铁路道岔尖轨密贴智能监测系统研究.

命令控制与车辆段及其相邻车站站场布局有关。对于出段进路控制,d为发车进路,c按发车进路考虑;对于入段控制,a为接车进路,b按发车进路考虑。3结束语重庆单轨列车运行综合监控系统自2004年12月投入试运营至今,工作正常,性能稳定,安全可靠,达到了预期的目标,并创造了国内与ATP系统、联锁系统同步开通、同步运营的记录,取得了良好的经济和社会效益。(责任编辑:张利*北京精博机电技术研究所高级工程师,102200北京收稿日期:2007-06-11铁路道岔尖轨密贴智能监测系统研究周承志*摘要:随着我国铁路运输的发展,列车车速与行车密度都大幅度提高,道岔尖轨密贴与否直接关系行车安全。通过分析影响道岔尖轨密贴变化的各种成因,提出开发道岔尖轨密贴仪的初步设计方案,为计划修管理模式向状态修管理方式转变提供了可能。关键词:计划修;状态修;道岔;密贴监测Abstract:WiththedevelopmentofrailwaytransportationinChina,boththespeedanddensityoftraintrafficwouldbepromotedgreatly.Whethertheclose-upofswitchpointisdirectlyrelatedtotrainopera-tionsafetywasdiscussed.Throughanalyzingvariouscausesthataffectthevarietyoftheswitchpointclo-sure,thispaperpresentedanelementarydesignschemeofswitchpointclosuredetectorhasbeenpro-posed,whichprovidethepossibilityofmanagementtransformationfromplan-basedmaintenancetocond-ition-basedmaintenance.Keywords:Plan-basedmaintenance;Condition-basedmaintenance;Switch;Closuredetection铁路道岔基本轨与尖轨的固定方法和固定强度十分不对称,尖轨构造薄弱、固定点少,整体刚性、固定强度均不及基本轨。列车通过道岔改变前进方向时,尖轨及锁闭机构、联接件、运动件受到的车轮冲击力,远比其他部分更复杂、恶劣。随着铁路运输向高速、重载、大密度方向发展,轨型已从43kg/m逐步向75kg/m过渡,轨道与道岔长度的增加使转换阻力变大,原来的道岔尖轨联动转辙方式改由分动方式来驱动,内锁闭机构被锁闭力更大、更可靠的钩型外锁闭机构所取代。虽然道岔结构变得愈来愈复杂,但道岔密贴检查却仍沿用人工定期巡检,依靠目测判定、调整检查柱检测面与表示杆缺口间隙的老方法。为此,本文拟从道岔结构的特点进行分析,探讨道岔病态的成因,提出道岔尖轨密贴智能监测系统模型。1道岔主要病害对尖轨密贴的影响1.道岔连接环节松动。道岔除转辙设备与基本轨为固定连接外,尖轨根端与辙岔防爬装置,尖轨或尖轨铁与锁闭杆,锁闭杆与锁钩,锁钩与尖轨铁,表示连接杆与表示杆之间均为活动连接(ZYJ7型。多处存在的连接间隙在到达连接终端的表示杆缺口时,已非道岔尖轨密贴的实际值。一旦尖轨出现弯曲、翻背、水平不良、爬行等,都会使各连接杆偏离原安装轴线,使连接处承受额外的变形力,加剧磨损,增大间隙,从而影响密贴,造成松动。2.爬行影响。对爬行的监测主要依靠人工测量道岔第一轨枕处轨缝与尖轨尖端的距离变化,测量虽容易、直观,但要靠定期巡检、测量、记录,易受管理质量与人为因素影响。3.温度影响。道岔的细长杆件长度必然受热2007年10月铁道通信信号October12007第43卷第10期RAILWAYSIGNALLING&COMMUNICATIONVol143No110胀冷缩影响发生变化。一般温度升高50e,2m长的杆件长度可增加约1117mm。由此可推算出某一温度变化区间杆件长度的变化对道岔特定间隙的影响。4.绷、卡的影响。/绷劲0使转辙设备输出的力增大,过大的密贴力有可能使4mm密贴检测结果发生变化,甚至使道岔无法启动。/绷劲0是施工不良遗留下的,以内应力形式存在,程度不一,且不易发现。/卡0发生在尖轨与基本轨的作用边,因肥边、尖轨拱腰、滑床板磨损、滑床板变形严重等原因,造成尖轨转换不到位,无法密贴,不能正常锁闭,锁闭后也不能正常解锁。此类问题需采用拉力传感器监测密贴力变化来及时发现,不查找原因,仅靠简单调整缺口间隙去解决,只会埋下隐患。2现有表示缺口检查方法分析1.严格地讲,目前的缺口检查不是真正意义上的密贴检查。道岔、转辙机在安装、检修后必须检查静态密贴,然后调整缺口间隙,目的是保证检查柱能顺利落下,接通锁闭表示。经一段时间使用,当道岔发生前面所述的各类问题时,静态调定的缺口间隙就已无法反映列车通过时尖轨的真实密贴状态,因此,真正安全意义的检查应是已经完成转辙密贴检测后的尖轨,再出现斥离基本轨且间隙大于4mm时,能及时切断表示电路。2.缺口检查仅作为转辙机的一项辅助功能,与锁闭机构、表示用电接点开闭装置、挤岔监督装置一并设计在转辙机内。