淺談ZQJ-05道岔缺口監(jiān)測在施工中的應(yīng)用

馬軍

摘? ?要：隨著鐵路現(xiàn)代化的快速建設(shè)，列車運(yùn)行速度不斷提高，運(yùn)行密度也在逐步加大，因此，鐵路對信號設(shè)備質(zhì)量提出了更高的要求。道岔作為信號設(shè)備的重要組成部分，其故障占信號設(shè)備故障的60%左右。導(dǎo)致道岔故障的主要原因是缺口變化的發(fā)現(xiàn)、調(diào)整不及時(shí)造成的。為提高道岔設(shè)備質(zhì)量，減少道岔故障的發(fā)生，對道岔缺口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測非常重要。

關(guān)鍵詞：ZQJ-05道岔缺口監(jiān)測? 采集缺口? 轉(zhuǎn)轍機(jī)

中圖分類號：U284.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0044-03

1? 案例背景

中鐵二十局承建的陽平關(guān)至安康鐵路增建第二線工程陽平關(guān)（含）至褒河（不含）段信號專業(yè)聯(lián)鎖道岔104組，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備6站，運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)安裝8站，信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)安裝8站。

在該工程項(xiàng)目施工中，安裝了ZQJ-05道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高像素?cái)?shù)字?jǐn)z像頭采集缺口位置圖像，即直接拍攝轉(zhuǎn)轍機(jī)表示桿缺口，從而實(shí)現(xiàn)對表示桿缺口偏移量或缺口大小的精確監(jiān)測。同時(shí)，系統(tǒng)還可以把道岔扳動過程視頻、過車時(shí)缺口變化狀態(tài)視頻及轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動加速度、當(dāng)前缺口位置圖片、缺口位置信息、轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)的溫度、濕度等數(shù)據(jù)，通過通信線纜傳送到機(jī)械室或信號工區(qū)值班室內(nèi)的終端上。通過直播命令，在室內(nèi)就能非常直觀的看到轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。工區(qū)維護(hù)人員可以隨時(shí)查看既往圖像或視頻，為狀態(tài)修護(hù)提供可靠依據(jù)。

2? ZQJ-05道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ZQJ-05道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)主要由缺口監(jiān)測主機(jī)、通信傳輸設(shè)備、采集分機(jī)、傳感器、電源設(shè)備等組成。系統(tǒng)支持電纜（包括1對電纜、2對電纜）或光纖傳輸，可采用混合組網(wǎng)傳輸。

2.1.1 缺口主機(jī)

運(yùn)行系統(tǒng)軟件;接收并存貯轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口圖像、視頻、振動加速度、溫度、濕度、油位、油壓等數(shù)據(jù);與信號集中監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，提供缺口數(shù)據(jù)和分析結(jié)論;用戶可以查看實(shí)時(shí)圖像、視頻、缺口日圖片、缺口日視頻、扳動后曲線、缺口日曲線、溫度、濕度、振動加速度曲線、油壓、油位曲線等。

2.1.2 主機(jī)

接收所有網(wǎng)絡(luò)分機(jī)或載波分機(jī)傳送的數(shù)據(jù);每臺載波主機(jī)一般有2～4路載波傳輸外線，每臺網(wǎng)絡(luò)主機(jī)有8～24路外線。外線是指室內(nèi)分線盤到七方向的干線電纜。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器

主要完成網(wǎng)絡(luò)主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)分機(jī)之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器距離最遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)不大于500m，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器距離主機(jī)一般小于3000m（信號電纜必須使用雙絞芯線）。網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器安裝于缺口主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)分機(jī)間，一般固定在七方向固定樁上。

2.1.4 網(wǎng)絡(luò)分機(jī)

接收缺口圖像傳感器、油壓油位傳感器等的所有數(shù)據(jù);通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳至缺口主機(jī);為缺口圖像傳感器、油壓油位傳感器等提供電源。網(wǎng)絡(luò)分機(jī)安裝在轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)（根據(jù)現(xiàn)場要求，也可以安裝在XB箱內(nèi)）。

2.1.5 載波分機(jī)

接收缺口圖像傳感器、油壓油位傳感器的所有數(shù)據(jù);通過載波將數(shù)據(jù)傳至缺口主機(jī);給缺口圖像傳感器、油壓油位傳感器等提供電源。載波分機(jī)安裝在轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)。

2.1.6 缺口圖像傳感器

負(fù)責(zé)采集轉(zhuǎn)轍機(jī)定、反位缺口位置圖像、視頻信息;將所有數(shù)據(jù)傳至分機(jī)。安裝在轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)。

