CN207842716U - 一种矿井双电架线车辅助运输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于煤矿井下斜井无轨辅助运输技术领域，具体是一种矿井双电架线车辅助运输系统。解决了柴油无轨胶轮车长距离大坡度及巷道污染问题，包括供电系统、接触网、双电车辆和充电站；所述供电系统包括牵引变电所、馈线网和漏电保护，牵引变电所安装在接触网上，漏电保护包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置，漏电保护与馈线网连接，安装于牵引变电所中；所述接触网包括上设有带电警示，接触网架设于矿井低瓦斯或无瓦斯辅运大巷中，地面及顺槽不架设接触网；所述双电车辆包括车载充电机、电控系统、电机及集电装置，所述充电站安装有充电装置，充电站安装于地面车库及井下辅运大巷中。本实用新型保证架线车上坡动力足，下坡回馈保证安全。

Description

一种矿井双电架线车辅助运输系统

技术领域

本实用新型属于煤矿井下斜井无轨辅助运输技术领域，具体是一种矿井双电架线车辅助运输系统。

背景技术

目前，煤矿井下的运输分为运送煤炭的主要运输系统和运送矸石、材料、人员和设备的辅助运输系统。无轨胶轮车具有直达运输、一机多用、机动灵活、操作简单以及安全性能好等优点，在很多煤矿有着广泛的应用。现阶段无轨胶轮车动力源主要以柴油为主，部分煤矿开始试验防爆蓄电池车。但是随着煤炭开采，工作面趋于更深，辅助运输大巷趋于距离长、坡度大。防爆柴油无轨胶轮车存在以下问题：（1）长距离大坡度运输过程中，存在上坡发动机烧开锅，下坡制动器发热失效问题；（2）柴油无轨胶轮车行驶过程中，巷道中产生大量尾气污染及噪音污染。蓄电池车存在以下问题：（1）重型蓄电池车辆续航里程短；（2）间断性运输（使用8小时需要充电2小时）；（3）蓄电池寿命短（正常使用2年）。

纯电动公交车系统中有两种形式的技术与本实用新型相似：第一种为双源无轨电车；第二种为快充公交车；双源无轨电车实现了在线充技术，但是应用煤矿井下存在以下问题：（1）供电系统不符合防爆要求；（2）接触网净空高度高、载流小、火花大且仅能定点自动上下线；（3）车辆不符合防爆要求且仅有运人车，不满足煤矿井下多种运输物料需求。（4）双源无轨电车动力电池续航里程短。快充公交车通过充电站充电，不具备架线运行条件。

已经研制出双动力架线车（柴油机+架线），解决了长距离大坡度问题，但是未能解决巷道污染问题，且车辆两种动力系统，结构复杂、故障率高、车辆结构尺寸大、动力切换需要停车操作，影响运输效率等问题。

针对以上问题，实用新型一种矿井双电架线车辅助运输系统，解决煤矿井下长距离大坡度及污染问题。

发明内容

本实用新型为了解决柴油无轨胶轮车长距离大坡度及巷道污染问题，提供一种矿井双电架线车辅助运输系统。

本实用新型采取以下技术方案：一种矿井双电架线车辅助运输系统，包括供电系统、接触网、双电车辆和充电站；所述供电系统包括牵引变电所、馈线网和漏电保护，牵引变电所安装在接触网上，漏电保护包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置，漏电保护与馈线网连接，安装于牵引变电所中；所述接触网包括上设有带电警示，接触网架设于矿井低瓦斯或无瓦斯辅运大巷中，地面及顺槽不架设接触网；所述双电车辆包括车载充电机、电控系统、电机及集电装置，所述充电站安装有充电装置，充电站安装于地面车库及井下辅运大巷中。

