徐崇瑞
山东黄金金创集团有限公司，山东省烟台市 265615
【摘 要】直流架线电机车运输作为矿山井下的主要运输设备，目前架线采用统一网络连续供电、长时间运行的方式，由于架线电压较高（DC250V以上），加上矿山井下巷道狭窄，空气潮湿，人员与机车同行于同一条巷道，容易发生人员误触架线而触电的事故，给安全管理工作带来一定的难度。因此，设法把架线实际带电范围尽可能缩小，尽可能缩短架线带电运行的时间，使架线只在电机车运行时带电，电机车停运时无电，是消除事故隐患，减少和避免人身触电事故的有效措施。对于提高矿山本质安全化水平，降低矿山的事故发生率，具有明显的实用价值和现实意义。
关键词：分段控制；缩短带电时间；本质安全
引 言
山东黄金金创集团有限公司蓬莱市大柳行金矿在原有矿区井下直流电机车巷道架线上加装自动供电分段控制装置，该装置安装后架线长期供电改为分段式短时供电，即只向电机车运行段供电而其他段架线均处于断电状态。从而保证了架线下行走人员的人身安全，减少人身触电事故。此装置安装后不仅节省了大量电能，而且降低了矿石运输成本。同时具有安全、可靠、灵活、机动、自动等特点。
一、系统组成
该装置是由发射机、主控机、隔离转换开关、声光报警器四部分组成。
1.1技术参数
（1）额定电压：DC300V-550V
（2）工作电流：100A
（3）语音报警声级：≥85dB(A)
（4）发射频率：25KHz±2KHz
（5）“警示灯”显示距离≥100米
1.2 各主要部件主要功能
1）架线电机车供电装置主机，为该装置的控制中心，由发射机发射载波信号，主机向控制区送电，直到电机车驶离控制区后主机延时24秒(延时时间可调5-30秒)断电；主机向控制区送电时，接通声光报警器；主机下侧的按钮为人工送电按钮，按下按钮后，架线一直有电。
2）架线电机车供电装置发射机， 安装在电机车车头上，供电源为外接电瓶，行驶的机车通过发射机发射载波信号，装置主机收到载波信号后就控制送电。
3）架线电机车供电装置开关，在主机前端安装的一个供检修专用的开关，开关把手具有“钥匙”功能，有三个档位。
a)“运行”的功能作用是用钥匙打到此档后，全套系统工作正常，电源经开关进入主机为回路供电。
b) “检修”的功能作用是，主机系统发生故障时将钥匙开关打到此档，使主机断电，但架线控制区正常送电，电机车可正常运行，不影响正常工作。
c)“断开”的功能作用是用钥匙开关打到此档后，主机和控制区全部断电，维修范围可扩大至架线控制区。
注意：严禁电机车在控制区范围内行驶时拉动转换开关。
4）架线电机车供电装置声光报警器安装在架线控制区巷道顶部，当架线有电时，扬声器发出“架线有电，请注意安全”的语音提示，“有电”指示灯点亮。
二、工作原理和主要功能
1、工作原理
当行驶的电机车集电弓触发停电区后，发射机将载波信号发送至架线供电装置主机，经过架线供电装置主机判断后延时、驱动执行电路工作，接通架线控制区域，该控制区域有电，同时声光报警器工作，扬声器发出“架线有电，请注意安全”的声音信号，显示器亮出高亮红色醒目的“有电”二字。主机利用机车行驶中的信号的判断使送电电路工作，以维持架线供电连续性。当电机车驶离控制区后，此区段无架线供电装置发射机信号，主控箱经延时约24（时间可调）秒后，架线控制区断电，声光报警器停止工作，供电装置恢复静态，供电区停电。
2 、主要功能
1）互锁功能，如果两台供电装置相邻，可以实现互锁功能，一个有电，另一个无电。
2）控制多向性，电机车供电装置多方向性，控制可靠，克服了同类产品利于电机车控制区电流只能单向控制的缺点。
3）不需另设电源，该产品安装、维护方便，控制电源取至架线电源并与其隔离，不需另设电源，因此也不会因交流供电网络停电而影响使用。
