摘要:由于城市地鐵的施工，盾構(gòu)掘進(jìn)成為地鐵建設(shè)的重要施工工法，盾構(gòu)掘進(jìn)中出土電機(jī)車在隧道中的運(yùn)行尤為重要，本文根據(jù)電機(jī)車牽引噸位與速度和坡度關(guān)系從安全保障措施、管理措施及應(yīng)急預(yù)案方案等分析了電機(jī)車防溜車的方法。
　　關(guān)鍵詞：盾構(gòu)，電機(jī)車，爬坡，防溜車
　　一、工程概況
　　廣州市軌道交通五號(hào)線三溪～東圃站區(qū)間從三溪站出發(fā)后，先后以33.857‰、8‰的坡度下降，然后以9.8‰和33‰的坡度上升到達(dá)東圃站，本段共有一個(gè)曲線段，曲線半徑為1500m，線間距為13m。東圃站～車陂南站區(qū)間，出了東圃站后，以31.885‰、4‰的坡度下降，然后先以坡度29‰、5‰上升、然后以坡度2‰下降到達(dá)車陂南站，本段共有兩個(gè)曲線段，曲線半徑分別為650m和300m，線間距為13m。三溪站～東圃站線路長(zhǎng)度1428.943m，東圃站～車陂南站線路長(zhǎng)度1065.392m,隧道線路總長(zhǎng)度4988.67延米。
　　二、隧洞掘進(jìn)水平運(yùn)輸分析
　　（1）列車編組模式
　　本工程采用蓄電池式，工程用電機(jī)編組列車進(jìn)行隧洞內(nèi)水平運(yùn)輸，將盾構(gòu)掘出的渣土從隧洞內(nèi)運(yùn)出至始發(fā)井出土口，而掘進(jìn)所需的管片和砂漿等其他材料通過(guò)電機(jī)車從始發(fā)井運(yùn)至洞內(nèi)。每個(gè)隧洞采用三列編組列車進(jìn)行洞內(nèi)運(yùn)輸，其中40T牽引機(jī)車一列，25T牽引機(jī)車兩列。
　　（2）電機(jī)車牽引重量計(jì)算
　　40T電機(jī)車牽引重量計(jì)算；隧道掘進(jìn)運(yùn)輸時(shí)，40T電機(jī)車牽引4節(jié)滿箱渣土，牽引重量為190T，計(jì)算如下：一節(jié)渣土車自重：12.1T，4節(jié)共48.4T；一斗渣土17M3，4斗合計(jì)68M3，比重按2T/M3計(jì)，計(jì)136T；合計(jì)184.4T按190T進(jìn)行計(jì)算。25T電機(jī)車牽引重量計(jì)算；情況一，進(jìn)洞時(shí),牽引重量為60T，計(jì)算如下：一節(jié)空渣土車自重12.1×1＝12.1T砂漿車自重5.2T，砂漿5M3比重1.5計(jì)7.5T，因此砂漿車重量為12.7T；管片車兩節(jié)自重7.2T，管片重量為20.2T，因此管片車（2節(jié)）重量為27.4T；合計(jì)52.2T按60T進(jìn)行考慮。情況二：出洞時(shí)，牽引重量為80T，計(jì)算如下：一節(jié)渣土車（滿箱渣土），計(jì)算值按上計(jì)算為46.1T；砂漿車自重5.2T；管片車兩節(jié)自重7.2T，管片重量為20.2T（考慮管片在洞內(nèi)損壞需重新運(yùn)出情況），因此管片車（2節(jié)）重量為27.4T；合計(jì)78.7T按照80T進(jìn)行考慮。綜合25T電機(jī)車牽引重量情況一、情況二兩種情況，25T電機(jī)車牽引重量最大為80T，按最不利情況考慮，故25T列車牽引重量為80T，40T列車牽引重量為190T。
　　（3）電機(jī)車性能
　　①40T電機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)
　　粘著重量(t)400+10％機(jī)車控制方式;計(jì)算機(jī)智能牽引控制，機(jī)車傳動(dòng)方式直-交，機(jī)車功率（kw）110×2起動(dòng)牽引力（kN）109.8持續(xù)牽引力（kN）95.4持續(xù)速度（km/h）7.8構(gòu)造速度（km/h）22通過(guò)最小曲線半徑（m）25
　　②25T電機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)
　　粘著重量(t)250+130％機(jī)車控制方式；計(jì)算機(jī)智能牽引控制，機(jī)車傳動(dòng)方式直-交機(jī)車功率（kw）65×2起動(dòng)牽引力（kN）68.59持續(xù)牽引力（kN）52.67持續(xù)速度（km/h）7.8構(gòu)造速度（km/h）20通過(guò)最小曲線半徑（m）25
　　（4）電機(jī)車牽引噸位與速度和坡度關(guān)系