所述的供电系统采用DC750V，安装于井下辅助运输大巷中，为接触网提供电力；所述漏电保护具有绝缘检测、漏电流双重检测功能。

所述的接触网设置于井下辅运大巷中，结构满足集电装置快速上下线功能，并且具有带电警示功能。

所述双电车辆包含钛酸锂电池，实现车辆快速充电功能，其次包含集电装置，具有快速上下线网功能。

所述充电站设置于地面停车厂或井下辅运大巷中，具有车辆快速上下线功能。

双电车辆具有三种运营模式：快充模式、架线模式和混合模式。

快充模式：判断双电车辆电量是否充足，电量不足则进行充电站充电，电量充足则进行车载动力电池运行。

架线模式：判断双电车辆是否在架线区域，如果不在架线区域，则通过运行车载动力电池运行；如果在架线区域，则进行架线运行，架线运行过程中判断车载动力电池电量是否充足，电量不足则进行在线充电，电量充足则停止充电。

混合模式：判断双电车辆是否在架线区域，如果不在架线区域，则判断车载动力电池电量是否充足，如果电量充足则通过运行车载动力电池运行，如果电量不足则进行充电站充电，充满电以后通过运行车载动力电池运行；如果在架线区域，则进行架线运行，架线运行过程中判断车载动力电池电量是否充足，电量不足则进行在线充电，电量充足则停止充电。

煤矿辅助运输路线主要分为三部分：地面、辅助运输大巷、井底巷道三部分。

地面上车辆行驶路线较为自由，要求其机动性好。但运输距离短、路面平整，对车辆能量消耗少。

煤矿辅助运输大巷中，坡度大，距离长、瓦斯少、路线相对固定，升井上坡时，车辆消耗能量多，入井下坡时，车辆回馈能量多。

井底下巷道指辅助运输大巷至工作面的巷道，具有瓦斯突出、坡道平缓、运输距离短，支巷多且断面小的特点。对运输车辆功率要求及能量要求低，但对火花、机动性及车辆运行高度要求高。

架线接触网能够为双电车辆提供长期稳定动力输出，但是线路不便于更改，且集电装置滑触取电时，会产生火花，引起瓦斯爆炸，导致重大安全事故。因此本实用新型在辅助运输大巷中安装供电系统及接触网系统，保证车辆上坡动力充足，下坡时通过回馈制动将能量回馈至接触网保证车辆制动安全。在地面及井底巷道中通过钛酸锂蓄电池提供动力行驶，保证无轨胶轮车的高效性及高机动性。

为了不影响车辆运输效率，双电车辆集电装置在车辆行驶过程中具有自动快速上下线功能。

双动力车辆电控系统具有架线蓄电池两种模式自动快速切换功能。

当架线车供电系统或接触网系统出现故障时，保证双电车辆正常运行。在地面及井下辅运大巷末端设置了充电站补电。

充电装置通过架空线与车辆集电装置连接，实现双电车辆在充电站快速连接的功能。

车辆的蓄电池及电气系统进行防爆处理。

供电系统电压采用DC750V，本电压等级既能满足车辆正常运行功率要求，又能满足车辆蓄电池充电需求。设备采用防爆设备

双电架线车的蓄电池选用钛酸锂电池。较常用磷酸铁锂电池，具有安全性高、能够大电流充放电、寿命长、适用温度宽。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型所述供电系统的牵引变电所安装回馈柜，具有线网电流回馈功能;

2、漏电保护包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置，有效保证整个带电线网（包括接触网）的漏电安全；

