道岔終端位置檢測裝置

道岔終端位置檢測裝置是道岔安全系統(tǒng)的重要組成部分。道岔安全系統(tǒng)由牽引裝置（用于控制）、鎖閉裝置（用于機械固定）、檢測系統(tǒng)（用于位置檢測）和信號系統(tǒng)（用于位置報告）組成。此外，還有其他簡單裝置（如帶有旋轉信號機的轉轍機座），以及用于高速鐵路、可配備各種附加設備（如診斷系統(tǒng)）、可進行加密數據傳輸的高性能系統(tǒng)作為輔助。其中，檢測系統(tǒng)包括轉轍器尖軌或活動轍叉位置檢測裝置，以及道岔活動部件后部區(qū)域（至固定點）檢測裝置。道岔活動部件后部區(qū)域的檢測裝置稱為道岔終端位置檢測裝置，其主要任務是在轉轍期間識別異物;而尖軌的關鍵區(qū)域通常由轉轍機的尖軌鎖閉檢查觸頭來檢查，這些觸頭與轉轍機鎖閉裝置協(xié)同工作，并通過安全電路與道岔終端位置檢測裝置配合使用。如果道岔上未裝配帶有集成式尖軌鎖閉檢查觸頭的轉轍機，則由道岔終端位置檢測裝置執(zhí)行此任務。在這種特殊情況下，道岔終端位置檢測裝置必須滿足道岔活動部件尖端處更精確的檢測要求。

1 發(fā)展背景

20世紀80年代，奧地利要求將列車最大允許運行速度提高到160 km/h;同時，也要求提高道岔曲股處的最大允許運行速度。為此，從1988年起，奧地利聯(lián)邦鐵路公司下屬基礎設施子公司（?BB-Infrastruktur AG）開始使用60E1鋼軌型材制成的道岔。這些道岔由voestalpine Weichensysteme GmbH公司開發(fā)和交付，最初采用剛性轍叉，最大允許速度為200 km/h。

為滿足當時的安全要求，在具有較大曲股半徑的道岔上，?BB-Infrastruktur AG將牽引點（尖軌中部鎖閉裝置）的數量增加到最多3個，并通過1個安裝在第1牽引點（尖軌尖端鎖閉裝置）的轉轍機操作該道岔上的所有轉轍機。轉轍機一般都設計有集成式尖軌密貼檢查裝置，以此檢查道岔尖軌尖端部的關鍵區(qū)域。但由于各種影響因素，如各牽引點之間的距離、轉轍機施加的牽引力，以及道岔尖軌的材料質量、橫截面和截面模量，必須使用道岔終端位置檢測裝置在各個牽引點之間的區(qū)域中檢查道岔尖軌的正確位置。由于道岔終端位置檢測裝置接入了四線制道岔電路中，因此其開關狀態(tài)可以傳輸到道岔安全系統(tǒng)中。

1991年，?BB-Infrastruktur AG試用了第1批帶有活動轍叉的道岔，并隨后將正線的最大運行速度提高到250 km/h。無論道岔的安全系統(tǒng)配置如何，都需要使用各種型號的道岔終端位置檢測裝置對道岔尖軌位置進行附加檢查。

2 道岔終端位置檢測裝置簡介

為確保道岔活動部件處于安全位置，必須使尖軌或轍叉上的每個點與基本軌之間都保持精確定義的距離。道岔終端位置檢測裝置則用于檢測此距離，以使道岔部件處于其應在的位置，并安全、經濟、高效地發(fā)揮作用。由于采用的技術不同，道岔終端位置檢測裝置一般分為以下2類：①帶機械觸頭（慢動作觸頭和速動開關）的檢測裝置;②帶感應式接近開關的檢測裝置。

