道岔融雪控制系統(tǒng)的多種控制模式

閆昌貴

道岔融雪控制系統(tǒng)的多種控制模式

閆昌貴

融雪系統(tǒng)作為道岔輔助工具，運(yùn)用廣泛。系統(tǒng)控制模式多樣化，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)營(yíng)運(yùn)具有可選擇性，在日常維護(hù)和使用過(guò)程中體現(xiàn)出多種控制模式的必要性。

道岔融雪;控制模式;必要性

太原電務(wù)段管內(nèi)車(chē)站屬于北方地區(qū)，冬季的冰凍雨雪天氣常常給道岔運(yùn)轉(zhuǎn)造成事故隱患，以往只有通過(guò)人工除冰、除雪來(lái)克服。為保證雪后道岔設(shè)備正常運(yùn)行及減少人工掃雪的工作量，在太原東站、太原站首先引入了道岔融雪裝置，來(lái)緩解因雨雪造成的影響，根據(jù)一段時(shí)間的監(jiān)控，道岔融雪裝置達(dá)到預(yù)期的效果。下面對(duì)段管內(nèi)道岔融雪裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1 系統(tǒng)概述

電加熱道岔融雪系統(tǒng)設(shè)備是道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的基本組成部分之一，尤其是客專(zhuān)線路，更是不可或缺的行車(chē)安全保障設(shè)備。當(dāng)發(fā)生降雪或溫度變化時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)或人工啟動(dòng)電加熱融雪電路。為保障降雪天氣鐵路運(yùn)輸?shù)臅惩?、安全、可靠運(yùn)行，起到至關(guān)重要的作用。道岔融雪設(shè)備的基本任務(wù)是:保證降雪天氣道岔設(shè)備正常轉(zhuǎn)換、保證鐵路運(yùn)輸暢通;保證融雪效果，盡可能減少人工除雪的時(shí)間;同時(shí)盡可能地減少電力資源的消耗。

2 系統(tǒng)工作原理

2.1 使用環(huán)境

1.周?chē)諝鉁囟?室外為－40℃～+70℃。

2.周?chē)諝庀鄬?duì)濕度:室外不大于95% (25℃)。

3.大氣壓力不低于51.22 kPa(相當(dāng)于海拔高度5400 m以下)。

4.周?chē)橘|(zhì)中無(wú)導(dǎo)電性塵埃，無(wú)腐蝕金屬、破壞絕緣和引起爆炸危險(xiǎn)的有害氣體。

2.2 設(shè)備組成

設(shè)備組成主要有控制柜、變壓器箱、加熱元件、接線盒和電纜等。一個(gè)控制柜平均能控制8組道岔的加熱。如果道岔多于8組但少于16組，則需一個(gè)主導(dǎo)控制柜和一個(gè)輔助控制柜。操作者可以通過(guò)控制柜面板上的人機(jī)界面和開(kāi)關(guān)對(duì)控制柜進(jìn)行監(jiān)視和控制。

控制柜設(shè)有8個(gè)分支回路，可以分別為8組加熱回路進(jìn)行加熱。分支回路由空氣斷路器、漏電開(kāi)關(guān)及交流接觸器組成，用來(lái)實(shí)施短路、過(guò)載、漏電保護(hù)以及分支回路的開(kāi)斷控制等功能?？刂乒裨O(shè)有控制模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)是帶零位的三位開(kāi)關(guān)，由人工設(shè)定，可分別給定自動(dòng)、手動(dòng)和閉鎖模式。

電加熱元件是道岔融雪系統(tǒng)的關(guān)鍵件，它安裝在基本軌內(nèi)側(cè)或滑床板邊，用于對(duì)道岔加熱除雪。電加熱元件截面為扁平狀，和鋼軌、滑床板等接觸面為平面。為適應(yīng)不同安裝位置要求，電加熱元件有直型和L型等規(guī)格，直型電加熱元件安裝位置如圖1所示，用專(zhuān)用的彈性鋼卡將其固定在基本軌內(nèi)側(cè)軌腰下部;L型電加熱元件安裝位置如圖2所示，用螺絲將其固定在滑床臺(tái)兩邊。

