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基于S.A.F.E模型的新能源矿卡安全管理体系研究

孙威
  
科创媒体号
2025年489期
身份证号码: 421102198811083692

摘要:随着中国“双碳”战略的深入推进,以纯电动矿卡为代表的新能源装备在 物流领域的应用已成为必然趋势。然而,新能源矿卡在带来显著节能降碳效益的同时,其安全管理面临着相较于传统燃油车更为复杂的挑战。本文基于国内物流业务量增长、传统运力亟需升级的宏观背景,通过对典型事故的深度复盘,系统剖析了新能源电卡在人员操作、特殊工况、电池系统、充电环节及应急响应五个维度的核心安全管理痛点。针对这些痛点,本文创新性地提出了矿山道路运输 S.A.F.E 安全管理模型,通过技术刚性约束、数据研判干预和生态利益绑定综合手段,推动风险防控关口前移,保障物流运输安全、高效运行。

关键词:新能源;安全管理;综合手段;风险防控

1 引言

全球气候变化是人类社会面临的共同挑战,推动绿色低碳转型已成为国际共识。中国明确提出“2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和”的国家战略目标。在此背景下,国务院及各部委连续出台了一系列重磅政策文件,清晰指明了能源结构调整和产业绿色低碳转型的方向。矿山物流作为工业血脉的关键环节,其业务体量巨大。目前,该领域仍以高能耗、高排放的传统燃油车为主要运力工具,亟需向清洁化、低碳化升级。电卡并非传统油卡的简单动力替换,其在三电系统、操作特性、维护需求和故障模式上均存在本质差异。因此,如何构建一套与之匹配的、科学有效的新能源矿卡安全管理体系,不仅是保障企业安全生产、实现降本增效的微观需求,更是推动矿山物流行业安全绿色发展的宏观课题。

2 新能源矿卡典型事故复盘

以2023 年-2025 年,某集团矿山道路运输发生多起电卡险情及事故分析为例,运用“人-物-环-管”分析方法,可透视事故背后的系统性缺陷:

人的因素:驾驶员多为“油改电”司机,未能彻底转变驾驶习惯,如急加速、急减速等操作易对电控系统造成冲击;同时,存在抽烟、违规接打电话等不安全行为,且在险情发生时应急处置能力不足。

物的因素:电卡本身可靠性存在缺陷。例如,对事故案例分析发现制动供气管道破损,反映了车辆在矿山恶劣工况下的耐久性不足。电池系统热失控风险、电池健康状态评估盲区等均为固有风险点。

环境因素:矿山环境动态复杂,重载上下坡、连续颠簸路面、极端天气(暴雨、高温)等,与电卡的技术特性产生叠加效应,如持续重载爬坡导致电控过热,剧烈振动加速部件松动。

管理因素:安全培训内容与电卡特性脱节,流于形式;安全规章制度未能覆盖电卡特有的风险(如充电安全管理、电池火灾应急);跨专业(电化学、机械、地质)的协同管理机制缺失。

3 新能源矿卡安全管理痛点分析

在驾驶习惯方面,传统“地板油”加速模式在电车上会导致电机持续超负荷运转,引发过热和早期故障,与电车平缓提速以保护电池和电机的特性相悖;矿山管理人员面对融合了电化学、高压电气、软件控制的电卡,在故障诊断、风险研判和应急决策时感到力不从心。另外矿山典型的重载上坡工况要求电机持续高功率输出,极易引发电控系统过热,可能导致绝缘性能下降甚至失效,引发短路;矿山非铺装路面的持续剧烈振动,会加速电池包内部连接件松动、高压线束绝缘层磨损、制动气管接头松动以及电池包变形引发电解液泄漏。

在电池充电量超过 95% 后,在重载下坡时进行大功率能量回收,可能导致电池管理系统触发过充保护而切断充电回路,此时车辆失去电制动,仅能依赖机械制动,极易因制动器热衰减导致失效。电池在受到碰撞、挤压或涉水后,内部可能发生短路,触发放热反应,导致热失控并迅速在电池模组间蔓延,传统的水基灭火器难以有效扑灭,干粉、二氧化碳等灭火器无法穿透电池包内部终止链式反应,灭火效果有限,同时电池火灾发展迅猛,黄金处置时间窗口极短。