在一年中溫度變化大、振動負荷大且有灰塵、濕氣、雪、冰等多種影響因素的環(huán)境中，帶機械觸頭的檢測裝置仍是目前最簡單、最成熟的技術裝置（圖1）。雖然帶感應式接近開關的檢測裝置正在不斷發(fā)展，但在這種極端環(huán)境下仍無法取得令人滿意的效果。

影響安全檢測準確性的因素，除了檢測裝置類型之外，還有檢測裝置在道岔區(qū)域內的安裝位置，以及檢測裝置的觸頭設置（是否設置到最佳開關位置）。

由于本文主要介紹EPD 4.0的屬性和功能，因此下面僅對帶機械觸頭的檢測裝置原理進行說明。這種道岔終端位置檢測裝置一般由連接活動道岔部件的機械裝置以及連接檢測觸頭的機械傳動鏈組成。檢測觸頭的作用是在預定位置形成監(jiān)控電路，而觸頭設計對于整個系統(tǒng)和監(jiān)控電路極為重要。如上文所述，可將觸頭設計為慢動作觸頭或者速動開關。為確保電路安全，觸頭的設計必須能夠清楚地反映所需的開關狀態(tài)或故障狀態(tài)。動作電流開關（如四線技術中）需要采用具有強制斷開觸頭的速動開關。

每種觸頭設計都有其優(yōu)點和缺點。比如，已發(fā)展成熟的電氣轉換開關具有斷開時燃燒損失低的優(yōu)點，但缺點是開關滯后。開關滯后會影響開關觸頭閉合及斷開的精度。當在道岔活動部件尖端處使用此類開關時，這種影響尤其顯著，因此，電氣轉換開關在此處不能滿足安全斷開時的極高精度要求。

在監(jiān)控電路中，并非每種產品組合都能產生良好的整體效果。因此，設計者的任務是根據鐵路管理部門的規(guī)定、現(xiàn)有基礎設施及管理流程現(xiàn)狀，對道岔終端位置檢測裝置及其觸頭的使用作出調整和優(yōu)化。

3 EPD 4.0 檢測器

EPD 4.0是voestalpine Signaling Zeftweg GmbH開發(fā)出的、用于檢測道岔活動部件的獨立道岔終端位置檢測裝置。該檢測裝置采用了模塊化系統(tǒng)設計。其觸頭的設計方式使其可用于許多高可用性的監(jiān)控系統(tǒng)中，成為這些系統(tǒng)的重要組成部分。

EPD 4.0非常小巧，總質量約為7 kg;由于質量小，因此對緊固件幾乎沒有動態(tài)影響。該檢測裝置可安裝在軌枕端部、相鄰軌枕之間或者基本軌的軌腰上，不會超過現(xiàn)有常規(guī)軌枕的長度范圍。這使其非常適合于“預裝道岔”或作為加裝設備。圖2為其在非常狹窄空間中進行的加裝。

該檢測裝置易于操作，僅通過幾個檢測步驟，即可確定緊固件是否處于良好狀態(tài)。如果由于鋼軌狀態(tài)變化而需要矯正開關點，也只需要簡單的幾步。而且2 個開關點均能夠通過可外部調節(jié)的螺紋無限調節(jié)。

EPD 4.0的另一個特點是蓋板上有檢視孔，因此無須卸下檢測裝置蓋板，便可通過檢視孔查看開關執(zhí)行器的狀態(tài)和開關觸頭的位置。

此外，EPD 4.0還可以配置連接其他檢測儀的插頭，以便通過該設備查詢開關位置（圖3）。

所有型號的EPD 4.0檢測裝置都具備這些基本屬性。該檢測裝置由于具有較小的質量和特殊的設計細節(jié)，非常便于安裝和維修人員使用。

4 EPD 4.0 的開關觸頭

EPD 4.0有4種型號，即EPD 4.0基本版、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型，其系統(tǒng)模塊如圖4所示。EPD 4.0的基本版和Ⅱ型版本基于鐵路行業(yè)常用的速動開關，特別適用于四線技術。而Ⅲ型和Ⅳ型則與之不同。為了能夠將EPD 4.0應用在岔尖上，voestalpine Signaling Zeftweg GmbH為 Ⅲ 型和 Ⅳ 型開發(fā)了特殊的轉換觸頭，以確保其能夠強制斷開。觸頭由彈簧開關和觸橋組成，彈簧開關是外殼上觸頭支架的一部分，觸橋通過形狀配合連接與道岔活動部件連接（圖5）。道岔部件的異常活動就會使觸頭斷開。

