道岔融雪系統(tǒng)信號工程設(shè)計的研究

姜守軒

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢 430063）

大家知道，最近幾年氣候十分反常，我國部分地區(qū)出現(xiàn)罕見大雪。道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果岔尖、可動心軌等部分積雪、結(jié)冰將影響道岔正常轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致道岔尖軌不能根據(jù)指令與軌道密貼，將會嚴重影響列車的正常運行。既有線清雪工作完全依靠人工完成，不僅勞動強度大，而且效率低。目前我國300 km/h的客運專線采用3 min追蹤間隔，全封閉運行，如果采用人工清雪的方式，則可能嚴重危及行車和人身安全，為此寒冷地區(qū)的客運專線一般考慮設(shè)置自動化的道岔融雪裝置。

本文以鄭西客運專線為例，對道岔融雪系統(tǒng)的工程設(shè)計及實施過程中遇到的一些問題進行剖析，提出一些解決方案和思路。

1 鄭西客運專線道岔融雪系統(tǒng)介紹

目前國際上采用的道岔融雪系統(tǒng)主要有電加熱、高壓電熱吹風(fēng)和噴射熱水3種方案，結(jié)合我國實際情況，經(jīng)過綜合比較3種方案的優(yōu)劣，鄭西客運專線最后采用電加熱道岔融雪裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1可以看出，鄭西客運專線道岔融雪網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為3層，最高層為安裝在鄭州調(diào)度所的遠動控制終端，可以控制鄭西客運專線全線的控制柜；第二層為設(shè)置于各車站運轉(zhuǎn)室內(nèi)的車站控制終端，可對應(yīng)控制各個車站內(nèi)的所有控制柜；第三層為設(shè)置于各車站室外的控制柜和各種加熱設(shè)備。調(diào)度所遠程控制終端通過2 Mb/s通信光纖通道與各個車站控制終端進行通信；車站控制終端通過信號電纜控制控制柜和各種室外加熱設(shè)備；控制柜與隔離變壓器、加熱條和軌溫傳感器之間通過電力電纜連接。各種光電纜的使用情況復(fù)雜，強電和弱電很容易混淆在一塊，下面以鞏義南站為例，對設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題進行分析和解決。

2 道岔融雪綜合管線站前預(yù)留的設(shè)計

我國既有鐵路為有砟道床，信號電纜基本上采用直埋方式，電纜過軌采用鋼管防護。鄭西客運專線全線采用無砟道床，無法開挖，道岔融雪系統(tǒng)需要的一些溝槽管線需由站前專業(yè)預(yù)留。圖2為鞏義南站道岔融雪系統(tǒng)電纜徑路示意圖。

從圖2可以看出，道岔融雪系統(tǒng)電纜主要有3種電纜。

標“*”的電纜是從電氣控制柜至信號樓內(nèi)控制終端以及各控制柜之間的信號控制電纜，采用SPTYWPL23內(nèi)屏蔽鋁護套信號電纜。這種電纜是低壓電纜，對其他信號電纜沒有干擾，可敷設(shè)于信號預(yù)留電纜槽內(nèi)，不需要站前專業(yè)專門預(yù)留槽道。

標“@”的電纜是從軌溫傳感器至電氣控制柜之間的電纜，型號為PTYL23，同樣可以敷設(shè)在信號預(yù)留電纜槽內(nèi)。

標“#”的電纜是隔離變壓器至電氣控制柜、各隔離變壓器之間以及溫度傳感器至電氣控制柜之間的KYJY23型融雪專用電纜，有380 V高壓電流通過。需要注意的是，信號三相交流轉(zhuǎn)轍機用電源也為380 V，但是持續(xù)時間很短，目前一般按30 s設(shè)計。即供電30 s后，不論道岔是否轉(zhuǎn)換到位，均由斷相保護器切斷電源，可以理解為瞬間電流，對其他信號電纜干擾不大，可以同溝槽。但是道岔融雪系統(tǒng)需要持續(xù)供電，時間幾小時至幾天不等，對其他信號電纜可能造成干擾。因此該電纜應(yīng)利用專用的溝槽管洞。

圖2中，信號專業(yè)與電力專業(yè)的設(shè)計分界為箱式變壓器，由控制柜至電力專業(yè)箱式變壓器之間的纜線由電力專業(yè)設(shè)計，圖2中用虛線反映。由于每個控制柜需要同時為數(shù)組道岔供電，因此通過此電纜的電流功率特別大。在信號專業(yè)設(shè)計過程中，需與電力專業(yè)充分溝通控制柜的設(shè)置位置，如果站前專業(yè)已為電力電纜預(yù)留相關(guān)過軌管道，則電氣控制柜可視道岔位置進行設(shè)置；如果電力過軌管道沒有預(yù)留，則信號專業(yè)應(yīng)將電氣控制柜設(shè)置在與電力箱變同側(cè)位置，避免電力箱式變壓器至控制柜之間高壓電力電纜過軌對信號設(shè)備造成干擾。

鄭西客運專線道岔融雪系統(tǒng)實施時，信號設(shè)備基本上已安裝完畢，站前專業(yè)沒有預(yù)留融雪系統(tǒng)需要的溝槽管洞。無砟道床條件下無法再增加新的溝槽管洞。經(jīng)過征求路局及相關(guān)單位的意見，鄭西客運專線采取如下措施。

