箱体底面固定。

进一步的，相邻两厢体间设有柔性翼板，柔性翼板一端与后侧厢体固定，另一端伸入前侧厢体中自由贴合。

进一步的，所述轨道采取闭环轨道路线，根据矿山空间条件，所述闭环轨道路线包括如下两种，

a、装载站取料，经平轨、过渡轨运输至环形倾倒轨，卸料后，经翻转轨将装载列车箱体回正，经弧形平轨回至装载站；

b、装载站取料，经平轨、过渡轨运输至环形倾倒轨，卸料后，经翻转轨将装载列车箱体回正，继续驶向下一处环形倾倒轨、翻转轨实现掉头沿平轨回至装载站。

一种分布驱动式矿用轨道运输方法，包含如下步骤：

取料阶段：总控制器控制驱动站为装载列车减速，装载列车慢速经过装载站，装载站将矿山散料填入装载列车各个厢体中，随后驱动站恢复装载列车速度朝卸载区匀速行进；

卸料阶段：装载列车进入卸载区，经过渡轨进入环形倾倒轨，在多个驱动站的驱动下，装载列车在环形倾倒轨上高空匀速旋转，将矿山散料倾卸至卸载区后，经过渡轨进入翻转轨；

回正阶段：装载列车经过渡轨进入翻转轨，沿车身轴线匀速180°旋转，使装载列车的厢体料槽口翻转朝上，然后经轨道运输至装载站，准备再一次装载，进入取料阶段。

本发明有益效果如下：

本发明通过轨道及分布于轨道上的多个驱动站将装载站、卸载区形成一个高效的装卸循环，在总控制器的控制下，分布于轨道内的多个驱动站能够带动装载列车匀速运行，提升了地形适应性又降低了隧道建设成本，同时多个驱动站带动使其运输、卸料过程匀速稳定进行，极大提高了运输平稳性

其中，本发明通过环形倾倒轨翻转装载列车对散料进行快速卸载，随后配合翻转轨对装载列车进行回正，极大减小了卸载区内往返轨道的占地面积，降低了矿山轨道的建设要求与成本，由于装载列车在装卸循环中连续运行，因此一套系统能同时运行多列装载列车，轨道利用率高。

附图说明

图1为本发明的整体布置斜视图；

图2为本发明的局部结构侧视图；

图3为本发明中驱动站结构示意图；

图4为图1的局部放大图；

图5为本发明的运行流程图；

图6为本发明为大曲径弧形闭环轨道示意图；

图7为巷道窄卸料后纵向旋转掉头的闭环轨道示意图。

图8为多路装载站的大曲径弧形闭环轨道示意图。

附图标记说明如下：1、装载站；2、装载列车；201、厢体；202、驱动板；203、柔性翼板；3、卸载区；4、平轨；5、过渡轨；501、上层轨；502、下层轨；6、环形倾倒轨；601、上弯轨；602、下弯轨；7、翻转轨；701、上螺旋轨；702、下螺旋轨；8、箱体；9、电动机；10、减速箱；11、驱动轮；12、支撑底板；13、液压缸；14、安装板。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合说明书附图对本发明做进一步说明：

如图1至图5所示，一种分布驱动式矿用轨道运输系统，包括装载站1、装载列车2、卸载区3以及轨道，轨道包括平轨4、过渡轨5、环形倾倒轨6以及翻转轨7，轨道内设置有驱动站，装载列车2由驱动站驱动在轨道上匀速行驶，装载列车2经装载站1装取矿山散料后，经平轨4、过渡轨5运输至环形倾倒轨6，使装载列车2旋转，将矿山散料倾卸至卸载区3，然后经翻转轨7回正后沿轨道运输至装载站1，进行下一次装载，由于翻转轨7与其他轨道的配合使装载列车2能够在狭窄的空间内调头回正，因此减小了卸载区内往返轨道的占地面积，同时也保证了车辆的连续运行，使一套系统能同时运作多列装载列车2。