2.3 工作原理

電氣控制柜的安裝根據(jù)室內(nèi)或室外不同的地點(diǎn)，分為集中供電和分散供電，從節(jié)約能源及現(xiàn)場(chǎng)情況方面考慮一般采用分散供電。下面介紹分散供電式原理。

采用分散式電氣控制柜供電，可以臨近道岔安裝，目的是保證輸送動(dòng)力電源，最大限度地節(jié)省電力電纜及降低衰耗，露天安裝柜體按要求可靠接地。分散供電方式的電力是從接觸網(wǎng)取電，采取就近從接觸網(wǎng)取電經(jīng)變壓后輸送給電氣控制柜的方式(一般在道岔集中的區(qū)域設(shè)置一臺(tái)電力變壓器)。輸給電氣控制柜的動(dòng)力電源的規(guī)格為AC440V、50 Hz，中間帶AC 220 V接地抽頭，并將該地線提供給電氣控制柜。

每個(gè)電氣控制柜配置一個(gè)軌溫傳感器、雨雪傳感器和環(huán)境傳感器。其工作原理為:正常情況下，系統(tǒng)工作均為自動(dòng)模式。當(dāng)溫度降到門(mén)限值時(shí)，雨雪傳感器采集到降雪信息和鐵軌溫度信息后自動(dòng)啟動(dòng)加熱并實(shí)時(shí)檢測(cè)道岔的加熱溫升情況，當(dāng)?shù)啦砑訜岬娇蓾M(mǎn)足融雪條件的溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉加熱電路。雨雪傳感器和環(huán)境傳感器作為系統(tǒng)監(jiān)測(cè)使用，真實(shí)記錄實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度及雨雪情況，采集的數(shù)據(jù)作為機(jī)柜參數(shù)便于比較校核。

3 系統(tǒng)控制模式

融雪系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)、人工和應(yīng)急3種控制模式，可由人工設(shè)定。

在自動(dòng)控制模式下，加熱電路處于自動(dòng)加熱狀態(tài)。道岔融雪系統(tǒng)按照設(shè)定的“啟動(dòng)”溫度和“停止”溫度運(yùn)行，當(dāng)軌溫傳感器采集的鋼軌溫度低于設(shè)定的“啟動(dòng)”溫度時(shí)，8個(gè)控制回路逐路接通;當(dāng)軌溫傳感器采集的鋼軌溫度高于設(shè)定的“停止”溫度時(shí)，再延時(shí)加熱3 min后，8個(gè)控制回路逐路關(guān)閉;當(dāng)軌溫傳感器采集的鋼軌溫度處于“啟動(dòng)”和“停止”溫度之間時(shí)，維持加熱狀態(tài)?！皢?dòng)”和“停止”溫度出廠時(shí)設(shè)定為16℃和30℃。

在人工控制模式下，道岔融雪系統(tǒng)8個(gè)控制回路按照4路－4路方式(其中延時(shí)1～2 s)接通，加熱電路一直處于加熱狀態(tài)。

在應(yīng)急模式下，道岔融雪系統(tǒng)8個(gè)控制回路一次性接通，加熱電路一直處于加熱狀態(tài)。

4 設(shè)置成3種控制模式的必要性

1.自動(dòng)模式。在追求節(jié)能減排、節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的今天，道岔融雪系統(tǒng)自動(dòng)模式是最能體現(xiàn)時(shí)代要求的一種控制模式。作為道岔融雪控制系統(tǒng)的主要日常工作模式，其系統(tǒng)的啟動(dòng)/停止可以采用完全自動(dòng)的方式啟停。當(dāng)啟動(dòng)后，系統(tǒng)由室外設(shè)備采集的鋼軌溫度所控制，在設(shè)定的溫度(16～30℃)范圍內(nèi)，自動(dòng)完成系統(tǒng)啟停，既能滿(mǎn)足道岔融雪的要求，保證道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的正常運(yùn)作，保證行車(chē)暢通，又能最大程度地節(jié)約道岔融雪設(shè)備的能源消耗。

