淺談ZQJ-05道岔缺口監測在施工中的應用

馬軍

摘? ?要：隨著鐵路現代化的快速建設，列車運行速度不斷提高，運行密度也在逐步加大，因此，鐵路對信號設備質量提出了更高的要求。道岔作為信號設備的重要組成部分，其故障占信號設備故障的60%左右。導致道岔故障的主要原因是缺口變化的發現、調整不及時造成的。為提高道岔設備質量，減少道岔故障的發生，對道岔缺口進行實時監測非常重要。

關鍵詞：ZQJ-05道岔缺口監測? 采集缺口? 轉轍機

中圖分類號：U284.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0044-03

1? 案例背景

中鐵二十局承建的陽平關至安康鐵路增建第二線工程陽平關（含）至褒河（不含）段信號專業聯鎖道岔104組，計算機聯鎖設備6站，運輸調度指揮系統安裝8站，信號微機監測系統安裝8站。

在該工程項目施工中，安裝了ZQJ-05道岔缺口監測系統。該系統采用高像素數字攝像頭采集缺口位置圖像，即直接拍攝轉轍機表示桿缺口，從而實現對表示桿缺口偏移量或缺口大小的精確監測。同時，系統還可以把道岔扳動過程視頻、過車時缺口變化狀態視頻及轉轍機的振動加速度、當前缺口位置圖片、缺口位置信息、轉轍機內的溫度、濕度等數據，通過通信線纜傳送到機械室或信號工區值班室內的終端上。通過直播命令，在室內就能非常直觀的看到轉轍機缺口的實時工作狀態。工區維護人員可以隨時查看既往圖像或視頻，為狀態修護提供可靠依據。

2? ZQJ-05道岔缺口監測系統結構

2.1 系統結構

ZQJ-05道岔缺口監測系統主要由缺口監測主機、通信傳輸設備、采集分機、傳感器、電源設備等組成。系統支持電纜（包括1對電纜、2對電纜）或光纖傳輸，可采用混合組網傳輸。

2.1.1 缺口主機

運行系統軟件;接收并存貯轉轍機缺口圖像、視頻、振動加速度、溫度、濕度、油位、油壓等數據;與信號集中監測系統聯網，提供缺口數據和分析結論;用戶可以查看實時圖像、視頻、缺口日圖片、缺口日視頻、扳動后曲線、缺口日曲線、溫度、濕度、振動加速度曲線、油壓、油位曲線等。

2.1.2 主機

接收所有網絡分機或載波分機傳送的數據;每臺載波主機一般有2～4路載波傳輸外線，每臺網絡主機有8～24路外線。外線是指室內分線盤到七方向的干線電纜。

2.1.3 網絡轉換器

主要完成網絡主機與網絡分機之間的通信協議轉換，網絡轉換器距離最遠的轉轍機應不大于500m，網絡轉換器距離主機一般小于3000m（信號電纜必須使用雙絞芯線）。網絡轉換器安裝于缺口主機與網絡分機間，一般固定在七方向固定樁上。

2.1.4 網絡分機

接收缺口圖像傳感器、油壓油位傳感器等的所有數據;通過網絡將數據傳至缺口主機;為缺口圖像傳感器、油壓油位傳感器等提供電源。網絡分機安裝在轉轍機內（根據現場要求，也可以安裝在XB箱內）。

2.1.5 載波分機

接收缺口圖像傳感器、油壓油位傳感器的所有數據;通過載波將數據傳至缺口主機;給缺口圖像傳感器、油壓油位傳感器等提供電源。載波分機安裝在轉轍機內。

2.1.6 缺口圖像傳感器

負責采集轉轍機定、反位缺口位置圖像、視頻信息;將所有數據傳至分機。安裝在轉轍機內。

2.2 系統整體結構圖

結合現場的實際條件，本工程主要采用載波傳輸方案（見圖1），既從轉轍機到機械室只用1對線纜，可以將若干對干線電纜在室內分線盤并聯后接到載波主機外線接口端，但分機總數不可以超過30臺，一般以13臺左右為宜。載波主機一般有2～4路外線接口，可以根據現場情況，分別連接若干組干線電纜。干線線纜同時傳輸AC220V電源和數據，數據傳輸距離大于3000m。

缺口圖像傳感器輪流采集轉轍機缺口位置圖像。轉轍機扳動結束后，采集一幅圖片，作為扳動后的缺口圖像，送至室內缺口主機，作為報警的依據。分機通過判斷轉轍機電機的動作電流，或判斷振動加速度數據超過限值，或接收室內的直播命令，均可啟動攝像頭采集記錄轉轍機缺口視頻。

3? 系統安裝與系統聯調

3.1 安裝現場要求

3.1.1 采用網絡傳輸的安裝條件

從機械室到各轉轍機的電纜盒，有兩對貫通信號電纜芯線，雙絞且絕緣良好。一對用作220V電源線，一對用作通信線。

根據不同類型的轉轍機所需具備的條件不同。

S700K型：利用轉轍機兩側既有的2個M16的孔，其中轉轍機電纜引入側的孔用于電源和通信信號電纜進線，另一側孔用于安裝固定網絡分機，若轉轍機安裝有地線，盡可能移至此處安裝;電纜盒上有不小于φ12mm的孔。

