单线货运索道跳线检测装置的研究及应用

摘要：近年来，索道钢丝绳跳线掉斗时有发生，依靠跳线检测装置传送的信号到终点站机房，及时发现索道钢丝绳跳线，立即对索道停车处理，能很大程度地避免安全事故的发生，减少由此造成的抱索器、货斗和夹板的损坏、钢丝绳磨损断丝，以及恢复处理的直接经济损失。为索道安全运行起到了很好的保障作用。

关键词：跳线  掉斗  检测装置  安全运行  

1 概述

柏林索道承担着将柏林煤矿原煤运输至渡市选煤发电厂的运输任务，索道钢丝绳采用型号为6×K7+混合-Φ34-1670-重要-光-右同，属于面接触型压实股钢丝绳，抱索器型号采用重力式DS-10，钢丝绳全长19000多米，沿线支架共78座，中间设有一处转角站，索道跨越山坡、河道，塔架间最大间距416.21米，全年实际运输量42万余吨。为了使索道能安全、稳定运行，在支架沿线设有8#、10#、13#、23#、26#、39#、45#设有哨所，对跳线频繁的2#、10#、60#、61#支架设有简易的跳内线报警检测装置。负责哨所的人员看到跳线、掉斗，或听到异常声响立即打电话到索道机房，但是晚上出现事故或在出现极端天气的情况下，守哨所的人员很难第一时间发现钢丝绳跳了线，不能及时将事故情况报到机房，在装有跳内线检测装置的支架，当钢丝绳跳外线时，跳内线报警检测装置起不到检测的作用。

钢丝绳跳线掉斗的形成原因:（1）线路支架上设备故障引起，与钢丝绳接触的托绳轮槽磨损深度过大或朝一边磨损，托绳轮轴承损坏，固定支架夹板的座子螺栓松动，夹板轴承损坏等；（2）起点站装斗不均匀，发斗距离不均匀引起；（3）站房内设备故障引起，稳绳轮位置发生移动，钢绳与扁轨中心距改变，导致上绳效果差，阻斗损坏、防偏摆装置置损坏等；（4）线路树枝、竹子等离钢绳位置较近，当吹大风时造成缠绕在钢绳上， 致使钢绳跳线、掉斗，明槽、边坡不及时清理，运行中的货斗触地引起跳线、掉斗；（5）抱索器零部件损坏，或处于缺油状态下运行，打开不灵活，钳口磨损变形，斗架变形等：

钢丝绳跳线掉斗的危害：柏林索道线路长，支架跨度大、索道跨越山林、公路、河流、鱼塘、农田、菜地等，沿线附近有民房、电力缆、通讯电缆、出现跳线、掉斗可能导致安全事故、较大的经济损失和环境污染等。一是索道钢丝绳跳线引起货斗掉落，货斗空斗重239KG,容积0.74立方米，装载后重超过1100KG , 多种原因可能导致掉落在沿线不同位置，索道沿线有人员经过或在下方干农活，可能造成安全事故的发生。二是货斗掉落对抱索器（特别是钳口）损坏，大部分导致设备报废，货斗、斗架导致严重变形，三是重斗掉落时，煤炭撒落在地下，造成对沿线环境污染，原料煤无法收回，造成直接经济损失。四是出现跳线掉斗故障后，恢复故障需要时间，影响正常索道运量，导致增加汽车转运煤量，增加运输成本。五是处理跳线掉斗故障，增加职工工作量，收回抱索器、货斗、斗架，由于掉落位置不同，大部分要人工抬进行搬运。职工劳动强度非常大。

    鉴于上述因素，渡市选煤发电厂发电相关技术人员认真分析引起钢丝绳跳线的原因，从源头上减少跳线掉斗的次数，通过设计安装跳线报警装置，一旦发生钢绳跳线故障，能够及时发现问题，立即停索道，安排维修人员处理故障，直至恢复索道正常运行，从而降低因跳线掉斗造成的经济损失；通过钢丝绳跳线检测装置设计的研究、安装位置、固定方式的研究，达到检测信号准确、可靠的目的；通过检测信号转换、传输、处理的研究，采用开关量信号转换成电信号、使用单模光纤的的传输方法，将检测信号准确传回索道机房；通过视屏监控技术，对沿线发生频率较高的18个支架安装视屏监控装置，信号利用光纤传回机房；通过研究声光报警系统，将检测到的信号以声光方式报警提示给机房岗位司机。项目拟通过以上多项研究与实践，最终达到了索道跳线后，系统立即报警，并显示出跳线故障发生的支架位置的明确目标，将全年万吨掉斗率从3个降至1个以内。通过本项目，该厂减少了因跳线掉斗导致的设备设施损坏、原料煤掉在野外无法收回厂造成的经济损失，减少了处理故障影响索道运行时间，降低了职工劳动强度，撒煤对环境的影响，确保索道安全稳定运行。

