一種新型智能防溜車(chē)裝置的研究

李 飛，陳晴煊

（中鐵華隧聯(lián)合重型裝備有限公司，廣東 佛山 528308）

1 研究背景

盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，在下坡階段電瓶車(chē)容易發(fā)生后溜，造成安全事故。武漢地鐵和寧波地鐵在盾構(gòu)機(jī)施工過(guò)程中就發(fā)生過(guò)電瓶車(chē)剎車(chē)失靈，導(dǎo)致電瓶車(chē)溜車(chē)撞壞盾構(gòu)機(jī)，造成正在拼裝管片的工作人員傷亡的重大事故。在當(dāng)前地下隧道現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，通過(guò)配備自身制動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)置限位器、設(shè)置防溜車(chē)擋架，增大軌道摩擦力等方法來(lái)避免該事故發(fā)生。

除以上常規(guī)方法，當(dāng)前施工中，部分工地上還沿用鐵路工作中用到的鐵鞋制動(dòng)的方法，采用人工的方法在一根或兩根鋼軌上放置鐵鞋（也稱(chēng)止輪器），向前滾動(dòng)的車(chē)輪壓上鐵鞋后，鐵鞋的鎖閉裝置自動(dòng)開(kāi)啟，隨車(chē)輛同步運(yùn)行，輪軌之間由滾動(dòng)摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦，阻止掣輪前進(jìn)，起制動(dòng)作用；當(dāng)車(chē)輛輪對(duì)退下鐵鞋時(shí)，鐵鞋封閉裝置將自動(dòng)鎖閉在軌面上。但人工放置鐵鞋的方式較難控制時(shí)間，勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低，不能起到很好的效果。

2 智能防溜車(chē)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

以開(kāi)挖直徑6 200mm 的盾構(gòu)機(jī)為例，如圖1所示，智能防溜車(chē)裝置通過(guò)控制氣缸伸縮夾放鐵鞋將其放置在軌道上，代替人工放置鐵鞋，起到制停電瓶車(chē)的作用。

圖1 一號(hào)拖車(chē)新增防溜車(chē)裝置

智能防溜車(chē)裝置安裝在一號(hào)拖車(chē)前端的防溜車(chē)擋架上，由夾緊裝置、接近開(kāi)關(guān)、報(bào)警裝置等組成。夾緊裝置如圖2 所示，為圖1 的A-A 視圖，該夾緊裝置由一組固定座、上下氣缸、左右氣缸、夾緊氣缸、機(jī)械手以及鐵鞋組成，夾緊裝置可實(shí)現(xiàn)夾放鐵鞋的作用。

圖2 夾緊裝置示意圖

如圖3 所示，鐵鞋由鞋尖、鞋底、踏面、立板、鞋尾、裙邊等部分組成。

圖3 鐵鞋簡(jiǎn)圖

3 智能防溜車(chē)裝置的工作流程

本裝置適用于盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中制停裝載管片的電瓶車(chē)；特別適用于下坡階段制停電瓶車(chē)，防止電瓶車(chē)剎車(chē)失靈或下坡階段出現(xiàn)溜車(chē)現(xiàn)象，造成安全事故。

本裝置分人工及自動(dòng)兩種工作模式，其大致工作流程如圖4 所示。

圖4 智能防溜車(chē)裝置工作流程圖

自動(dòng)模式工作過(guò)程如下。

1）接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)電瓶車(chē)與一號(hào)拖車(chē)前端距離。

2）若距離小于限定值，接近開(kāi)關(guān)通過(guò)PLC發(fā)送信號(hào)至主控室，同時(shí)報(bào)警裝置閃燈且鳴笛警報(bào)。

3）主控室收到信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)程序控制氣缸動(dòng)作。

4）按照提前測(cè)試并設(shè)定好的程序，左右氣缸伸出，一定距離后上下氣缸向下伸出，直至鐵鞋與電瓶車(chē)軌道接觸，松開(kāi)機(jī)械手，鐵鞋被放置到軌道上，上下氣缸向上回收，左右氣缸縮回至零位。

5）此時(shí)電瓶車(chē)由于重力作用繼續(xù)向前行駛，經(jīng)過(guò)鐵鞋時(shí)，車(chē)輪被鐵鞋制動(dòng)，并沿鋼軌面作滑動(dòng)摩擦來(lái)代替原來(lái)車(chē)輪滾動(dòng)摩擦。

由于車(chē)輪壓上鐵鞋之后產(chǎn)生的強(qiáng)烈摩擦給車(chē)輛以阻力，使車(chē)輛迅速失去原來(lái)的速度，并經(jīng)過(guò)一定的滑動(dòng)后達(dá)到制動(dòng)的目的，避免了電瓶車(chē)與防溜車(chē)擋架相撞造成的撞擊傷害。

人工模式工作過(guò)程如下。

1）作業(yè)人員通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷到電瓶車(chē)與一號(hào)拖車(chē)前端距離較近，或通過(guò)耳聽(tīng)目測(cè)到報(bào)警信號(hào)。

2）于本地控制盒一鍵操作，啟動(dòng)智能防溜車(chē)裝置，將鐵鞋放置到軌道上。

3）其他步驟與自動(dòng)模式下一致，此處不贅述。

4 智能防溜車(chē)裝置的優(yōu)點(diǎn)

1）使電瓶車(chē)運(yùn)行滿(mǎn)足安全要求，防止電瓶車(chē)在大坡度軌道上停靠時(shí)由于負(fù)荷的變化等原因而出現(xiàn)溜車(chē)傷人、損壞機(jī)械的事故，確保盾構(gòu)施工生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

2）配備了報(bào)警裝置，能檢測(cè)到一定距離內(nèi)的電瓶車(chē)并且發(fā)出警報(bào)，起到警示作用。

3）通過(guò)鐵鞋裝置有效地將電瓶車(chē)在一定距離下制停，不會(huì)發(fā)生溜車(chē)危險(xiǎn)，更加安全。

4）無(wú)需人工放置鐵鞋或人工制停電瓶車(chē)，方便快捷，大大節(jié)省了人力和效率，通過(guò)用機(jī)械手代替人工放置鐵鞋，更加方便，精準(zhǔn)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，起到有效防溜車(chē)的作用。