ZYJ7型：轉轍機側面有不小于φ14mm的孔;電纜盒上有不小于φ12mm的孔。

ZD6型：利用轉轍機上既有的進線孔;電纜盒上有不小于φ12mm的孔。

3.1.2 采用載波傳輸的安裝條件

從機械室到各轉轍機的電纜盒，有一對貫通信號電纜芯線，雙絞且絕緣良好。這一對線既是220V電源線也是通信線。

其它條件同3.1.1所述。

3.1.3 電源的要求

分機和缺口圖像傳感器的工作電源，是由室內主機通過外線所提供的，為了保證通信質量和設備安全可靠的工作，必須使用電源屏220V交流隔離電源。

3.2 系統安裝

系統安裝分為缺口主機、網絡轉換器、分機（網絡分機或載波分機）和缺口圖像傳感器的安裝。

主機根據功能的不同，分為網絡、載波、光通信三種類型，外形尺寸基本相同，外線接口不同。

網絡轉換器材質為SMC，根據使用線路（高鐵或普速）不同，使用不同的金屬固定架。

分機外形（固定分機的固定板）根據轉轍機的結構，分為S700K、ZYJ7、ZD6、ZDJ9等幾種類型。

3.2.1 缺口監測主機安裝說明

在信號機械室內，把ZQJ-05道岔缺口監測系統的主機置于配套的機柜內，與保險箱配套使用，機柜內安放隔離變壓器、UPS等配套設備。主機的接地端子必須可靠接地，接地線線徑不得低于1.5mm2。

自保險箱至機械室分線盤的線路需單獨布線，用于網絡分機的布線有兩類：一類是接網絡轉換器的信號電纜，使用16芯雙絞屏蔽電纜線，每臺主機可接8～24路。每8路的線序分別定義為：（1）白、藍，（2）白、橙，（3）白、綠，（4）白、棕，（5）白、灰，（6）紅、藍，（7）紅、橙，（8）紅、綠。屏蔽層在主機一端接地，另一端懸空。第二類220V電源線，使用專用配置的電源線，電源線的規格根據具體情況確定，確保電源線的截面積滿足現場供電使用要求。為了每路網絡轉換器獨立工作，要求每路外線使用一對電源線，自保險箱引出至分線盤（特殊情況下，電源線也可幾路外線共用）。網絡主機與工控機的通信使用IP協議，通過RJ45端口用網線連接（同一機柜內多臺網絡主機工作時，需使用交換機。）。

用于載波分機的線路布線只有一類，既是通信線又是220V電源線，因此需要使用專用配置的2芯雙絞屏蔽電源線。每路外線必須單獨布線，220V電源線無線序要求。屏蔽層在載波主機一端接地，另一端懸空。室內載波主機后面板，根據型號不同有不同數量的外線端口。使用時，根據使用的分機所在線路不同，接入不同的外線端口。載波主機與工控機的通信使用IP協議，通過RJ45端口用網線連接（同一機柜內多臺載波主機工作時，需使用交換機。）[1]。

同一機柜內多臺主機工作時，需使用交換機連接，通過RJ45端口用網線連接工控機。所有進入主機的外線，應在分線盤處先進入防雷單元，以免雷擊。

缺口監測主機硬件及線路安裝完成后，如需和信號微機監測系統聯網，通信可使用網絡或CAN。信號微機監測系統需要配置文件（由于信號微機監測系統有多個生產廠家，每個生產廠家的配置方法不盡相同，此項應由專業人員完成），重新啟動信號微機監測系統主機后，通過信號微機顯示屏上的通信窗口，檢查缺口監測主機是否與微機監測系統聯網成功（網絡或CAN總線是否正常）[2]。

3.2.2 S700K轉轍機 分機與缺口圖像傳感器安裝注意事項

（1）安裝時道岔不能扳動，以防擠手受傷;

（2）所有配線固定時，應保證模塊插頭處不張緊，以防拉斷。固定完畢后，應確保所有配線不能隨意移動，且不得在表示桿的動作范圍內，以防表示桿將其軋斷。

（3）對不常用的螺栓涂防松膠固定。

（4）系統安裝前，必須將所有通往各轉轍機的貫通電纜進行絕緣測試。

（5）電纜盡量與轉轍機粗蛇皮管綁扎在一起，以利保護。

（6）所有線纜防護管的螺母安裝完畢后要緊固，并涂防銹漆。

（7）室內的主機接地端子應可靠接地，ADSL通信線應使用雙絞、屏蔽線，屏蔽層單端接地。

3.3 系統聯調與故障排除

3.3.1 系統聯調

設備安裝完畢，設置完成后通電，進行系統聯調，驗證所有分機和缺口圖像傳感器的各種功能，查看所有轉轍機的缺口圖像、視頻。

根據圖片情況設置相關缺口計算參數，使每一個圖片都能計算出缺口大小并保證定反位判斷正確。

3.3.2 故障排除

系統聯調完成后，在開始運行的一段時間內，很可能會出現部分的缺口報警或者通訊故障。出現故障后，只要仔細查找原因，是較容易解決的;也有一部分故障是現場客觀條件引發的，如渣石松軟造成缺口變化大等，此類報警，只有故障處理完以后才會避免。

4? 效果分析

陽安線使用道岔缺口監測以后，提高了道岔日常檢測的工作效率，減少了道岔故障的發生，更有效的減少了道岔故障對運輸安全的影響。同時，隨著二線的開通，行車密度日益增大，點外上道難度越來越大，道岔日常扳動要點更加困難，道岔缺口監測系統實現對道岔日常工作情況的全方位監控，減小人工日常檢查工作強度，降低檢查人員發生人身安全事故的概率，對推動鐵路管理向智能化發展起重要作用。

參考文獻

[1] 鐵路管理技術規程TG/01-2014[Z].中國鐵路總公司.

[2] 鐵路車站計算機聯鎖技術條件TB/T3027-2015[Z].國家鐵路局.

[3] 鐵路管理技術規程TG/01-2014[Z].中國鐵路總公司.