道岔監(jiān)測系統(tǒng)

楊金永

【摘 ?要】鐵路信號設備的可靠性和安全性對列車的正常運行有著重要意義，道岔設備又是信號設備中最薄弱的部分，根據(jù)近年來天津電務段故障類型統(tǒng)計道岔故障占到所有故障的一半左右，道岔信號設備養(yǎng)護工作又是現(xiàn)場工區(qū)主要工作內(nèi)容。由此可以看出道岔維修的質(zhì)量是影響鐵路安全運行的重要因素，本文首先介紹了道岔維修現(xiàn)狀和存在問題，其次介紹了國內(nèi)外道岔養(yǎng)護現(xiàn)狀即發(fā)展現(xiàn)狀，最后提出了提高道岔養(yǎng)護質(zhì)量的幾種方法并重點指出了道岔實時監(jiān)測系統(tǒng)的重要性，同時道岔檢測系統(tǒng)也將成為我國既有線路改造的重點和發(fā)展趨勢。

一、當前道岔檢修模式

1.1既有線路工區(qū)的檢修模式

既有線路工區(qū)，目前的工區(qū)一般做法是，出工前查看在監(jiān)測機岔的動作曲線和電壓電流值，如果有異常則重點看，而通常情況下則是對全場道岔定期進行開蓋人工測缺口開口，試“二四毫米”，這種模式可以檢查出道岔不良，但工作量大，導致檢查周期長，特別是繁忙節(jié)假日期間天窗點給的少或直接取消，期間工區(qū)人員不上線路就不能掌握道岔缺口狀況和其他信息，從而帶來了一定的安全隱患。

1.2新建高速鐵路

在鐵路向高速運營和中載運行的大背景下，我國近年來大量的新建高速鐵路和客運專線陸續(xù)投入使用，特別近年來中國鐵路北京局集團公司的石濟客專投入運營，我段的運營里程進一步增加，管轄范圍的信號設備增加了兩個中繼站，一個陵縣線路所和德州東站石濟場，新成立工區(qū)一個。

德州東石濟場的正線道岔設備均為ZYJ7設備，裝有采用圖像處理技術的缺口檢測設備，天窗點前可以根據(jù)檢測反應的情況，有針對性的對道岔進行“調(diào)口調(diào)力”，同時作業(yè)時采用電動工具大大提高了工作效率。但是，這種檢測技術存在以下幾點不足之處：1、缺口檢測的實時性差;2、轉(zhuǎn)轍機內(nèi)部的檢測攝像頭遮擋了之前人工測量缺口通道;3長期使用油污遮擋白色基準線會導致精度下降，無法看清缺口直接影響缺口大小計算。

二、國內(nèi)外道岔檢測技術的發(fā)展現(xiàn)狀

1.2國外道岔檢測技術現(xiàn)狀

國外在道岔檢測方面起步較早，同時國外也十分重視鐵路道岔狀態(tài)的檢測，尤其德國和法國在道岔實時監(jiān)測方面都到達了較高的水平。檢測系統(tǒng)在在很大程度上代替了人工測量。

法國道岔檢測技術能夠?qū)Φ啦淼淖钚≥喚壊?、密貼間隙、轉(zhuǎn)換力、動作桿位移、鋼軌溫度等參數(shù)進行實時監(jiān)測。通過相應軟件的處理獲得道岔的實時狀態(tài)，為鐵路道岔的維護和使用提供數(shù)據(jù)支持 。

德國鐵路道岔監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測道岔尖軌位置，轉(zhuǎn)轍機的電流、電壓，各牽引點的轉(zhuǎn)換力、轉(zhuǎn)換時間，最小輪緣槽，鋼軌縱向力，鋼軌溫度，加熱裝置。該系統(tǒng)安裝與道岔沒有機械連接裝置，不會影響道岔使用，道岔監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳送到維護中心并同步監(jiān)測信號系統(tǒng)。

2.2國內(nèi)應用現(xiàn)狀

我國內(nèi)道岔檢測技術的研究起步晚，尤其既有線路缺少一種實時有效的道岔監(jiān)測系統(tǒng)，目前我國以信號微機監(jiān)測系統(tǒng)為主，但道岔狀態(tài)的監(jiān)控只是此系統(tǒng)中的一部分，且只能監(jiān)測道岔動作電流和時間的關系曲線圖以及室內(nèi)道岔所表示的電路狀態(tài)等非常少量的參數(shù)，高鐵和新建的客運專線雖然有道岔缺口檢測系統(tǒng)，但也存在諸多問題，無法及時、準確地對道岔尖軌密貼，尖軌爬行，道岔轉(zhuǎn)轍機的轉(zhuǎn)換力，鋼軌的橫向、縱向位移和鋼軌的振動加速度等狀態(tài)進行監(jiān)控。而現(xiàn)場中機械故障占道岔故障絕大部分，而國內(nèi)道岔的現(xiàn)場檢測還停留在人工定期巡檢的。隨著我國新建鐵路的陸續(xù)開通和路局公司制的改革，道岔綜合檢測系統(tǒng)對提高電務工務道岔檢修水平，實現(xiàn)有針對性的檢修和提質(zhì)增效有著重要意義。

