高速鐵路道岔狀態(tài)控制探討

鄭 燁 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海高鐵維修段

道岔設(shè)備是鐵路信號專業(yè)的主要設(shè)備之一，是保證行車安全和提高運(yùn)輸效率的重要手段。道岔設(shè)備故障會對鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩托十a(chǎn)生較大的影響，隨著我國高速鐵路運(yùn)營里程的逐年增加，調(diào)整好高速鐵路道岔設(shè)備狀態(tài)，降低道岔設(shè)備故障率就會對高速鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的安全和效率產(chǎn)生積極的影響。

道岔設(shè)備轉(zhuǎn)換過程是轉(zhuǎn)轍機(jī)的輸出力克服道岔轉(zhuǎn)換阻力做功的一個過程。當(dāng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的輸出力大于道岔轉(zhuǎn)換阻力，道岔設(shè)備就能正常轉(zhuǎn)換；當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換阻力大于轉(zhuǎn)轍機(jī)的輸出力，道岔設(shè)備就不能正常轉(zhuǎn)換，也就是常說的道岔卡阻故障。道岔轉(zhuǎn)換阻力不是一成不變的，會隨外界環(huán)境變化和設(shè)備狀態(tài)變化而變化。調(diào)整好道岔設(shè)備狀態(tài)適應(yīng)外界環(huán)境變化使得道岔轉(zhuǎn)換阻力調(diào)整至最小，道岔設(shè)備能正常轉(zhuǎn)換，就成了信號維修工作的重中之重。

在鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)中，道岔動作功率曲線能較好的反映每次道岔動作的轉(zhuǎn)轍機(jī)的輸出力；信號年度維修工作中有道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換力測試和道岔設(shè)備季節(jié)性調(diào)整這兩項工作，將這兩項工作與道岔動作功率曲線這項指標(biāo)有機(jī)項結(jié)合，就能起到事半功倍的效果。

下面就現(xiàn)場車間、工區(qū)對道岔設(shè)備（以S700K五機(jī)牽引道岔為例）狀態(tài)控制進(jìn)行探討。

1 季節(jié)性控制

江浙滬地區(qū)一年四季的氣溫跨度一般情況下是從零下十度到零上四十?dāng)z氏度，幅度在50攝氏度左右，在季節(jié)交替時期及時調(diào)整好道岔設(shè)備的狀態(tài)適應(yīng)外界環(huán)境的變化就顯得尤為重要。從往年的維修經(jīng)驗總結(jié)得到：每年5月中下旬的春夏之交和11月中下旬的秋冬之交是對道岔狀態(tài)進(jìn)行季節(jié)性調(diào)整的最佳時機(jī)。

首先，在安排年度重點工作時，就可以把道岔轉(zhuǎn)換阻力測試列為5月份重點工作、把道岔安裝裝置應(yīng)力放散列為11月份重點工作。在相應(yīng)的月份組織現(xiàn)場車間、工區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的測試，然后對測試數(shù)據(jù)組織進(jìn)行分析，由數(shù)據(jù)分析結(jié)果來指導(dǎo)調(diào)整工作。

舉例如下：

（1）在5月份使用轉(zhuǎn)轍機(jī)拉力測試儀對每組道岔每個牽引點的拉力進(jìn)行測試，此時測出的轉(zhuǎn)轍機(jī)拉力基本就是該牽引點的轉(zhuǎn)換阻力，再根據(jù)《高速鐵路信號維護(hù)規(guī)則》中S700K道岔額定轉(zhuǎn)換力標(biāo)準(zhǔn)，把道岔各牽引點轉(zhuǎn)轍機(jī)的額定轉(zhuǎn)換力的1/2作為標(biāo)準(zhǔn)來篩選不良數(shù)據(jù)（見圖1道岔轉(zhuǎn)換阻力測試統(tǒng)計分析表）。

（2）對存在不良數(shù)據(jù)的道岔進(jìn)行應(yīng)力放散、重點綜合整治，主要是消除道岔的別、磨、頂、卡、扭及結(jié)合部病害，然后再次對不良數(shù)據(jù)處所進(jìn)行測試，直至測試數(shù)據(jù)符合要求。

圖1 道岔轉(zhuǎn)換阻力測試統(tǒng)計分析表

（3）在把道岔各牽引點的拉力整治到符合要求的同時，

在鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)中把當(dāng)時的道岔動作功率曲線設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)功率曲線，以便于在日后的工作中對道岔的狀態(tài)進(jìn)行比較，從而掌握道岔的即時狀態(tài)（見圖2道岔功率標(biāo)準(zhǔn)曲線設(shè)置）。