　　40T電機(jī)車牽引噸位與速度和坡度關(guān)系曲線；本標(biāo)段曲線坡度有33.857‰、33‰、31.887‰、29‰，其他坡度均小于10‰。在坡度小于10‰情況下面，由25T以及40T電機(jī)車牽引噸位與速度和坡度關(guān)系曲線圖可知，25T電機(jī)車以及40T電機(jī)車以機(jī)車設(shè)計(jì)最大速度（分別為20km/h、22km/h）運(yùn)行牽引重量（噸位）大大超過(guò)25T和40T電機(jī)車實(shí)際牽引重量（分別為80T和190T），故在電機(jī)車設(shè)計(jì)性能方面，在坡度小于10‰情況下無(wú)論機(jī)車以何種速度運(yùn)行機(jī)車不會(huì)發(fā)生溜車問(wèn)題。在曲線坡度為33.857‰、33‰、31.887‰、29‰（本方案將這四種坡度統(tǒng)稱為大坡度）情況下，根據(jù)表2.3有關(guān)線路坡度內(nèi)容，四種坡度統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度為1100m，占整個(gè)線路長(zhǎng)度的47％，比較長(zhǎng)，從提高機(jī)車運(yùn)行安全可靠程度防止溜車方面考慮，本方案將四種坡度均按35‰坡度情況進(jìn)行考慮。由25T以及40T電機(jī)車牽引噸位與速度和坡度關(guān)系曲線圖可知，25T機(jī)車牽引重量80T、坡度在35‰情況下，機(jī)車?yán)碚撓匏贋?3km/h；40T機(jī)車牽引重量190T、坡度在35‰情況下，機(jī)車?yán)碚撓匏贋?km/h。考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及其他兄弟單位機(jī)車實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在35‰坡度情況下，一般爬坡速度控制在6～8km/h以內(nèi)，盡量采用低速大牽引力運(yùn)行。
　　三、電機(jī)車防溜車措施
　　（1）安全保障措施
　　①度爬坡位置設(shè)置限速標(biāo)示牌；洞內(nèi)水平運(yùn)輸分析可知，洞內(nèi)水平運(yùn)輸電機(jī)車性能主要與坡度、速度、牽引重量等因素相關(guān)，經(jīng)過(guò)分析，在本標(biāo)段大坡度前提下，電機(jī)車爬坡必須采取小速度大牽引力行駛，機(jī)車爬坡限速為6km/h。因此在隧道大坡度位置，設(shè)置限速標(biāo)示牌，使電機(jī)車司機(jī)清楚機(jī)車已經(jīng)進(jìn)入大坡度位置，必須按照規(guī)定速度要求運(yùn)行電機(jī)車，采取小速度大牽引力行駛，從而預(yù)防溜車事故的發(fā)生。②置緊急制動(dòng)裝置；機(jī)車車頭位置設(shè)置緊急制動(dòng)錨鉤（見右圖），緊急制動(dòng)錨鉤由空氣制動(dòng)系統(tǒng)控制，在正常制動(dòng)不能滿足要求的情況下或溜車的情況下按下緊急按鈕啟動(dòng)緊急制動(dòng)錨鉤，使錨鉤放下勾住軌枕，將列車強(qiáng)制停下。此裝置在機(jī)車剛開始溜車或有溜車苗頭而機(jī)車本身剎車系統(tǒng)不能較好控制機(jī)車下滑情況時(shí)使用，在大學(xué)城
　　四號(hào)線使用時(shí)起到了比較好的效果，因此本區(qū)間繼續(xù)采用此裝置預(yù)防溜車事故的發(fā)生。
　　③分發(fā)揮機(jī)車本身制動(dòng)性能；車制動(dòng)分為電制動(dòng)、空氣制動(dòng)和機(jī)械彈簧制動(dòng)。電制動(dòng)為常用制動(dòng)，機(jī)車下坡道或減速運(yùn)行，交流異步牽引電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將機(jī)車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能通過(guò)變流器向蓄電池充電，當(dāng)蓄電池充滿電的情況下可自動(dòng)轉(zhuǎn)換成電阻制動(dòng)將能量消耗掉。壓縮空氣作為動(dòng)力的閘瓦制動(dòng)僅作為緊急制動(dòng)使用。因此機(jī)車在運(yùn)用過(guò)程中閘瓦消耗極少。機(jī)械彈簧制動(dòng)為駐車時(shí)防止溜車使用。因此，在機(jī)車運(yùn)行時(shí)，必須充分發(fā)揮機(jī)車本身制動(dòng)性能，為預(yù)防溜車起到最基本的保障作用。要求在平時(shí)的運(yùn)行過(guò)程中加強(qiáng)機(jī)車的日常維護(hù)保養(yǎng)，保障各項(xiàng)制動(dòng)性能的完好性。④置輔助制動(dòng)裝置；電機(jī)車上安裝沙箱，設(shè)置撒沙裝置，行駛中在軌面進(jìn)行撒沙，以增加車輪與軌道間摩擦力，增強(qiáng)制動(dòng)能力。在軌道上設(shè)置軌擋器（軌擋器隨車攜帶），當(dāng)列車向前溜動(dòng)時(shí)用以卡住車輪，阻止其溜車。