慢動作觸頭的優(yōu)點在于可以非常精確地強制斷開，但缺點是只能長時間開關較低功率電路，因此不適用于長期開關動作電路。由此可知，該觸頭最好用于與動作電路分開的監(jiān)控電路。

由于采用模塊化、多樣化設計，EPD 4.0可在多種情景中應用。下面展示2個應用示例。

（1）示例 1。列車將按規(guī)定以約10km/h的速度駛過道岔，而道岔尖軌與基本軌之間的間隙可能≥7mm，而不是規(guī)定的4mm。當列車駛過時，尖軌尖端可能受損;這種損傷非常危險，因此必須立即對此種狀態(tài)進行矯正。通過安裝 Ⅲ 型或 Ⅳ 型檢測裝置，并與信號機形成1個簡易安全電路，便可以確保尖軌位置在規(guī)定范圍內，并排除>5mm的間隙。因此，列車可以40km/h及以上的速度通過道岔，而且不會發(fā)生尖軌損壞的危險。

（2）示例2。操作員想延長檢查時間間隔。檢查間隔短可確保盡早發(fā)現(xiàn)問題。延長檢查間隔會增加道岔發(fā)生較嚴重損壞的風險。通過將檢測裝置安裝在正確位置，并正確使用它們，可以創(chuàng)建1個安全系統(tǒng)，從而達到延長檢查間隔的目的。

EPD 4.0的開發(fā)目標是為盡可能多的用戶提供解決方案以滿足其需求，并在基本模塊的基礎上盡可能全面地利用所需接口（圖6）。

5 應用實例

自2015年8月起，道岔終端位置檢測裝置EPD 4.0已應用在?BB的線路網絡中。隨著應用經驗的積累，公司對EPD 4.0做出了一些優(yōu)化，實現(xiàn)了高可用性和高穩(wěn)定性的目標。自2018年9月以來，該檢測裝置也安裝到因斯布魯克（Innsbruck）的多家公共交通公司的線路上（圖7）。在澳大利亞、土耳其和美國也進行著多項測試（圖8）。

實踐證明，EPD 4.0是一個簡單而強大的系統(tǒng)。

6 結論

道岔終端位置檢測裝置是整個安全系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。列車運行速度的提高以及由此出現(xiàn)的更大道岔，要求在多個牽引點上對道岔活動部件（尖軌、尖端細長的活動轍叉）進行全面檢查，除了檢查其形狀配合連接的緊固性之外，還要密切監(jiān)控其位置。

目前，鐵路行業(yè)對室外設施提出了安全、可用性高和節(jié)約資源的要求。為此，必須對其進行周密的規(guī)劃，考慮到各種基本細節(jié)，并確保需長期使用的部件具有非常高的質量。EPD 4.0 模塊化系統(tǒng)可以成為這樣的室外設施的組成部分，其應用范圍非常廣泛，從最簡單的信號系統(tǒng)到最先進的控制系統(tǒng)。測試和應用實例證明了該系統(tǒng)的可靠性。其優(yōu)點可總結為：①結構簡單;②規(guī)劃時的可變性;③質量小;④安裝簡單;⑤檢查方便。

參考文獻

[1]Christian Langschwert， Herbert Achleitner. Endlagenprüfersysteme –

Sicher auf richtiger Spur[J]. Signal+

Draht，2019（9）：50-58.

蘇靖棋 編譯

收稿日期 2020-01-06