在本实施例中，装载列车2经平轨4（去程）进入环形倾倒轨6时，通过过渡轨5（第一段）进行上坡过渡，过渡轨5连接环形倾倒轨6高位进入口，环形倾倒轨6低位输出口经过渡轨5（第二段）连接翻转轨7进入口，翻转轨7经过渡轨5（第三段）下坡过渡到平轨4（返程）。其中，过渡轨5两侧设置有对装载列车2轮组进行限位滑行的上层轨501、下层轨502（即上层轨501、下层轨502间距离保持相等，且与轮组外径匹配，后续几种轨道同理），同侧上层轨501、下层轨502的外侧通过钢条焊接固定过渡轨5，除衔接过渡外，过渡轨5还能应用于矿道的陡坡当中替代平轨4（限位轮组防止装载列车2在陡坡上发生意外）；对应的，环形倾倒轨6两侧设置有上弯轨601、下弯轨602，上弯轨601、下弯轨602均通过支撑杆603固定于支撑轴604上，支撑轴604通过立柱等支撑设备固定在场地内，从而支撑起整个环形倾倒轨6，装载列车2沿环形倾倒轨6运行时，车厢的料槽开口会由竖直朝上翻转为竖直朝下，排出的散料将径直落入卸载区3中，由此实现散料的卸载；对应的，翻转轨7两侧设置有上螺旋轨701、下螺旋轨702，装载列车2通过翻转轨7能实现沿车身轴线的180°旋转，使装载列车2的车厢料槽口重新翻转朝上。过渡轨5、环形倾倒轨6、翻转轨7之间相接时，上层轨501、上弯轨601、上螺旋轨701间匹配连接；下层轨502、下弯轨602、下螺旋轨702间匹配连接。

在本实施例中，环形倾倒轨6的高位进入口、低位输出口以及翻转轨7进入口、输出口均设有驱动站（实际安装在所述进入口、输出口连接的过渡轨5端部），装载列车2的长度大于环形倾倒轨6、翻转轨7的长度，以此保证装载列车2在过渡轨5、环形倾倒轨6、翻转轨7上行进时，至少由两个驱动站同时驱动（在平轨4上时，至少有一个），通过驱动站间接力的方法保证装载列车2的匀速行驶，从而提高运输稳定性。

在本实施例中，驱动站包括箱体8，箱体8嵌入于轨道内，且与装载列车2底部不产生干涉，其中，安装在平轨4上的驱动站，箱体8与地固定埋设于平轨4两根钢轨间的路面下；安装在过渡轨5上的驱动站，箱体8焊接在两根下层轨502间，驱动站输出端朝向上层轨501侧。箱体8内设置有两组驱动件，驱动件固定在支撑底板12上，支撑底板12通过滑轨滑动连接箱体8底面，支撑底板12端面连接液压缸13输出端，液压缸13缸体通过安装板14与箱体8底面固定，驱动件包括电动机9，电动机9输出端连接减速箱10，驱动轮11安装于减速箱10的输出轴上，驱动轮11的轴线方向与轨道垂直，驱动轮11随输出轴在水平面上旋转，每组驱动件的驱动轮11与装载列车2底部同侧的驱动板202位置匹配相接。

在本实施例中，装载列车2的两相邻厢体201间设有柔性翼板203，柔性翼板203一端与后侧厢体201固定，另一端伸入前侧厢体201中自由贴合，当装载列车2沿环形倾倒轨6回旋时，柔性翼板203的自由端将与厢体201脱离并甩出覆盖在其上方的散料，起到抛料的作用。

本发明还提出了一种分布驱动式矿用轨道运输方法，包含如下步骤：

取料阶段：总控制器控制驱动站为装载列车2减速，装载列车2慢速经过装载站1，装载站1将矿山散料填入装载列车2各个厢体201中后，驱动站恢复装载列车2速度朝卸载区3匀速行进；

卸料阶段：装载列车2进入卸载区3，经过渡轨5进入环形倾倒轨6，在多个驱动站的驱动下，装载列车2在环形倾倒轨6上高空匀速旋转，将矿山散料倾卸至卸载区3后，由过渡轨5进入翻转轨7；

回正阶段：装载列车2经过渡轨5进入翻转轨7，沿车身轴线匀速180°旋转，使装载列车2的厢体201料槽口翻转朝上，然后经轨道运输至装载站1，准备再一次装载，进入取料阶段。