结构、运动关系复杂,连接环节多,不易观察,更不易直接测量,受技术水平、人为因素影响过大。3.现在的缺口检测是一种极限位置控制,无法反映间隙的连续变化过程,属被动监控。为保证提速后行车安全,缺口检查只能依靠缩短巡检周期,强化制度约束来解决,这势必增大工作量,增加管理成本。3密贴智能监测系统设计思路铁道部运输局运基信号〔2003〕2号通知提出:采用具备道岔密贴检查、尖轨位置检查、表示冗余、挤岔监督不同功能的密贴检查器,对道岔密贴和挤岔状态实施有效监督是今后的研究方向。因此设计密贴智能监测系统时应尽量避开、降低前述各种道岔病态因素对检测结果的影响,力求结构简单、安装方便、利于维修,便于工务道岔检修、道床养护作业。1.检测位置。直接对密贴最敏感的尖轨尖端、尖轨曲线段和需要严格控制水平位移的区段进行独立监测。2.检测方法。采用多种传感器对密贴位移变化进行实时动态监测,自动记录、分析列车通过时尖轨尖端和监测点水平位移变化值,供上位计算机或微机监测系统处理。3.选择非接触方式监测,尽量减少中间环节,以避免变形、松动、爬行、温度变化的影响和机械磨损。4.安装位置。应安装在位置相对稳定的基本轨两轨枕之间,于基本轨外侧、内侧或轨底部为好,引线用护套管加以保护。5.密贴监测系统应具备自检功能。6.系统适用温度范围-45e~85e,相对湿度95%,盐雾5%环境,具备抗强磁场干扰和防雷击功能,单机功耗尽可能小。7.各功能部件采用模块化设计,提高通用性、互换性,方便安装、维修和更换。8.信号传输根据站场情况,可利用现场既有信号线或新设电缆。4密贴监测系统样机研制铁路道岔尖轨密贴智能监测系统样机,最早按50kg轨、ZD6型转辙机的道岔设计。通过在铁路教学实验场、铁路站场进行的实装及近半年的试验,结果理想,已通过局技术审查。针对试验发现的问题,依照模块化、理想模型要素条件,重新设计了新的位移传感器,并增加了爬行、连接松动、轨距异常等监测项目和防夹异物功能,设计了通用性更强的夹座。如图1所示,新的密贴监测系统样机是由A、B密贴仪,通信模块和采集模块组成。室内为电源模块和上位检测微机。密贴仪的详细结构如图2所示。密贴仪用轨内侧座和轨外侧座固定于岔尖端前方基本轨底部,触板安装在尖轨连接杆与尖轨连接处,利用与尖轨一同移动的可调触板与密贴仪探头相对位置的变化,检测尖轨与基本轨间的实际间隙。5密贴监测系统通用性设计为适应道岔品种多、规格多的现状,密贴仪采用模块化设计,将位移传感器、通信与防雷部分、防夹装置分别设计成标准件,与不同的夹具底座、RAILWAYSIGNALLING&COMMUNICATIONVol143No1102007图1ZYJ7道岔尖轨密贴监测系样机示意图图2密贴仪结构示意图触板组成系列。目前已设计完成适合50~60kg钢轨,ZD6、ZYJ7等各型转辙机的密贴仪。如ZYJ7提速Ⅰ型(广深道岔模式,YJ7提速Ⅱ型(良乡道岔模式,除触板外全部通用。6密贴监测系统可靠性设计1.新的密贴监测系统增加了爬行、连接松动、轨距异常等监测项目,使传感器种类、规格、型号增多。系统采用融合集成技术,使其体积缩小,减少故障点,从而提高了系统可靠性,更适于采用现代先进工艺方法生产。2.系统传感器之间的信号相互验证,互为冗余。设有自检功能,当单、双只传感器出现短、断路故障时,在检测判定确保安全的前提下可同时给出保持密贴程度信号和故障侧、故障类别信号。3.当尖轨触板与密贴仪触头之间夹入异物时,为防止传感器损坏,尖轨触板设有主动避让功能,并给出该侧轨内异常信号。工务在检修、调整轨距后,原调定的密贴位置必然改变,此时,触板主动避让功能在轨距调小时,给出密贴侧轨内异常信号,反之,给出该侧密贴不良信号。7密贴监测系统通信方式道岔密贴监测系统监测得出的各类信号与控制室主计算机及时、可靠地交换信息是非常关键的。系统可以选择有线、无线、专设线等各种不同的通信方式,铁路现场一般有1对线径115mm2,树状分布,用于连接各道岔转辙机接线盒的备用线,特别适合采用电力载波通信方式,目前的缺口检测设备多采用这种方式。但在实际传递信号时发现,因通信距离、电压波动导致信号变化的通信故障较多,难以保证实时性和可靠性。因此必须采取一定的措施加以克服。1.将设备进行分组,构建成二级或三级网络通信,减少主机的呼叫次数,使通信速率得到提高,以弥补误码率高导致的实时性问题。但这会使系统进一步复杂,成本提高,故障点增多,现场施工量增加。2.尽可能提高系统负载能力,降低单机功耗,传感器工作电压、输出信号作宽电压设计,减少电压波动导致通信故障的发生。8结束语目前的密贴仪设计结构还仅适用于单分道岔,开发适用于可移动心轨,多点驱动的重型道岔的同功能监测仪也在同步进行中。与转辙机缺口检测相比,密贴智能监测系统没有中间连接,检测更直接,监测功能更强,更及时可靠。因此开发设计具有多种、多点、多项、多参数监测功能的道岔状态监测系统具有现实意义。参考文献1纪晏宁1电动液压道岔转换系统〔M〕1北京:中国铁道出版社,200412刘铁民1信号维护规则:铁道线路养修工电配合〔M〕1北京:中国铁道出版社,200313沈相宙1铁路道岔养护〔M〕1北京:中国铁道出版社,20041(责任编辑:温志红铁道通信信号2007年第43卷第10期