　　（2）管理措施
　　①加強(qiáng)電機(jī)車司機(jī)的培訓(xùn)，提高司機(jī)操作水平。所有電機(jī)車司機(jī)均需通過(guò)理論與實(shí)操考核，合格者即持證方能上崗，嚴(yán)禁無(wú)證人員上崗操作。同時(shí)還需提高司機(jī)操作人員的安全意識(shí)，對(duì)大坡度行駛機(jī)車需具備一定的安全防溜車意識(shí)，發(fā)現(xiàn)溜車苗頭必須按照規(guī)定程序采取應(yīng)急措施如啟動(dòng)錨鉤等。②加強(qiáng)電機(jī)車指揮調(diào)度。本標(biāo)段電機(jī)車指揮調(diào)度由專人完成，指揮以規(guī)定的鳴哨指令進(jìn)行指揮，動(dòng)作必須規(guī)范協(xié)調(diào)。司機(jī)必須按照規(guī)定指令進(jìn)行操作，嚴(yán)防誤操作造成溜車事故的發(fā)生。③嚴(yán)禁超載行駛。本工程列車編組在大坡度位置限速標(biāo)示為6km/h，前提條件為列車牽引重量為目前現(xiàn)有列車配置。所以洞內(nèi)列車編組一旦確定，不得無(wú)故增加列車牽引設(shè)備造成超載，如需增加必須經(jīng)項(xiàng)目部機(jī)電總工程師嚴(yán)格復(fù)核確認(rèn)后方可。④加強(qiáng)電機(jī)車維護(hù)保養(yǎng)，確保機(jī)車各項(xiàng)性能滿足運(yùn)行要求。機(jī)車司機(jī)必須密切注意電機(jī)車電壓情況變化，發(fā)現(xiàn)電壓達(dá)到警戒值時(shí)必須及時(shí)更換機(jī)車蓄電池，不得有僥幸心理認(rèn)為運(yùn)行距離較短或憑借經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為可以再運(yùn)行一段時(shí)間的問(wèn)題發(fā)生，防止機(jī)車在大坡度爬坡過(guò)程突然出現(xiàn)斷電問(wèn)題造成溜車事故的發(fā)生。⑤在盾構(gòu)機(jī)10#臺(tái)車尾部按照攝像頭，該攝像頭可監(jiān)視往洞外300m左右的距離，盾構(gòu)實(shí)際操作室可以隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生溜車事故時(shí)，司機(jī)可立即啟動(dòng)洞內(nèi)警鈴，提醒洞內(nèi)人員立即撤往安全地帶。保障洞內(nèi)人員安全。⑥做好軌道泥漿的清理，保證軌道面干凈，經(jīng)常清洗列車車輪保持車輪干凈，同時(shí)保證軌面和車輪干燥，使機(jī)車剎車系統(tǒng)不受泥漿和水污染，保證其剎車所需要的摩擦力。洞內(nèi)掘進(jìn)班人員必須按照規(guī)定要求做好軌道鋪設(shè)，同時(shí)洞內(nèi)軌道維修人員必須做好軌道日常維護(hù)保養(yǎng)工作，發(fā)現(xiàn)軌枕松動(dòng)或軌道壓板、連接桿螺栓松動(dòng)必須切實(shí)做好緊錮工作，嚴(yán)防機(jī)車運(yùn)行過(guò)程脫軌造成翻車或溜車事故的發(fā)生。
　　(3)事故應(yīng)急措施
　　①發(fā)生溜車事故時(shí)，司機(jī)必須長(zhǎng)鳴喇叭警示所有洞內(nèi)軌道上作業(yè)人員必須馬上撤離，避免造成人員傷亡。②在10#臺(tái)車堆放沙包，當(dāng)溜車事故發(fā)生而其他保障措施得不到保障時(shí)，由10#臺(tái)車機(jī)修人員或軌道維修人員迅速在離10#臺(tái)車尾部約50位置軌道上投放袋裝沙包，人為造成機(jī)車脫軌，以防機(jī)車沖進(jìn)盾構(gòu)機(jī)頭造成人員傷亡或造成盾構(gòu)機(jī)致命損壞，將溜車損失降至最低。③建立健全隧道防溜車應(yīng)急預(yù)案，發(fā)生溜車事故時(shí)必須及時(shí)報(bào)告并搶救現(xiàn)場(chǎng)受傷人員，按照“四不放過(guò)”原則進(jìn)行事故調(diào)查，同時(shí)將調(diào)查結(jié)果報(bào)予上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行處理。
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