4 新能源矿卡 S.A.F.E 安全管理模型的构建与实施路径

为系统性地解决上述痛点,必须跳出“头痛医头、脚痛医脚”的被动式管理窠臼,转向一种前瞻性、系统性的主动安全管理模式。该模型以智能监控(S)为技术基础,以安全标准(A)为制度保障,以本质安全(F)为设计源头,以生态协同(E)为治理机制,四者相互支撑,层层递进,共同构筑新能源矿卡安全的坚实防线。据此,本文提出S.A.F.E 模型,其核心框架如下:

4.1 S 层:智能监控筑基

本层级旨在利用数字化、智能化技术,实现安全管理从“人防”到“技防”的升级,筑牢事前预防、事中干预、事后追溯的防线。通过车载终端(车机系统)、DMS(驾驶员监控系统)等,实时监测驾驶员的不安全行为和车辆周边环境风险,并进行实时语音预警和记录。将安全管理功能嵌入生产调度系统,设定跟车安全距离并预警;在交叉路口、窄道等区域进行防碰撞预警和智能会车调度;对超速、超车行为进行监控与管理;对连续驾驶时间进行监控,预防疲劳驾驶。同时充分利用车辆生产企业提供的云平台,实现对车辆全域数据的监控。

4.2 A 层:安全标准迭代

本层级通过建立一套针对性强的安全管理制度,为所有安全活动提供准则和依据。该制度明确各级人员安全职责;建立严格的驾驶员准入、培训和考核机制;细化驾驶行为规范,禁止在车辆运行和充电过程中的危险行为。制定电卡、充电桩的日常检查、定期维护标准;规范运输路线的风险评估与养护要求;明确装卸作业过程中的安全操作规程。建立针对电卡特有风险的专项应急预案,包括电池火灾、制动失效、高压触电以及全车失电等情况的处置流程,并定期组织演练。同时定期对安全标准进行评审和修订,确保其适用性和先进性。

4.3 F 层:本质安全升级

本层级旨在通过技术与设计的改进,从源头上消除或减少危险源,使设备设施即使在误操作或故障情况下也能保持安全状态。项目组通过主动追踪、收集市场上成熟的本质安全技术,例如:防火防爆电池包技术、热失控预警与阻断系统、优化后的电池热管理系统等。同时建立问题反馈机制,将矿山运行中暴露出的具体问题(如制动管路的布置、油门踏板的响应曲线、后视镜除雾效果等)系统性地反馈给设备制造商,推动其从设计端进行改进。实践已证明,通过此路径已成功优化了控制系统平顺性、实现了充电量智能控制、优化了油门踏板开度曲线、改进了安全带设计等。

4.4 E 层:生态协同治理

矿山运输安全是一个复杂的系统工程,单一环节的改进难以奏效,必须构建一个涵盖“人、车、路、管”全要素的协同治理生态。通过提升驾驶员技能与安全意识;建立合理的薪酬与激励机制,降低疲劳驾驶风险。同时与制造商、零部件供应商建立战略合作关系,推动产品技术迭代和快速服务响应;与专业的第三方维修机构合作,确保电卡得到专业、及时的维护保养。与矿山业主方、道路养护单位协同,持续改善道路条件,设置清晰的安全警示标识,在危险路段(长下坡)设置避险车道。推动集团内部各职能部门协同管理,并与政府监管机构、行业协会保持密切沟通,共同构建开放、共享、互信的安全治理生态。

5 结束语

新能源矿卡在矿山物流领域的规模化应用,是一场深刻的产业变革。它所带来的安全管理挑战是系统性的,绝非单一技术或管理措施所能应对。本文提出的S.A.F.E 模型,强调以智能监控为眼,以安全标准为纲,以本质安全为本,以生态协同为基,四位一体,共同构筑了一道坚实的风险防控屏障。实践证明,唯有跳出“事后补救”的思维定式,通过技术刚性约束、数据研判干预和生态利益绑定等综合手段,坚定不移地将风险防控关口前移,才能从源头上预防和减少事故的发生,真正释放新能源矿卡在节能降碳、降本增效方面的巨大潜力,最终保障新能源矿卡运输的安全、高效、绿色运行。

参考文献:

[1] 工业和信息化部,国家发展改革委,生态环境部.工业领域碳达峰实施方案[Z].2022.

[2] 郑香伟.新能源汽车动力电池应用现状及发展趋势[J].内蒙古科技与经济,2016(23):102-104.

[3] 中国汽车技术研究中心.中国汽车低碳行动计划研究报告(2022)[R].天津:中国汽车技术研究中心,2022.

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