道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

楊金永

【摘 ?要】鐵路信號(hào)設(shè)備的可靠性和安全性對(duì)列車的正常運(yùn)行有著重要意義，道岔設(shè)備又是信號(hào)設(shè)備中最薄弱的部分，根據(jù)近年來天津電務(wù)段故障類型統(tǒng)計(jì)道岔故障占到所有故障的一半左右，道岔信號(hào)設(shè)備養(yǎng)護(hù)工作又是現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)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(guó)內(nèi)外道岔養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀即發(fā)展現(xiàn)狀，最后提出了提高道岔養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的幾種方法并重點(diǎn)指出了道岔實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要性，同時(shí)道岔檢測(cè)系統(tǒng)也將成為我國(guó)既有線路改造的重點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

一、當(dāng)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(cè)機(jī)岔的動(dòng)作曲線和電壓電流值，如果有異常則重點(diǎn)看，而通常情況下則是對(duì)全場(chǎng)道岔定期進(jìn)行開蓋人工測(cè)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(dǎo)致檢查周期長(zhǎng)，特別是繁忙節(jié)假日期間天窗點(diǎn)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(yùn)營(yíng)和中載運(yùn)行的大背景下，我國(guó)近年來大量的新建高速鐵路和客運(yùn)專線陸續(xù)投入使用，特別近年來中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)公司的石濟(jì)客專投入運(yùn)營(yíng)，我段的運(yùn)營(yíng)里程進(jìn)一步增加，管轄范圍的信號(hào)設(shè)備增加了兩個(gè)中繼站，一個(gè)陵縣線路所和德州東站石濟(jì)場(chǎng)，新成立工區(qū)一個(gè)。

德州東石濟(jì)場(chǎng)的正線道岔設(shè)備均為ZYJ7設(shè)備，裝有采用圖像處理技術(shù)的缺口檢測(cè)設(shè)備，天窗點(diǎn)前可以根據(jù)檢測(cè)反應(yīng)的情況，有針對(duì)性的對(duì)道岔進(jìn)行“調(diào)口調(diào)力”，同時(shí)作業(yè)時(shí)采用電動(dòng)工具大大提高了工作效率。但是，這種檢測(cè)技術(shù)存在以下幾點(diǎn)不足之處：1、缺口檢測(cè)的實(shí)時(shí)性差;2、轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部的檢測(cè)攝像頭遮擋了之前人工測(cè)量缺口通道;3長(zhǎng)期使用油污遮擋白色基準(zhǔn)線會(huì)導(dǎo)致精度下降，無法看清缺口直接影響缺口大小計(jì)算。

二、國(guó)內(nèi)外道岔檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.2國(guó)外道岔檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外在道岔檢測(cè)方面起步較早，同時(shí)國(guó)外也十分重視鐵路道岔狀態(tài)的檢測(cè)，尤其德國(guó)和法國(guó)在道岔實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面都到達(dá)了較高的水平。檢測(cè)系統(tǒng)在在很大程度上代替了人工測(cè)量。

法國(guó)道岔檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)Φ啦淼淖钚≥喚壊邸⒚苜N間隙、轉(zhuǎn)換力、動(dòng)作桿位移、鋼軌溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過相應(yīng)軟件的處理獲得道岔的實(shí)時(shí)狀態(tài)，為鐵路道岔的維護(hù)和使用提供數(shù)據(jù)支持 。

德國(guó)鐵路道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)道岔尖軌位置，轉(zhuǎn)轍機(jī)的電流、電壓，各牽引點(diǎn)的轉(zhuǎn)換力、轉(zhuǎn)換時(shí)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(jī)械連接裝置，不會(huì)影響道岔使用，道岔監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到維護(hù)中心并同步監(jiān)測(cè)信號(hào)系統(tǒng)。

2.2國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)內(nèi)道岔檢測(cè)技術(shù)的研究起步晚，尤其既有線路缺少一種實(shí)時(shí)有效的道岔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目前我國(guó)以信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)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(cè)道岔動(dòng)作電流和時(shí)間的關(guān)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(yùn)專線雖然有道岔缺口檢測(cè)系統(tǒng)，但也存在諸多問題，無法及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)道岔尖軌密貼，尖軌爬行，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)換力，鋼軌的橫向、縱向位移和鋼軌的振動(dòng)加速度等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。而現(xiàn)場(chǎng)中機(jī)械故障占道岔故障絕大部分，而國(guó)內(nèi)道岔的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)還停留在人工定期巡檢的。隨著我國(guó)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(cè)系統(tǒng)對(duì)提高電務(wù)工務(wù)道岔檢修水平，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的檢修和提質(zhì)增效有著重要意義。