3、牵引变电所电压等级为DC750V，便于双电架线车电驱系统部件选型及动力电池电压匹配；

4、接触网通过设置分段绝缘器、LED带电警示灯，实现有架线车运行时提前自动带电，无架线车时自动断电，带电时则警示的安全运营模式；

5、双电架线车安装集电装置，实现车辆架线运行及充电站充电时的快速上下线取电；

6、双电架线车安装钛酸钛电池，保证车辆在非架线区段正常运行且对车快速充电；

7、双电架线车安装车载充电器，保证车辆可以在线充电；

8、设置充电站，保证车辆电量不足时，快速为车辆补电；

9、长距离大坡度设置供电系统及接触网，保证架线车上坡动力足，下坡回馈保证安全；

10、双电车辆采用纯电动驱动形式，对巷道无尾汽污染。

附图说明

图1为本实用新型的系统组成结构图；

图2为本实用新型的系统布置图；

图3为本实用新型快充模式运营流程图；

图4为本实用新型架线模式运营流程图；

图5为本实用新型混合模式运营流程图；

图中：1-供电系统，2-接触网，3-双电车辆，4-充电站，11-牵引变电所，12-馈线网，13-漏电保护，21-带电警示，31-集电装置，41-充电装置。

具体实施方式

结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2所示，矿井双电架线车辅助运输系统为了高效、可靠、环保、经济的完成矿井中人员、材料、支架等辅助运输。在矿井中设置了充电站、牵引变电所、接触网、双电架线车四大部分。充电站主要安装于地面车库及井下辅运大巷中，通过双电架线车集电装置完成车辆快速充电（10分钟充满）。牵引变电所根据双电架线车使用工况容量需求，设置于地面或井下，与接触网连接，为车辆运行供电。接触网架设于矿井低瓦斯或无瓦斯辅运大巷中，与双电架线车的集电装置配合取电，而在地面（车辆行驶线路不确定）及井底巷道（存在瓦斯）则不架设接触网。最后根据运输物料、数量不同，研制多种具有快速上下线网功能（6秒）的双电架线车，满足各种矿井人员、物料运输。通过双电架线车辅助运输系统四大部分的设置，使双电架线车具有三种运营模式功能：快充模式、架线模式、混合模式。

如图3所示，快充模式：在地面及井下设置快速充电站，双电车辆采用具备快速充放电的钛酸锂电为动力、电池电量车辆重载下井、升井一个往返。车辆运输物料前，在地面充电站使用六至十分钟将车辆电量充满，然后运输物料下井或升井。当车辆升井后，再行驶至充电站进行快速充电行驶。当电量在井下行驶过程中，出现电量不足时，可以在井下充电站进行补电。

此模式优势是车辆机动性高；不会长时间间隙性充电，影响运输效率；

如图4所示，架线模式：在井下辅运大巷中设置带电接触网（通常辅运大巷占运输线路总长度三分之二以上），双电架线车带有动力蓄电池、车载充电器及集电装置。当车辆在地面行驶时，通过车载动力电池提供动力，保证车辆在地面的机动性；当车辆行驶在井口时，集电装置自动上线连接接触网，通过接触网的电力进行行驶，并且在行驶过程中，通过车载充电器为动力电池充电；行驶到井底时，再通过车载动力电池提供动力行驶。在线充的电量满足非架线行驶所需电量。

此模式的优势是，架线运行时，车辆动力充沛；并且整个运输过程可以一天24小时不间断运行（无车辆间隙充电时间）。

如图5所示，混合模式：以上两种模式同时实现，正常工况下，双电车辆与架线模式相同，在地面及井下顺风巷道中采用车载动力电池提供动力（架线所充电量），在辅助运输大巷道中，使用架线运行，边行走，边充电。当接触网或供电系统出现故障、或者部分车辆出现路线变化时，使用快速充电模式。混合模式充分发挥前两种模式优势，弥补了前两种模式的不足。最大程度保证辅助运输的效率、动力、机动性、可靠性、安全性（井下顺风采用隔爆蓄电池提供动力）。

所述供电系统包括多个牵引变电所、馈线网及漏电保护，每个牵引变电所从交流配电线网引进10KV交流电源，经过降压整流变换为额定750V直流电源。馈线网贯通整个架线巷道，与牵引变电所直连，用于传送电力至不同区段的接触网。漏电保护包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置，与馈线网连接，安装于牵引变电所中，确保整个带电线网（包括接触网）的漏电安全。