2.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際條件，本工程主要采用載波傳輸方案（見圖1），既從轉(zhuǎn)轍機(jī)到機(jī)械室只用1對線纜，可以將若干對干線電纜在室內(nèi)分線盤并聯(lián)后接到載波主機(jī)外線接口端，但分機(jī)總數(shù)不可以超過30臺，一般以13臺左右為宜。載波主機(jī)一般有2～4路外線接口，可以根據(jù)現(xiàn)場情況，分別連接若干組干線電纜。干線線纜同時(shí)傳輸AC220V電源和數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸距離大于3000m。

缺口圖像傳感器輪流采集轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口位置圖像。轉(zhuǎn)轍機(jī)扳動結(jié)束后，采集一幅圖片，作為扳動后的缺口圖像，送至室內(nèi)缺口主機(jī)，作為報(bào)警的依據(jù)。分機(jī)通過判斷轉(zhuǎn)轍機(jī)電機(jī)的動作電流，或判斷振動加速度數(shù)據(jù)超過限值，或接收室內(nèi)的直播命令，均可啟動攝像頭采集記錄轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口視頻。

3? 系統(tǒng)安裝與系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

3.1 安裝現(xiàn)場要求

3.1.1 采用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌惭b條件

從機(jī)械室到各轉(zhuǎn)轍機(jī)的電纜盒，有兩對貫通信號電纜芯線，雙絞且絕緣良好。一對用作220V電源線，一對用作通信線。

根據(jù)不同類型的轉(zhuǎn)轍機(jī)所需具備的條件不同。

S700K型：利用轉(zhuǎn)轍機(jī)兩側(cè)既有的2個(gè)M16的孔，其中轉(zhuǎn)轍機(jī)電纜引入側(cè)的孔用于電源和通信信號電纜進(jìn)線，另一側(cè)孔用于安裝固定網(wǎng)絡(luò)分機(jī)，若轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝有地線，盡可能移至此處安裝;電纜盒上有不小于φ12mm的孔。

ZYJ7型：轉(zhuǎn)轍機(jī)側(cè)面有不小于φ14mm的孔;電纜盒上有不小于φ12mm的孔。

ZD6型：利用轉(zhuǎn)轍機(jī)上既有的進(jìn)線孔;電纜盒上有不小于φ12mm的孔。

3.1.2 采用載波傳輸?shù)陌惭b條件

從機(jī)械室到各轉(zhuǎn)轍機(jī)的電纜盒，有一對貫通信號電纜芯線，雙絞且絕緣良好。這一對線既是220V電源線也是通信線。

其它條件同3.1.1所述。

3.1.3 電源的要求

分機(jī)和缺口圖像傳感器的工作電源，是由室內(nèi)主機(jī)通過外線所提供的，為了保證通信質(zhì)量和設(shè)備安全可靠的工作，必須使用電源屏220V交流隔離電源。

3.2 系統(tǒng)安裝

系統(tǒng)安裝分為缺口主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、分機(jī)（網(wǎng)絡(luò)分機(jī)或載波分機(jī)）和缺口圖像傳感器的安裝。

主機(jī)根據(jù)功能的不同，分為網(wǎng)絡(luò)、載波、光通信三種類型，外形尺寸基本相同，外線接口不同。

網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器材質(zhì)為SMC，根據(jù)使用線路（高鐵或普速）不同，使用不同的金屬固定架。

分機(jī)外形（固定分機(jī)的固定板）根據(jù)轉(zhuǎn)轍機(jī)的結(jié)構(gòu)，分為S700K、ZYJ7、ZD6、ZDJ9等幾種類型。

3.2.1 缺口監(jiān)測主機(jī)安裝說明

在信號機(jī)械室內(nèi)，把ZQJ-05道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)的主機(jī)置于配套的機(jī)柜內(nèi)，與保險(xiǎn)箱配套使用，機(jī)柜內(nèi)安放隔離變壓器、UPS等配套設(shè)備。主機(jī)的接地端子必須可靠接地，接地線線徑不得低于1.5mm2。

自保險(xiǎn)箱至機(jī)械室分線盤的線路需單獨(dú)布線，用于網(wǎng)絡(luò)分機(jī)的布線有兩類：一類是接網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器的信號電纜，使用16芯雙絞屏蔽電纜線，每臺主機(jī)可接8～24路。每8路的線序分別定義為：（1）白、藍(lán)，（2）白、橙，（3）白、綠，（4）白、棕，（5）白、灰，（6）紅、藍(lán)，（7）紅、橙，（8）紅、綠。屏蔽層在主機(jī)一端接地，另一端懸空。第二類220V電源線，使用專用配置的電源線，電源線的規(guī)格根據(jù)具體情況確定，確保電源線的截面積滿足現(xiàn)場供電使用要求。為了每路網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器獨(dú)立工作，要求每路外線使用一對電源線，自保險(xiǎn)箱引出至分線盤（特殊情況下，電源線也可幾路外線共用）。網(wǎng)絡(luò)主機(jī)與工控機(jī)的通信使用IP協(xié)議，通過RJ45端口用網(wǎng)線連接（同一機(jī)柜內(nèi)多臺網(wǎng)絡(luò)主機(jī)工作時(shí)，需使用交換機(jī)。）。