2.人工模式。由于道岔融雪設(shè)備的鋼軌溫度采集設(shè)備，只在室外融雪控制柜最近的道岔設(shè)置，道岔類(lèi)型、軌型的不同，一個(gè)控制柜所控道岔鋼軌溫度會(huì)出現(xiàn)不一致的情況，可能導(dǎo)致某一組道岔轉(zhuǎn)換不正常的情況，人工模式就可以對(duì)該道岔所屬控制柜進(jìn)行單獨(dú)加熱，直至該道岔運(yùn)行良好。此模式既避免了因自動(dòng)模式溫度采集不具完全代表性而造成的道岔轉(zhuǎn)換故障，又能在解決故障的時(shí)候不會(huì)使別的控制柜無(wú)謂運(yùn)行。既保證了道岔融雪效果，又最大限度地節(jié)能減排。

3.應(yīng)急模式。應(yīng)急控制模式是整個(gè)道岔融雪系統(tǒng)正常運(yùn)行的有效補(bǔ)充方式。道岔融雪控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，是融雪控制系統(tǒng)工作正常。一旦融雪控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作，進(jìn)而不能正常進(jìn)行融雪，危及到行車(chē)效率和安全。采用應(yīng)急控制模式時(shí)，把融雪的電腦控制系統(tǒng)甩開(kāi)，直接啟動(dòng)各控制柜進(jìn)行加熱，使道岔融雪設(shè)備依然可以進(jìn)行融雪工作，保證行車(chē)暢通和安全。采用這種方式會(huì)增加能耗，但減少了人工除雪的時(shí)間，仍能保證運(yùn)輸暢通。

由上述分析可見(jiàn)，道岔融雪系統(tǒng)設(shè)置多種控制模式是非常必要的。一是更好地保證道岔融雪設(shè)備的融雪效果，保證了道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的正常工作;二是盡可能減少能源消耗和人工除雪時(shí)間;三是設(shè)備有更多使用方式的選擇，使得道岔融雪設(shè)備能夠發(fā)揮最大的效能，減少了設(shè)備故障給行車(chē)暢通帶來(lái)的干擾。

5 總結(jié)

道岔融雪系統(tǒng)是在吸收國(guó)外道岔融雪系統(tǒng)成熟技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上研發(fā)的新產(chǎn)品，在使用實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)還有一些需要改進(jìn)的地方。春季將控制柜的電源斷開(kāi)，保證節(jié)約能源。到冬季時(shí)把電源合閘。當(dāng)電源供電不足時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)小范圍控制，增加了人為操作的工作量，針對(duì)以上發(fā)現(xiàn)的幾點(diǎn)問(wèn)題，設(shè)想了一些解決方案。

1.針對(duì)春季斷電冬季合閘的思路，可以在系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)增加溫度傳感器和濕度(雨雪)傳感器，這樣就可以在反季節(jié)天氣變化的情況下完成自動(dòng)合閘、斷閘的智能化控制。

2.針對(duì)電源供電不足時(shí)，我們可以增加一個(gè)延時(shí)送電裝置，結(jié)合道岔使用順序?qū)⒁褂玫牡啦磉M(jìn)行優(yōu)先送電，這樣就能提高融雪裝置的工作效率。建議設(shè)備生產(chǎn)廠家進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，測(cè)試可實(shí)施性，做好系統(tǒng)的優(yōu)化工作，使設(shè)備更科學(xué)、更人性化，降低設(shè)備對(duì)運(yùn)輸暢通的影響，提高設(shè)備的工作效率，減少其資源使用量，更好地保障行車(chē)安全。

［1］沈代軍，馬繼紅．淺談道岔融雪系統(tǒng)［J］．鐵道通信信號(hào)，2010(09)．

［2］鐘愛(ài)萍．淺談鐵路信號(hào)綜合防雷施工［J］．工程科技，2009(2)．

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部．TB 10419－2003，J289－2004.鐵路信號(hào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［4］中華人民共和國(guó)鐵道部．科技運(yùn)［2008］36號(hào).電加熱道岔融雪系統(tǒng)設(shè)備暫行技術(shù)條件［S］．

As one kind of auxiliary tools，the switch snow melting systems are widely used．Due to the diversification of system controlmodes，the selectivity is available for field operations and multiple controllingmodes are required in the process of dailymaintenance and operation．

Switch snow-melting;Controlmode;Necessity

閆昌貴:大秦鐵路股份有限公司太原電務(wù)段工程師030600太原

2012-02-21

(責(zé)任編輯:張利)