接触网采有带导轨式低净空接触网，导轨既能实现集电装置全线捕捉上下线，又对带电导线进行保护，防止异物直接触碰带电导线。其次接触网通过分段绝缘器分成若干区段，每个区段通过断路器与馈线网连接，实现各区段自动控制独立供电。并且各区段上安装LED带电警示灯，提醒接触网带电，保证安全。最终实现有双电架线车架线运行时，区段接触网提前自动带电，无双电架线车架线运行时，区段接触网自动断电。接触网带电时，则有警示的安全运营模式。

双电架线车辆根据运输物料种类及数量不同，分为多种类别：10座人车、20座人车、10T料车、5T料车、支架车等。每台双电车辆安装集电装置、钛酸锂动力蓄电池、车载充装置、控制器、电机。其中集电装置具有快速上下线功能；钛酸锂电池容量满足车辆往返井下一次运行要求，且具有快速充电功能；车载充电装置实现双电车辆在架线运行模式下，在线充功能；控制器及电机满足在架线运线及动力电池运行时动力输出。

Claims (7)

1.一种矿井双电架线车辅助运输系统，其特征在于：包括供电系统（1）、接触网（2）、双电车辆（3）和充电站（4）；所述供电系统（1）包括牵引变电所（11）、馈线网（12）和漏电保护（13），牵引变电所（11）安装在接触网（2）上，漏电保护（13）包括漏电流检测装置及线网绝缘检测装置，漏电保护（13）与馈线网（12）连接，安装于牵引变电所（11）中；所述接触网（2）包括上设有带电警示（21），接触网（2）架设于矿井低瓦斯或无瓦斯辅运大巷中，地面及顺槽不架设接触网；所述双电车辆（3）包括车载充电机、电控系统、电机及集电装置（31），所述充电站（4）安装有充电装置（41），充电站（4）安装于地面车库及井下辅运大巷中。

2.根据权利要求1所述的一种矿井双电架线车辅助运输系统，其特征在于：所述的供电系统（1）采用DC750V，安装于井下辅助运输大巷中；所述漏电保护（13）具有绝缘检测、漏电流双重检测功能。

3.根据权利要求2所述的一种矿井双电架线车辅助运输系统，其特征在于：所述接触网（2）设置于井下辅运大巷中，结构满足集电装置（31）快速上下线功能，并且具有带电警示功能。

4.根据权利要求3所述的一种矿井双电架线车辅助运输系统，其特征在于：所述双电车辆（3）采用钛酸锂电池，实现车辆快速充电功能，其次安装集电装置，具有快速上下线网功能。

5.根据权利要求4所述的一种矿井双电架线车辅助运输系统，其特征在于：所述充电站（4）设置于地面停车厂或井下辅运大巷中，具有车辆快速上下线功能。

6.根据权利要求5所述的一种矿井双电架线车辅助运输系统，其特征在于：双电车辆（3）具有三种运营模式：快充模式、架线模式和混合模式。

7.根据权利要求6所述的一种矿井双电架线车辅助运输系统，其特征在于：快充模式：判断双电车辆（3）电量是否充足，电量不足则进行充电站充电，电量充足则进行车载动力电池运行；

架线模式：判断双电车辆（3）是否在架线区域，如果不在架线区域，则通过运行车载动力电池运行；如果在架线区域，则进行架线运行，架线运行过程中判断车载动力电池电量是否充足，电量不足则进行在线充电，电量充足则停止充电；

混合模式：判断双电车辆（3）是否在架线区域，如果不在架线区域，则判断车载动力电池电量是否充足，如果电量充足则通过运行车载动力电池运行，如果电量不足则进行充电站充电，充满电以后通过运行车载动力电池运行；如果在架线区域，则进行架线运行，架线运行过程中判断车载动力电池电量是否充足，电量不足则进行在线充电，电量充足则停止充电。