1）電氣控制柜與電力專業(yè)箱式變壓器安裝在線路的同側(cè)，以避免高壓電力電纜過軌。

2）各控制柜之間與控制柜至信號樓之間使用SPTYWPL23型電纜，敷設(shè)于信號預(yù)留電纜槽內(nèi)。

3）所有無砟地段電纜過軌均走軌下明線，加膠管防護，并用化學(xué)錨栓固定;有砟地段電纜過軌需采用鋼管防護。

3 道岔融雪室外設(shè)備接地

按照廠家最初的要求，電氣控制柜和隔離變壓器內(nèi)均預(yù)留有接地裝置，現(xiàn)場安裝時，將此接地裝置接入單獨的接地極即可。而鄭西客運專線配置了綜合接地系統(tǒng)，各專業(yè)均通過敷設(shè)在線路兩側(cè)的貫通地線進行接地。按照規(guī)范要求，距接觸網(wǎng)帶電體5 m范圍以內(nèi)的金屬構(gòu)件和需要接地的設(shè)施、設(shè)備應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)。因此，鄭西客運專線融雪系統(tǒng)所有的室外設(shè)備包括電氣控制柜、隔離變壓器、軌溫傳感器和各種傳輸或控制電纜，均通過預(yù)留在信號電纜槽側(cè)壁的接地端子接入了綜合接地系統(tǒng)，不再設(shè)置單獨的接地極。

4 道岔融雪室外設(shè)備的安裝

室外設(shè)備中電氣控制柜尺寸相對比較大，對限界要求比較嚴格，因此本文主要對電氣控制柜的安裝要求進行研究。

電氣控制柜安裝高度高于軌面1 815 mm左右，根據(jù)“技規(guī)”規(guī)定的限界要求，位于該高度處的控制柜的邊緣距離線路中心應(yīng)至少2 440 mm的距離。鄭西客運專線電氣控制柜的安裝距離為距離線路中心至少2 690 mm，也就是大概與接觸網(wǎng)支柱平行的位置，這對線路的整體美觀不會造成影響。

如果道岔位于隧道內(nèi)，一般不考慮配置融雪設(shè)備。但如果道岔距離隧道口很近時，為防止大風(fēng)將雪吹進隧道對道岔轉(zhuǎn)動造成影響，也可考慮配置融雪設(shè)備，此時應(yīng)將室外電氣控制柜安裝在隧道口外的路基處。

當?shù)啦砦挥跇蛄荷蠒r，電氣控制柜的安裝位置應(yīng)根據(jù)橋梁的類型來確定。客運專線正線上的橋梁一般都采用比較寬的箱梁，控制柜安裝在通信信號電纜槽的上方即可。速度比較低的聯(lián)絡(luò)線上的橋梁一般均采用寬度比較小的T梁，此時可將控制柜安裝在橋梁上每50 m一處的行人避車臺上。此方案需要請橋梁專業(yè)對避車臺的承重能力進行核算，并對安裝基礎(chǔ)做出預(yù)留，避免后期安裝破壞橋梁結(jié)構(gòu)。

5 控制終端的設(shè)置及電源要求

根據(jù)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）》（TB10621-2009）的要求，控制終端宜設(shè)置于車站，根據(jù)需要可在調(diào)度所設(shè)遠程控制終端[1]。鄭西客運專線即在正線每個車站設(shè)置一套控制終端，安裝于運轉(zhuǎn)室，實現(xiàn)本站的集中控制。同時在鄭州調(diào)度所設(shè)置一套控制終端，實現(xiàn)對全線的融雪設(shè)備進行遠程控制。

控制終端尺寸為600×371×1 417 mm(長×寬×高)，需要占用2 m2的面積，應(yīng)由房建專業(yè)考慮房屋面積預(yù)留；供電電源為工頻AC 220 V,功率600 W，二級負荷。由于傳統(tǒng)信號設(shè)備用電要求為一級負荷，因此，融雪設(shè)備的用電可不接入信號電源屏，直接在運轉(zhuǎn)室或調(diào)度室內(nèi)接入二級負荷電源即可，但必須在設(shè)計前期階段對電力專業(yè)提出相關(guān)要求，做好預(yù)留。

客運專線上銜接其他線路的無人值守線路所，一般均設(shè)置區(qū)域聯(lián)鎖，由鄰近主控站控制。如果融雪系統(tǒng)比照聯(lián)鎖系統(tǒng)，用信號電纜將線路所的室外電氣控制柜和主控站的室外電氣控制柜連接起來，在聯(lián)鎖主控站設(shè)置一套控制終端，控制主控站和線路所的所有融雪設(shè)備，可能會出現(xiàn)控制柜與控制柜之間的信號控制電纜>1 500 m的情況，傳輸距離過長導(dǎo)致控制信號衰減，需要增加通信中繼器。根據(jù)廠家提供的技術(shù)資料，當信號控制電纜長度1 500 m3 000 m時，需要增加更多的中繼器來解決，但隨著中繼器的增加，在控制信號被放大的同時，噪聲信號也被放大，通信效果會減弱很多。建議解決方案如下。

1）當控制柜與控制柜之間信號電纜長度1 500 m

2）當線路所的控制柜距離聯(lián)鎖主控站控制柜之間信號電纜長度>3 000 m時,在線路所信號室內(nèi)增加一套室內(nèi)控制終端，但不需要顯示器。將該控制終端經(jīng)由通信機械室2 M光纖通道與主控站控制終端連接，實現(xiàn)主控站對全部融雪設(shè)備的控制。此解決方案需要通信專業(yè)預(yù)留從線路所至主控站的2M通信通道。

綜上所述，本文以鄭西客運專線為例，對道岔融雪系統(tǒng)過軌管道預(yù)留、接地、控制終端的設(shè)置、電源要求及室外設(shè)備安裝限界等幾個方面的問題進行了分析，為客運專線道岔融雪系統(tǒng)的設(shè)計提供了借鑒。

[1] 中華人民共和國鐵道部．TB 10621-2009高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)[S].北京:中國鐵道出版社，2009.

[2] 鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院．通號（2009）9301鐵路綜合接地系統(tǒng)[S]．北京:中國鐵道出版社，2009.