用于載波分機(jī)的線路布線只有一類，既是通信線又是220V電源線，因此需要使用專用配置的2芯雙絞屏蔽電源線。每路外線必須單獨(dú)布線，220V電源線無線序要求。屏蔽層在載波主機(jī)一端接地，另一端懸空。室內(nèi)載波主機(jī)后面板，根據(jù)型號不同有不同數(shù)量的外線端口。使用時(shí)，根據(jù)使用的分機(jī)所在線路不同，接入不同的外線端口。載波主機(jī)與工控機(jī)的通信使用IP協(xié)議，通過RJ45端口用網(wǎng)線連接（同一機(jī)柜內(nèi)多臺載波主機(jī)工作時(shí)，需使用交換機(jī)。）[1]。

同一機(jī)柜內(nèi)多臺主機(jī)工作時(shí)，需使用交換機(jī)連接，通過RJ45端口用網(wǎng)線連接工控機(jī)。所有進(jìn)入主機(jī)的外線，應(yīng)在分線盤處先進(jìn)入防雷單元，以免雷擊。

缺口監(jiān)測主機(jī)硬件及線路安裝完成后，如需和信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，通信可使用網(wǎng)絡(luò)或CAN。信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)需要配置文件（由于信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)有多個(gè)生產(chǎn)廠家，每個(gè)生產(chǎn)廠家的配置方法不盡相同，此項(xiàng)應(yīng)由專業(yè)人員完成），重新啟動信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)主機(jī)后，通過信號微機(jī)顯示屏上的通信窗口，檢查缺口監(jiān)測主機(jī)是否與微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成功（網(wǎng)絡(luò)或CAN總線是否正常）[2]。

3.2.2 S700K轉(zhuǎn)轍機(jī) 分機(jī)與缺口圖像傳感器安裝注意事項(xiàng)

（1）安裝時(shí)道岔不能扳動，以防擠手受傷;

（2）所有配線固定時(shí)，應(yīng)保證模塊插頭處不張緊，以防拉斷。固定完畢后，應(yīng)確保所有配線不能隨意移動，且不得在表示桿的動作范圍內(nèi)，以防表示桿將其軋斷。

（3）對不常用的螺栓涂防松膠固定。

（4）系統(tǒng)安裝前，必須將所有通往各轉(zhuǎn)轍機(jī)的貫通電纜進(jìn)行絕緣測試。

（5）電纜盡量與轉(zhuǎn)轍機(jī)粗蛇皮管綁扎在一起，以利保護(hù)。

（6）所有線纜防護(hù)管的螺母安裝完畢后要緊固，并涂防銹漆。

（7）室內(nèi)的主機(jī)接地端子應(yīng)可靠接地，ADSL通信線應(yīng)使用雙絞、屏蔽線，屏蔽層單端接地。

3.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與故障排除

3.3.1 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

設(shè)備安裝完畢，設(shè)置完成后通電，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，驗(yàn)證所有分機(jī)和缺口圖像傳感器的各種功能，查看所有轉(zhuǎn)轍機(jī)的缺口圖像、視頻。

根據(jù)圖片情況設(shè)置相關(guān)缺口計(jì)算參數(shù)，使每一個(gè)圖片都能計(jì)算出缺口大小并保證定反位判斷正確。

3.3.2 故障排除

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)完成后，在開始運(yùn)行的一段時(shí)間內(nèi)，很可能會出現(xiàn)部分的缺口報(bào)警或者通訊故障。出現(xiàn)故障后，只要仔細(xì)查找原因，是較容易解決的;也有一部分故障是現(xiàn)場客觀條件引發(fā)的，如渣石松軟造成缺口變化大等，此類報(bào)警，只有故障處理完以后才會避免。

4? 效果分析

陽安線使用道岔缺口監(jiān)測以后，提高了道岔日常檢測的工作效率，減少了道岔故障的發(fā)生，更有效的減少了道岔故障對運(yùn)輸安全的影響。同時(shí)，隨著二線的開通，行車密度日益增大，點(diǎn)外上道難度越來越大，道岔日常扳動要點(diǎn)更加困難，道岔缺口監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對道岔日常工作情況的全方位監(jiān)控，減小人工日常檢查工作強(qiáng)度，降低檢查人員發(fā)生人身安全事故的概率，對推動鐵路管理向智能化發(fā)展起重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐵路管理技術(shù)規(guī)程TG/01-2014[Z].中國鐵路總公司.

[2] 鐵路車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件TB/T3027-2015[Z].國家鐵路局.

[3] 鐵路管理技術(shù)規(guī)程TG/01-2014[Z].中國鐵路總公司.