矿山运输系统通常是24小时连续运行，在此期间装载列车2不会停车，当需要进行检修维护时，可通过总控制器控制驱动站制动装载列车2。制动后，装载列车2的头车应停止在装载点前一段距离，以此保证再次启动时，头车能够顺利经过装载点取料。

本发明工作原理如下：

在总控制器的控制下，装载列车2慢速经过装载站1的装载点进行物料装载，装载站1一般采用连续输送机将从地下矿井开采出来的矿石运输至料场（或者溜井）中，再在料场通过放矿装置将矿石装入装载列车2中进行运输。放矿装置为配备指状闸门的振动放矿机，该设备通过放矿电机的启停，对振动台板的振幅进行控制，并通过控制指状闸门的开合来控制料流，料流通过皮带输送机依次装入慢速经过的装载列车2的车厢中。在装载完毕后，装载列车2沿平轨4运行至卸载区3附近（途中遇到较为陡峭的地形应改接过渡轨5，以防止装载列车2在上下坡过程中脱轨），沿过渡轨5提高后进入环形倾倒轨6中进行物料卸载，随后经过渡轨5过渡进入翻转轨7中实现自身180°旋转，将装载列车2厢体201的料槽开口竖直朝下的车身姿态调整为竖直朝上，再沿过渡轨5降低高度进入平轨4运行至装载站1附近，通过环形弯道（即环形的平轨4）返回装载站1再次等待物料装载，整个过程中装载列车2始终在驱动站的驱动下匀速行驶（进、出装载站1及物料装载时除外）；本发明能够对散料进行快速卸载，极大减小了卸载区往返轨道的占地面积，即提升了地形适应性又降低了隧道建设成本，运输、卸料过程匀速稳定进行，能同时运行多列装载列车，极大提高了运输效率。

在实际应用中，根据矿山矿井实际空间条件，结合图6至图8轨道设置有如下几种：

a、如图6所示为大曲径弧形闭环轨道示意图，装载列车经装载站1取料后，经平轨、过渡轨运输至环形倾倒轨6，经卸料区3卸料后，经翻转轨7将装载列车箱体回正，经弧形平轨返回至装载站1准备下一次取料；

其适用于巷道形成闭环路线，且具备一定空间条件以布置大曲径弧形轨的矿井。

b、如图7所示为巷道窄卸料后纵向旋转掉头的闭环轨道示意图，装载列车经装载站1取料后，经平轨4、过渡轨5运输至环形倾倒轨6，经卸料区3卸料后，经翻转轨7将装载列车2箱体回正，继续驶向下一处环形倾倒轨6、翻转轨7实现掉头沿平轨回至装载站1，准备下一次取料。

其适用于巷道形成闭环路线，但空间条件受限无法布置大曲径弧形轨道的矿井。

当存在多个不同地点的装载站，且具备一定空间条件以布置大曲径弧形轨的矿井，如图8为多路装载站的大曲径弧形闭环轨道示意图，运输过程：装载列车经装载站1取料后，倒车运动至闭环主路上，经平轨4、过渡轨5运输至环形倾倒轨6，卸料后，经翻转轨7将装载列车2箱体回正，再通过不同的分岔口运动至对应装载站1准备下一次取料。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种分布驱动式矿用轨道运输系统，其特征在于：包括装载站（1）、装载列车（2）、卸载区（3）以及轨道，所述轨道包括平轨（4）、过渡轨（5）、环形倾倒轨（6）以及翻转轨（7），轨道内设置有驱动站，所述装载列车（2）由驱动站驱动在轨道上匀速行驶，所述装载列车（2）经装载站（1）装取矿山散料后，经平轨（4）、过渡轨（5）运输至环形倾倒轨（6），使装载列车（2）旋转，将矿山散料倾卸至卸载区（3），然后经翻转轨（7）180°旋转，使装载列车（2）的厢体（201）料槽口翻转朝上后，并经轨道运输至装载站（1），进行下一次装载，

所述驱动站包括箱体（8），箱体（8）嵌入于轨道内，且与装载列车（2）底部不产生干涉，箱体（8）内设置有两组驱动件，驱动件包括电动机（9），电动机（9）输出端连接减速箱（10），驱动轮（11）安装于减速箱（10）的输出轴上，驱动轮（11）的轴线方向与轨道垂直，驱动轮（11）随所述输出轴在水平面上旋转，每组驱动件的驱动轮（11）与装载列车（2）底部同侧的驱动板（202）位置匹配相接，