三，道岔檢測(cè)系統(tǒng)探討

隨著鐵路現(xiàn)代化的快速建設(shè)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(yùn)也日益繁忙，檢修天窗點(diǎn)無法充分兌現(xiàn)，尤其是節(jié)假日期間直接取消天窗點(diǎn)，在這樣的形式下傳統(tǒng)的天窗點(diǎn)上道檢修模式很難滿足未來鐵路的發(fā)展，而客運(yùn)的高速化和貨運(yùn)的重載化對(duì)道岔設(shè)備的穩(wěn)定性提出了更高的要求，有效地利用缺口監(jiān)測(cè)裝置及時(shí)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(yù)調(diào)，最大限度降低道岔卡缺口故障、 減少對(duì)行車干擾已成為現(xiàn)場(chǎng)道岔維護(hù)的重要技術(shù)手段之一。目前常見的道岔缺口監(jiān)測(cè)有兩種，即圖像式缺口監(jiān)測(cè)和非圖像式缺口監(jiān)測(cè)，圖像式能夠直觀地反映缺口的實(shí)際狀態(tài)。

3.1圖像式轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口監(jiān)測(cè)

圖像式缺口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用高像素紅外攝像頭來采集轉(zhuǎn)轍機(jī)表示桿缺口位置圖像，由計(jì)算機(jī)對(duì)原始圖像進(jìn)行處理和特征參數(shù)提取、 計(jì)算，從而對(duì)缺口大小進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)。同時(shí)缺口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以把道岔扳動(dòng)過程、 過車時(shí)缺口變化狀態(tài)及轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)加速度、 當(dāng)前機(jī)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(shí)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(shí)掌握道岔與外界因素之間的關(guān)系。 從而在天窗點(diǎn)可以進(jìn)行針對(duì)性的檢修作業(yè)，以即將開通的石濟(jì)客專缺口檢測(cè)系統(tǒng)即為圖像式缺口檢測(cè)系統(tǒng)為例，轉(zhuǎn)轍機(jī)型號(hào)為ZYJ7。

3.1.2缺口監(jiān)測(cè)優(yōu)點(diǎn)分析

（1 ）圖像式缺口監(jiān)測(cè)可以直觀地反映轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口狀況，避免現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)開蓋檢查，降低現(xiàn)場(chǎng)勞作效率。

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

（3）圖像式可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境信息，準(zhǔn)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(yàn)進(jìn)行判斷，對(duì)道岔缺口的變化規(guī)律掌握不準(zhǔn)確且因人而異，極易導(dǎo)致預(yù)調(diào)錯(cuò)誤，通過缺口監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以及時(shí)掌握道岔隨季節(jié)溫度、 列車通過數(shù)量等因

素對(duì)道岔缺口的影響，及時(shí)掌握變化規(guī)律，對(duì)道岔進(jìn)行預(yù)調(diào)，降低道岔故障的發(fā)生。

3.1.2 圖像式缺口監(jiān)測(cè)缺點(diǎn)分析

（1 ）實(shí)時(shí)性差：圖像式缺口監(jiān)測(cè)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(shè)備死機(jī)，尤其在據(jù)更新時(shí)影響正常調(diào)看。

（2 ）圖像式缺口監(jiān)測(cè)對(duì)于ZYJ7轉(zhuǎn)轍機(jī)直觀性差，無法直觀看出的實(shí)際值，需要定期不斷地進(jìn)行校核。

（3 ）易受外界影響，轉(zhuǎn)折機(jī)內(nèi)部的基準(zhǔn)線易受污漬的影響，造成判別錯(cuò)誤，同時(shí)圖像式缺口監(jiān)測(cè)反映出的是計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯計(jì)算后的值，而不是實(shí)際值，當(dāng)外界因素影響造成誤判時(shí)，易導(dǎo)致缺口值的誤判。

3.2圖像式缺口監(jiān)測(cè)的適用原則

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

而對(duì)于ZY系列的轉(zhuǎn)轍機(jī)，缺口在隱蔽位置不直觀的，雖然在轉(zhuǎn)轍機(jī)外部有缺口檢查窗口，但外檢查窗口準(zhǔn)確性差，現(xiàn)場(chǎng)工區(qū)仍以打蓋查看轉(zhuǎn)折機(jī)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(cè)量技術(shù)相結(jié)合，例如長(zhǎng)莊站試點(diǎn)的非圖像式缺口檢測(cè)系統(tǒng)。二是設(shè)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(shù)指標(biāo)，缺口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是道岔綜合檢測(cè)系統(tǒng)的重要一部分，隨著全路公司制的改革，工務(wù)和電務(wù)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(shè)備質(zhì)量，是我們這代鐵路人要思考的問題！

（作者單位：中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司天津電務(wù)段）