三，道岔檢測系統(tǒng)探討

隨著鐵路現(xiàn)代化的快速建設和高鐵的快速發(fā)展，鐵路線路日益繁忙，尤其我段管轄范圍內(nèi)的京滬高鐵，和京滬普速鐵路，其中京滬高鐵車次密度已接近飽和，京滬鐵路貨運也日益繁忙，檢修天窗點無法充分兌現(xiàn)，尤其是節(jié)假日期間直接取消天窗點，在這樣的形式下傳統(tǒng)的天窗點上道檢修模式很難滿足未來鐵路的發(fā)展，而客運的高速化和貨運的重載化對道岔設備的穩(wěn)定性提出了更高的要求，有效地利用缺口監(jiān)測裝置及時根據(jù)環(huán)境溫度、 缺口狀態(tài)及道岔使用狀況做好道岔缺口預調(diào)，最大限度降低道岔卡缺口故障、 減少對行車干擾已成為現(xiàn)場道岔維護的重要技術手段之一。目前常見的道岔缺口監(jiān)測有兩種，即圖像式缺口監(jiān)測和非圖像式缺口監(jiān)測，圖像式能夠直觀地反映缺口的實際狀態(tài)。

3.1圖像式轉(zhuǎn)轍機缺口監(jiān)測

圖像式缺口監(jiān)測系統(tǒng)采用高像素紅外攝像頭來采集轉(zhuǎn)轍機表示桿缺口位置圖像，由計算機對原始圖像進行處理和特征參數(shù)提取、 計算，從而對缺口大小進行精確監(jiān)測。同時缺口監(jiān)測系統(tǒng)還可以把道岔扳動過程、 過車時缺口變化狀態(tài)及轉(zhuǎn)轍機的振動加速度、 當前機內(nèi)的溫度、 缺口位置圖片、 缺口位置信息、 濕度等數(shù)據(jù)，傳送到終端上。 通過室內(nèi)終端及時將這些影響道岔狀態(tài)的因素提供給工區(qū)值班人員，及時掌握道岔與外界因素之間的關系。 從而在天窗點可以進行針對性的檢修作業(yè)，以即將開通的石濟客專缺口檢測系統(tǒng)即為圖像式缺口檢測系統(tǒng)為例，轉(zhuǎn)轍機型號為ZYJ7。

3.1.2缺口監(jiān)測優(yōu)點分析

（1 ）圖像式缺口監(jiān)測可以直觀地反映轉(zhuǎn)轍機缺口狀況，避免現(xiàn)場反復開蓋檢查，降低現(xiàn)場勞作效率。

（2） 具備回放功能，尤其晝夜溫差較大時，該功能為道岔的預調(diào)提高了可靠的依據(jù)，可以隨時調(diào)取不同時間、 環(huán)境因素下的道岔缺口狀況。同時針對高鐵檢修作業(yè)中無法白天上道這一特點提供了參考依據(jù)，及時根據(jù)缺口大小進行預調(diào)。

（3）圖像式可以實時監(jiān)測環(huán)境信息，準確反映道岔缺口隨環(huán)境溫度的變化情況。以往道岔調(diào)整多根據(jù)經(jīng)驗進行判斷，對道岔缺口的變化規(guī)律掌握不準確且因人而異，極易導致預調(diào)錯誤，通過缺口監(jiān)測的實時監(jiān)控可以及時掌握道岔隨季節(jié)溫度、 列車通過數(shù)量等因

素對道岔缺口的影響，及時掌握變化規(guī)律，對道岔進行預調(diào)，降低道岔故障的發(fā)生。

3.1.2 圖像式缺口監(jiān)測缺點分析

（1 ）實時性差：圖像式缺口監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸量比較大，傳輸數(shù)據(jù)量大，極易造成調(diào)看速度慢甚至設備死機，尤其在據(jù)更新時影響正常調(diào)看。

（2 ）圖像式缺口監(jiān)測對于ZYJ7轉(zhuǎn)轍機直觀性差，無法直觀看出的實際值，需要定期不斷地進行校核。

（3 ）易受外界影響，轉(zhuǎn)折機內(nèi)部的基準線易受污漬的影響，造成判別錯誤，同時圖像式缺口監(jiān)測反映出的是計算機內(nèi)部邏輯計算后的值，而不是實際值，當外界因素影響造成誤判時，易導致缺口值的誤判。

3.2圖像式缺口監(jiān)測的適用原則

由于S700K轉(zhuǎn)轍機缺口非常直觀，即基準線在缺口中間就表示缺口合適，因此圖像式缺口監(jiān)測系統(tǒng)更適用于S700k轉(zhuǎn)轍機，不需要復雜的圖像處理，原始圖像就可以看出缺口是否合適，而實時性也更好。

而對于ZY系列的轉(zhuǎn)轍機，缺口在隱蔽位置不直觀的，雖然在轉(zhuǎn)轍機外部有缺口檢查窗口，但外檢查窗口準確性差，現(xiàn)場工區(qū)仍以打蓋查看轉(zhuǎn)折機內(nèi)部缺口為主，為此我們可以從兩方面入手，一是與專用的缺口測量技術相結(jié)合，例如長莊站試點的非圖像式缺口檢測系統(tǒng)。二是設置可靠的外部檢查窗口。

結(jié)束語：缺口是道岔維修的重要技術指標，缺口監(jiān)測系統(tǒng)是道岔綜合檢測系統(tǒng)的重要一部分，隨著全路公司制的改革，工務和電務等維修單位的聯(lián)系日益密切，特別是隨著京張高鐵、京雄高鐵、京津二線等新線陸續(xù)建成，如何提高天窗利用效率，利用新科技、新手段減少維修作業(yè)量提高設備質(zhì)量，是我們這代鐵路人要思考的問題！

（作者單位：中國鐵路北京局集團有限公司天津電務段）