2 依靠哨所人员汇报的弊端与跳内线报警检测装置的缺陷

2.1 依靠哨所人员汇报的弊端

哨所人员均为住在索道经过支架附近的农民，并非我厂全日制用工，利用他们生活在这个区域的特性，发现索道线路有故障，及时报到我厂机房，给予适当报酬的方式。当钢丝绳跳内线时，货斗会撞击夹板，随后掉落，钢丝绳在夹板上磨擦，当钢丝绳跳外线时，货斗因钢丝绳上下跳动而脱落，均会发出明显的声响，哨所人员听到后通过电话的方式再汇报到我厂的机房，这种防护方式受到哨所人员工作的责任心、索道夜间运行条件下不能及时发现，哨所人员离开住所区域等因素的影响，不能起到有效的防护作用。这种方式存在的弊端在于，一是当索道跳线时哨听人员没在附近，二是在附近但没有发现，对索道跳线故障完全不知情，没有将跳线故障汇报到机房来，三是发现时间较晚，跳线事故已经护扩大，已经造成很大经济损失，才汇报到机房，处理需要很长的时间才能恢复运行。

2.2 跳内线报警检测装置的缺陷

在支架平台上方，用两根不锈钢扁铁并列布置在平台上，不锈钢扁铁下方用绝缘材料将其与平台隔离，两根不锈钢扁铁作为电极分别接上电线，当钢丝绳脱离托绳轮时搭在用不锈钢扁铁上时，与电极相联的回路导通，信号传到机房，立即停索道，待故障处理完毕再恢复索道运行。

钢绳跳内线检测装置检测的范围有局限，只能检测钢绳跳内线，当钢丝绳跳内线幅度很小，钢丝绳落在夹板与托绳轮的缝隙间时，电极不能导通，检测位置存在盲区，此时检测不到钢丝绳跳内线，当钢丝绳跳外线时不具备检测功能，所以，多年来，索道跳线检测装置虽然有检测装置，却没有在大范围内的支架安装应用。

3 新型跳线报警检测装置

为了索道运输安全的实际需要，渡市选煤发电厂经过不断的摸索和偿试。研制出一种新型的跳线报警检测装置，此检测装置根据固定在小夹板上的拉索受力变化，触动行程开关动作，从而发出信号返回到机房，不管是跳内线还是跳外线均能检测，具有很高的灵敏度，因而具有很好的适用性。

3.1 新型跳线检测装置的工作原理

此检测装置是据钢丝绳正常运行情况下，重力压在托绳轮上，当钢丝绳离开托绳轮时，无论是钢丝绳跳了内线，还是跳了外线。托绳轮失去钢丝绳的压力作用，支撑托绳轮的小夹板将发生转动，悬挂重锤的拉索固定在小夹板的远端，当钢丝绳跳线时，托绳轮失去钢丝绳的压力，支撑托绳轮的小夹板将被拉索拉动产生旋转，小夹板在旋转的同时将重锤向下落，从而触动行程开关发出检测信号，检测信与通过索道沿线的通讯线路传回到柏林索道机房，岗位人员立即停索道，待故障处理完毕再恢复索道运行。

3.2 新型跳线检测装置安装方式

该检测装置主要由拉索、拉索挂钩，拉索卡扣、滑轮、重垂、行程开关组成。根据托绳轮与小夹板的位置关系，拉索挂钩固定在小夹板外侧边上，为了防止拉索因支架晃动大产生左右位移，拉索卡扣进一步固定住拉索。在拉索的垂直下方安装一组滑轮，将拉索引向下方，在支架中部架子上安装一组滑轮，将拉索引至支架下方中间处，根据支架不同的高度，高支架可适当增加一至二组滑轮。确保拉索移动顺畅，不发生卡顿现象。

1. 拉绳挂钩   2.拉绳卡扣    3.滑轮

图1  跳线检测装置跳线检测点安装示意图

4.拉绳    5.重锤    6.行程开关

图2  跳线检测装置信号接受点安装示意图

此检测装置是根据钢丝绳正常运行情况下，重力压在托绳轮上，当钢丝绳离开托绳轮时，无论是钢丝绳跳了内线，还是跳了外线。托绳轮失去钢丝绳的压力作用，支撑托绳轮的小夹板将发生转动，悬挂重锤的拉索固定在小夹板的远端，当钢丝绳跳线时，托绳轮失去钢丝绳的压力，支撑托绳轮的小夹板将被拉索拉动产生旋转，小夹板在旋转的同时将重锤向下落，从而触动行程开关发出检测信号，检测信与通过索道沿线的通讯线路传回到柏林索道机房，岗位人员立即停索道，待故障处理完毕再恢复索道运行。

在支撑塔架的小夹板的单边焊接固定卡扣，φ9.5钢丝绳一端固定在小夹板上，另一端通过两组转向滑轮与塔架底部3kg重锤相连。正常运行时，索道钢绳将小夹板压平，重锤位置小幅变动。当出现跳线时，钢绳从托绳轮下滑落，小夹板失去了钢绳压力，在重锤作用下发生旋转，重锤大幅下降，触动行程开关。行程开关发出信号至机房控制室，机房控制室发出声光报警。

