【摘 要】近年来，随着我国社会经济的快速发展和工业化建设进程的不断加快，矿井开发事业也取得了很大的成就，尤其是矿井运输方式和设备有了很大的进步。本文将对矿井窄轨铁路运输与直流斩波调速器进行研究，并在此基础上谈一下自己的观点，以供参考。
【关键词】矿井 运输机 矿井轨道 直流斩波调速器
一、矿井窄轨铁路运输
（一）矿井机车与供电方式
对于矿井而言，机车是矿井轨道车辆运输的主要牵引设备，根据动力不同可将其分成电机车、内燃机车两种。牵引电机通过驱动车轮转动，利用轨面之间所产生的摩擦力促使机车在预定的轨道上行进。一般而言，该条件下的牵引力通常既要受到牵引电机自身功率之限制，同时还要受摩擦制约。机车实际运输过程中，可行驶坡度通常是限制的，轨道坡度大约为千分之三左右，而且局部坡度应当控制在千分之三以内。
当前国内矿井开发过程中所采用的运输机车以电机车为主，采用的多是直流串激型的电动机，按其直流电源的具体供给方式可以将其氛围架线式、蓄电池式。
其中，架线式供电方式如下图所示。在变电所中将交流电进行整流，其正极与架空线相连接，而负极在应当接在轨道之上。对于架空线而言，其主要是沿轨道的上空架设的一条裸导线，当机车受电弓和架空线相接触时，电流会随之进入到车内，经牵引电动机、控制器和轨道流回。
其中，1代表牵引变流所、2代表馈电线、3代表架空线、4代表受电弓、5代表的是矿车，6代表轨道以及7代表回电线。矿井电机车巷道运输过程中，具有如下优点：首先，牵引力比较大。实践中，机车采用的是直流串激方式对电动机进行牵引，其特性可使机车获得非常大的牵引力。同时，维护费用比较少。电机车实际运行过程中，一般速度都比较高，据测算每小时可达26公里，并且只需一人操作即可。其次，可有效改善井下劳动操作条件。实践作业过程中，电机车不受气候条件的影响，因采用的是电力拖动方式，一般不产生废气，这样可以有效地避免造成空气污染，对于有效改善作业条件、确保井下工人的操作安全性具有非常重要的作用。
（二）矿井轨道
对于矿井轨道而言，它是把钢轨根据设计要求固定与某一线路之上，同时也机车正常运行的基本条件。实践中，标准的窄轨结构如下图所示。从下图可以看出，轨道线路主要包括上、下两部建筑结构。其中上部主要是钢轨、轨枕、联接零件以及道床等，而下部则是巷道底板、水沟等（见下图）。
1——6分别代表钢轨、道钉、轨枕、道床以及底板和水沟。一般而言，轨道线路重要参数主要有轨距、轨型以及坡度和曲率半径等。其中，轨距主要是指两条钢轨之间的轨头内间距。实践中，由于机车可以牵引的坡度非常的小，因轨道坡度通常可用高差、间距之比进行表示。矿井钢轨通常以轻轨为主，钢轨型号以kg/m为单位，矿用钢轨既耐磨，又耐腐蚀。对于道岔而言，作为轨道线路的分支，主要由基本轨、辙叉、尖轨、护轮轨以及转辙轨和转辙机构及相关零件共同构成。搬动道岔的转辙机构有手动搬道器、弹簧转辙器和电动转辙机。在特定的运行条件下可使用弹簧转辙器。用电动转撤机对道岔可进行远距离操作和监视，现已有定型产品。
二、直流斩波调速器
矿井中所用到的直流斩波调速器（如下图所示），主要是窄轨电机车，该调速器又包括蓄电池机车运行中用到的调速器、架线式机车运行中所用的调速器两种类型。其中，蓄电池机车上所用到的调速器主要包括外壳、斩波主机以及司机控制器等几部分，而斩波主机有由控制驱动盒、IGBT模块、光电给定器、DC/DC电源模块以及滤波电容等五部分共同构成。
对于架线式机车而言，其用到的调速器主要包括司机控制器、平波电抗器以及斩波主机箱和制动电阻器等几部。上述组成部分中的IGBT，主要是由场效应晶体管、以及与大功率晶体管有机结合的全控功率开关元件共同组成，开关频率非常的高，但其所需的驱动功率却较小，在栅极上加+15伏的电压时，其器件就会导通；若施加0伏、-15伏，则器件就会随之关闭。对斩波调速器而言，控制驱动盒是其核心所在，它主要是由波形发生器、给定跟随器、脉宽调制器以及过流放大器和脉冲渐宽电路等几部共同构成，可实现过压、欠压保护等功能。当电源、电机间接入IGBT斩波调速器时，它就会像通断极快的高速开关一样，采用改变导通、关断时间的比值方式，来有效改变电机一端的平均电压值，从而实现调速之目的。
直流斩波器将电压值固定的直流电直接转换成可变电压值的直流电源设备，作为一种直流转换器，在实践中的应用非常的广泛，比如对直流电机的实际运行速度进行有效的控制，对交换式电源供应器进行有效的控制等。
参考文献：
[1]叶鹏 张永全 张元.矿井窄轨高速铁路研究与建设[J].山东煤炭科技.2012（06）.
[2]郭凤仪 史艳影 王建跃 毕强 王喜利.矿用电机车直流斩波调速系统的研究与实现[J].测控技术.2011（10）.
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