4）声光报警功能，供电装置在向被控架线区段送电时声光报警器工作，显示屏亮出醒目的“有电”二字，同时，扬声器连续发出“架线有电，请注意安全”的语音报警信号，提醒人们注意安全，防止意外触电。
5）手动功能，供电主控制器下部有手动送电按钮，特殊条件下须长期送电时，按下手动按钮，按钮上指示灯亮，主机进入手动长期供电状态，此状态时送电、断电不再受车载发射机控制。（由于是由线圈通电吸合触点，不宜太长时间由此供电器送电，如果需要长期通电，最好由手动送电开关送电）。
6）直流接触器采用真空直流接触器，额定电流为315A。
7）触发信号采用频率为25KHZ的载波信号；信号强度大，不受现场工况影响
8）架线有电时有声光报警器发出“架线有电，请注意安全”语音提示；显示屏显示红色“有电”。
三、设备安装要求
1、导线的联接
1）开关与主机之间的导线：开关的进线、出线为主线路，其导线截面应≥50mm2。
2）回路接地线（接导轨）用4-6mm2导线联接，接导轨处应接牢，防止断开。
3）各导线联接要牢固、可靠，回路线接在轨道处要有防松断措施；橡套电缆线由于机械强度差，装在发射机的一侧处要松紧适中，以防集电弓触及或因架线电机车行车时，因架线剧烈摆动，拉断连接线。
注意：接地线必需与轨道联接牢固，否则装置将无法正常工作，并且造成电器外壳带电，容易发生触电事故！
2、安装前准备工作
1）在所需用的被控架线两端安装好分区绝缘器。
2）选好安装主机及开关的适当位置，并在其主机内、外接地线。
☆ 注意：为了使用和维护安全必须采用机内、机外双接地的连接方式。
3、安装、使用须知
1）机车集电弓触发停电区，发射机不停发射载波信号，主控机收到信号后接通控制区使其有电，但这时是延时送电，时间仅24秒左右，因此要求在集电弓在触发架线24内，机车行驶，否则控制区断电，主控机间隔1秒后再次送电。机车驶离控制区后，主控机检测不到架线电流24秒后，自动断电。
2）机车驶入控制区后，如集电弓脱离架线不超过24秒，架线一直有电，只要集电弓和架线接触，设备就可正常工作。
3）装置分内外接地线,内接地线是装置的回路,即架线负极,应同轨道可靠连接,其铜导线截面应＞4mm2，并要求有防碰（砸）断及防松动措施，以防断开发生危险。外接地线即保护接地，其原理同其他电器设备外壳接地一样。
4）主机底侧按钮是人工复送电按钮，除维修人员及司机外其他人不许启动。
5）装置的主机安装高度推荐1.6-1.7m(中心高)
4、安装
该装置的主机与开关应安装在无淋水的巷道壁上（手把钥匙孔在右侧方），主机安装在架线分区范围内任意一点，发射机安装在电机车车头内。
四、产生的经济效益分析
此装置改变了原电机车带电阻运行，电能白白消耗在电阻上的特性，由于不用高耗能降压电阻，采用了最新的载波调速，节电率可达15%，如果按3t电机车5台6.5KW电动机每天运行80h计算，日节电390kw.h,如果电费按本公司平均价0.74元/kw.h计算，日可节约电费288.6元，一年运行300天节电费为86580.00元。一般约3年节电的效益可回收成本，同时改善了生产环境，减少了维修费用，最大限度的减轻了劳动者的劳动强度。
五、结语
本装置采用载波强信号控制，可以保证在大的干扰和波动情况下，抗干扰能力强，使控制不受影响；通过辅助接触线直接引入，接触网电压参与控制信号，充分利用运输巷的条件，简化设备及其线路。不论电机车行走方向、速度如何，其动作逻辑不受影响且具有很好的优越性和发展前途。
该装置根据井下的实际使用情况对其进行了多次改进、完善，使其结构更加紧凑、合理、可靠性更高、故障率更低，更易于安装、维护。
参考文献
【1】高云飞，新型矿山直流架线漏电保护装置研究[J]。矿山科学技术
【2】何希才，刘红梅。新型通用集成电路实用技术[M]。北京：机械工业出版社