重垂和接近开关位于支架的底部，在距离支架底部基础1.5米高度的上方，用两根角钢固定在支架型钢上，作为安装接近开关的基础，接近开关安装在重垂的正下方，当小夹板发生旋转，拉索下移，重锤触到行程开关，从而发出钢丝绳跳线的检测信号。由于支架底部振动小，出现电气故障机率较小，设备可靠性得到了提高，同时也便于检修和维护。

3.3 跳线检测装置信号传送方式

图3  信号传输原理图

施焊线作为线路检修时的电源线，施焊线A、和施焊线B为两根火线，公共线正常情况下不带电，利用施焊线B相和现场取零线，供给开关电源的电源，开关电源将220V电压变成24V电压，引出的24V电源与中间继电器、线路上跳线检测装置（报警开关）串联，电铃零线采用就地取的方式。当线路支架上的跳线报警检测装置检测到信号，既中间继电器线圈得电，辅助常开触点闭合，电铃施焊线B与公共线连通，公共线得电，起点站、转角站、终点站三站房和机房内与公共线接通的电铃得电，电铃全部响钤。机房人员听收到响铃信号，立即对索道停车，通知相关人员到现场处理设备故障。

4 应用

渡市选煤发电厂自投入运行以来，依靠哨所护线人员看到索道跳线掉斗，按铃或打电话到机房通知停车，离站房较近的支架安装的跳内线检测装置检测钢丝绳是否跳内线，由于这种检测方式存在诸多缺陷，因此曾因跳线事故不能及时发现，不能及时停车处理，多次危及索道运行安全，造成较为严重的经济损失。

期间索运车间工程技术人员利用接近开关对钢丝绳跳外线进行检测进行了大量的摸索，但由于受支架晃动，接近开关检测距离有限，以及维护检修不便等因素，效果较差，此次研制的钢丝绳跳内外线检测装置考虑了索道运行过程中，支架上晃动大，利用钢丝绳正常状态下压在托绳轮上，钢丝绳离开托绳轮时，小夹板发生转动，重锤在一端固定在小夹板上的拉动下落，触动行程开关，从而检测到钢丝绳跳线，机房立即停车处理。这种检测装置能较好地适应了检测索道运行的各种条件和要求。2020年年底以来，新研制跳线报警检测装置先后在柏林索道4#、8#、13#、53#、60#、67#、71#等多个支架上进行安装，在5个多月使用过程中，已成功检测到钢丝绳跳线2次，对索道的安全运行起到了很好的保障作用。

5 结语

本项目通过对货运索道跳线报警装置的研究，索道跳线报警装置在重轻道支架上的安装实践，研究电信号转换成光纤传输信号，研究光纤信号传回机房索道跳线报警系统发出声光报警信号，通过在索道支架沿线安装视屏监控系统及信号的传输研究，当线路支架发生跳线故障时，索道跳线报警装置输出信号，通过光纤传回至机房，机房岗位司立即停止索道，根据采用索道跳线报警系统提示信号，结合视屏监控系统；分析故障地点，通知车间安排维修人员前去恢复，发生跳线故障后能最大限度降低货斗掉落。解决了索道线路长，索道运行时出现跳线故障难以及发现，继续运行所导致事故不断扩大，造成货斗大面积掉落，设备损坏程度严重，人工恢复故障所需人工劳动强度大，沿线掉落的原煤造成对农田、菜地的环境污染，影响索道正常运煤导致增加汽车运输增加运输成本等的难题。

目前，跳线监测报警系统已在各类货运索道大量使用,对货运索道的安全稳定运行起到了关键作用。本项目通过跳线监测装置、检测信号和视屏信号远距离光纤传输技术、故障报警软件系统的研究及应用，最终达到了降低因钢绳跳线导致的掉斗个数，减少设备损坏的目的，起到了及时发现钢绳跳线故障的效果，减少影响索道正常运行的时间，减少了掉斗撒煤导致的环境污染，具有明显的经济效益和显著的社会效益，在全国货运索道有着极大的推广价值，可供其它同类型单线货运索道借鉴。根据单线货运索道支架结构和抱索器经过索道支架时夹板受力变化的特点，不断摸索和偿试，成功研制出钢丝绳跳内、外线均能检测的装置，弥补了以前索道跳外线无法检测的技术难点，并进行成功应用，最大限度地减少钢丝绳跳线后对设备的危害和生产的影响，对索道的安全运行起到了很好的保障作用。

参考文献：
[1] 单线循环式货运架空索道 JB/T 35665-1999。

[2] 刘跃南.《机械基础》.高等教育出版社，2000（4）。

作者简介：

黎意昌，1982年9月，四川川煤华荣达州渡市煤电有限责任公司，选煤技术部副部长，机电助理工程师，四川省达州市达川区渡市镇滨江街99号，635711，0818-7921191，418085363@qq.com。