所述箱体（8）底面通过滑轨滑动连接支撑底板（12），驱动件固定在支撑底板（12）上，支撑底板（12）端面连接液压缸（13）输出端，液压缸（13）缸体通过安装板（14）与箱体（8）底面固定，其安装板设置于箱体中间，液压缸的输出端通过支撑底板带动驱动件朝同侧驱动板运动。

2.根据权利要求1所述的一种分布驱动式矿用轨道运输系统，其特征在于：所述装载列车（2）在过渡轨（5）、环形倾倒轨（6）、翻转轨（7）上行进时，至少由两个驱动站同时驱动。

3.根据权利要求1所述的一种分布驱动式矿用轨道运输系统，其特征在于：所述装载列车（2）经平轨（4）进入环形倾倒轨（6）时，通过过渡轨（5）进行上坡过渡，过渡轨（5）连接环形倾倒轨（6）高位进入口，所述环形倾倒轨（6）低位输出口经过渡轨（5）连接翻转轨（7）进入口。

4.根据权利要求3所述的一种分布驱动式矿用轨道运输系统，其特征在于：所述环形倾倒轨（6）的高位进入口、低位输出口以及翻转轨（7）进入口、输出口均设有驱动站，所述装载列车（2）的长度大于环形倾倒轨（6）、翻转轨（7）的长度。

5.如权利要求1所述的一种分布驱动式矿用轨道运输系统，其特征在于：所述过渡轨（5）两侧设置有对装载列车（2）轮组进行限位滑行的上层轨（501）、下层轨（502），所述环形倾倒轨（6）两侧设置有对装载列车（2）轮组进行限位滑行的上弯轨（601）、下弯轨（602），所述翻转轨（7）两侧设置有对装载列车（2）轮组进行限位滑行的上螺旋轨（701）、下螺旋轨（702），所述过渡轨（5）、环形倾倒轨（6）、翻转轨（7）之间相接时，上层轨（501）、上弯轨（601）、上螺旋轨（701）间匹配连接；下层轨（502）、下弯轨（602）、下螺旋轨（702）间匹配连接。

6.根据权利要求1所述的一种分布驱动式矿用轨道运输系统，其特征在于：相邻两厢体（201）间设有柔性翼板（203），柔性翼板（203）一端与后侧厢体（201）固定，另一端伸入前侧厢体（201）中自由贴合。

7.根据权利要求1所述的一种分布驱动式矿用轨道运输系统，其特征在于：所述轨道采取闭环轨道路线，根据矿山空间条件，所述闭环轨道路线包括如下两种，

a、装载站（1）取料，经平轨（4）、过渡轨（5）运输至环形倾倒轨（6），卸料后，经翻转轨（7）将装载列车（2）箱体回正，经弧形平轨回至装载站（1）；

b、装载站（1）取料，经平轨（4）、过渡轨（5）运输至环形倾倒轨（6），卸料后，经翻转轨（7）将装载列车（2）箱体回正，继续驶向下一处环形倾倒轨（6）、翻转轨（7）实现掉头沿平轨回至装载站（1）。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的一种分布驱动式矿用轨道运输系统方法，其特征在于：包含如下步骤：

取料阶段：总控制器控制驱动站为装载列车（2）减速，装载列车（2）慢速经过装载站（1），装载站（1）将矿山散料填入装载列车（2）各个厢体（201）中，随后驱动站恢复装载列车（2）速度朝卸载区（3）匀速行进；

卸料阶段：装载列车（2）进入卸载区（3），经过渡轨（5）进入环形倾倒轨（6），在多个驱动站的驱动下，装载列车（2）在环形倾倒轨（6）上高空匀速旋转，将矿山散料倾卸至卸载区（3）后，经过渡轨（5）进入翻转轨（7）；

回正阶段：装载列车（2）经过渡轨（5）进入翻转轨（7），沿车身轴线匀速180°旋转，使装载列车（2）的厢体（201）料槽口翻转朝上，然后经轨道运输至装载站（1），准备再一次装载，进入取料阶段。

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