圖2 道岔功率標(biāo)準(zhǔn)曲線設(shè)置

同理，11月份的道岔安裝裝置應(yīng)力放散工作也可以根據(jù)設(shè)置好的各牽引點的標(biāo)準(zhǔn)曲線，來判斷使用中每組道岔每個牽引點的狀態(tài)，再對道岔的安裝裝置（主要是鎖閉框、鎖閉鐵）進(jìn)行應(yīng)力防散，消劣提良，以適應(yīng)環(huán)境溫度的變化。

2 缺口控制

高速鐵路道岔設(shè)備的維修通常在夜間天窗時段進(jìn)行，這時候的環(huán)境溫度是一天中的低溫段，而設(shè)備在白天運(yùn)用時所處的環(huán)境溫度則處于一天中的高溫段，最大溫差可達(dá)20攝氏度左右，道岔缺口的日變化量達(dá)到1 mm以上甚至更高。這時，在進(jìn)行維修調(diào)整作業(yè)時，可加入一定的預(yù)調(diào)整量來解決，以提高設(shè)備的安全冗余。

舉例如下：

圖3 道岔缺口預(yù)調(diào)整前

圖3中該道岔定位缺口都是居中調(diào)整，未加入預(yù)調(diào)整量，在下午14：00時定位缺口值已基本觸及預(yù)警線，若晝夜溫差再加大或道岔狀態(tài)再稍有變化，則該道岔就會有故障的可能。通過道岔缺口視頻系統(tǒng)觀察到定位缺口日偏移量達(dá)到1.2 mm左右，此時可在天窗調(diào)整道岔缺口時加入日偏移量的50%進(jìn)行預(yù)調(diào)整，道岔定位缺口日偏移量仍然是1.2 mm，但離上下預(yù)警線較遠(yuǎn)，安全冗余度相對較高，效果如圖4。這樣就基本能保證在一個維修周期內(nèi)（甚至更長的周期內(nèi)），道岔缺口狀態(tài)始終在可控范圍內(nèi)，提高了設(shè)備安全冗余度。該牽引點的反位缺口日偏移量很小，可居中調(diào)整。

圖4 道岔缺口預(yù)調(diào)整前后

3 日常控制

工區(qū)、車間的集中監(jiān)測系統(tǒng)瀏覽人員每天進(jìn)行監(jiān)測調(diào)閱時，勾選標(biāo)準(zhǔn)曲線與當(dāng)日曲線進(jìn)行比對。當(dāng)發(fā)現(xiàn)即時的曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線有動作時間變化、功率變化、曲線形態(tài)變化時立即匯報工長、車間，進(jìn)而可采取進(jìn)一步措施。

工區(qū)、車間根據(jù)當(dāng)日道岔功率曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線的變化情況與道岔缺口日偏移量情況，及時列出當(dāng)天天窗作業(yè)重點項目或整治重點，做到有的放矢。在天窗時間段，現(xiàn)場作業(yè)組維修人員與微機(jī)監(jiān)測瀏覽人員進(jìn)行互動，對作業(yè)組在維修過程中調(diào)整過的設(shè)備重點進(jìn)行監(jiān)測、監(jiān)控，給出相關(guān)設(shè)備調(diào)整前后監(jiān)測數(shù)據(jù)、對重點事項進(jìn)行詢問，從而把道岔的狀態(tài)控制在安全冗余度較高的可控狀態(tài)。

季節(jié)性控制、缺口控制、日常控制等手段，都是以實際運(yùn)用數(shù)據(jù)為依據(jù)來及時掌握、控制道岔的狀態(tài)，在降低道岔設(shè)備的故障率上，能起到較好的積極的作用。但在這個過程中耗費了大量的人力，長時間地進(jìn)行了大量的信號集中監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，不符合優(yōu)質(zhì)高效的原則。在基本實現(xiàn)數(shù)字化的基礎(chǔ)上，對鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行優(yōu)化，就基本能實現(xiàn)初步的智能控制。

4 智能控制

圖5 道岔智能報警

在鐵路信號集中監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)置好標(biāo)準(zhǔn)功率曲線后，再對集中監(jiān)測軟件進(jìn)行局部優(yōu)化，對道岔每個牽引點在其原有動作時間上增加0.3 s作為道岔動作超時報警的上限值，一旦有動作時間過長的道岔信號集中監(jiān)測系統(tǒng)將自動給出二級聲光報警；對標(biāo)準(zhǔn)功率曲線設(shè)置增加80 W～100 W的上限，超出上限即自動給出二級聲光報警，對道岔動作曲線突變、隱患信息提早發(fā)現(xiàn)作用明顯，極大地提高了問題捕捉的能力，實現(xiàn)了一定的智能控制。效果見圖5道岔智能報警。

隨著我國高速鐵路的大量開通運(yùn)營，高速鐵路信號設(shè)備維修工作也必將走向數(shù)字化、智能化，達(dá)到精益、高效的效果。