道岔監測系統

楊金永

【摘 ?要】鐵路信號設備的可靠性和安全性對列車的正常運行有著重要意義，道岔設備又是信號設備中最薄弱的部分，根據近年來天津電務段故障類型統計道岔故障占到所有故障的一半左右，道岔信號設備養護工作又是現場工區主要工作內容。由此可以看出道岔維修的質量是影響鐵路安全運行的重要因素，本文首先介紹了道岔維修現狀和存在問題，其次介紹了國內外道岔養護現狀即發展現狀，最后提出了提高道岔養護質量的幾種方法并重點指出了道岔實時監測系統的重要性，同時道岔檢測系統也將成為我國既有線路改造的重點和發展趨勢。

一、當前道岔檢修模式

1.1既有線路工區的檢修模式

既有線路工區，目前的工區一般做法是，出工前查看在監測機岔的動作曲線和電壓電流值，如果有異常則重點看，而通常情況下則是對全場道岔定期進行開蓋人工測缺口開口，試“二四毫米”，這種模式可以檢查出道岔不良，但工作量大，導致檢查周期長，特別是繁忙節假日期間天窗點給的少或直接取消，期間工區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

在鐵路向高速運營和中載運行的大背景下，我國近年來大量的新建高速鐵路和客運專線陸續投入使用，特別近年來中國鐵路北京局集團公司的石濟客專投入運營，我段的運營里程進一步增加，管轄范圍的信號設備增加了兩個中繼站，一個陵縣線路所和德州東站石濟場，新成立工區一個。

德州東石濟場的正線道岔設備均為ZYJ7設備，裝有采用圖像處理技術的缺口檢測設備，天窗點前可以根據檢測反應的情況，有針對性的對道岔進行“調口調力”，同時作業時采用電動工具大大提高了工作效率。但是，這種檢測技術存在以下幾點不足之處：1、缺口檢測的實時性差;2、轉轍機內部的檢測攝像頭遮擋了之前人工測量缺口通道;3長期使用油污遮擋白色基準線會導致精度下降，無法看清缺口直接影響缺口大小計算。

二、國內外道岔檢測技術的發展現狀

1.2國外道岔檢測技術現狀

國外在道岔檢測方面起步較早，同時國外也十分重視鐵路道岔狀態的檢測，尤其德國和法國在道岔實時監測方面都到達了較高的水平。檢測系統在在很大程度上代替了人工測量。

法國道岔檢測技術能夠對道岔的最小輪緣槽、密貼間隙、轉換力、動作桿位移、鋼軌溫度等參數進行實時監測。通過相應軟件的處理獲得道岔的實時狀態，為鐵路道岔的維護和使用提供數據支持 。

德國鐵路道岔監測系統監測道岔尖軌位置，轉轍機的電流、電壓，各牽引點的轉換力、轉換時間，最小輪緣槽，鋼軌縱向力，鋼軌溫度，加熱裝置。該系統安裝與道岔沒有機械連接裝置，不會影響道岔使用，道岔監測的數據通過網絡傳送到維護中心并同步監測信號系統。

2.2國內應用現狀

我國內道岔檢測技術的研究起步晚，尤其既有線路缺少一種實時有效的道岔監測系統，目前我國以信號微機監測系統為主，但道岔狀態的監控只是此系統中的一部分，且只能監測道岔動作電流和時間的關系曲線圖以及室內道岔所表示的電路狀態等非常少量的參數，高鐵和新建的客運專線雖然有道岔缺口檢測系統，但也存在諸多問題，無法及時、準確地對道岔尖軌密貼，尖軌爬行，道岔轉轍機的轉換力，鋼軌的橫向、縱向位移和鋼軌的振動加速度等狀態進行監控。而現場中機械故障占道岔故障絕大部分，而國內道岔的現場檢測還停留在人工定期巡檢的。隨著我國新建鐵路的陸續開通和路局公司制的改革，道岔綜合檢測系統對提高電務工務道岔檢修水平，實現有針對性的檢修和提質增效有著重要意義。

三，道岔檢測系統探討

隨著鐵路現代化的快速建設和高鐵的快速發展，鐵路線路日益繁忙，尤其我段管轄范圍內的京滬高鐵，和京滬普速鐵路，其中京滬高鐵車次密度已接近飽和，京滬鐵路貨運也日益繁忙，檢修天窗點無法充分兌現，尤其是節假日期間直接取消天窗點，在這樣的形式下傳統的天窗點上道檢修模式很難滿足未來鐵路的發展，而客運的高速化和貨運的重載化對道岔設備的穩定性提出了更高的要求，有效地利用缺口監測裝置及時根據環境溫度、 缺口狀態及道岔使用狀況做好道岔缺口預調，最大限度降低道岔卡缺口故障、 減少對行車干擾已成為現場道岔維護的重要技術手段之一。目前常見的道岔缺口監測有兩種，即圖像式缺口監測和非圖像式缺口監測，圖像式能夠直觀地反映缺口的實際狀態。

3.1圖像式轉轍機缺口監測

圖像式缺口監測系統采用高像素紅外攝像頭來采集轉轍機表示桿缺口位置圖像，由計算機對原始圖像進行處理和特征參數提取、 計算，從而對缺口大小進行精確監測。同時缺口監測系統還可以把道岔扳動過程、 過車時缺口變化狀態及轉轍機的振動加速度、 當前機內的溫度、 缺口位置圖片、 缺口位置信息、 濕度等數據，傳送到終端上。 通過室內終端及時將這些影響道岔狀態的因素提供給工區值班人員，及時掌握道岔與外界因素之間的關系。 從而在天窗點可以進行針對性的檢修作業，以即將開通的石濟客專缺口檢測系統即為圖像式缺口檢測系統為例，轉轍機型號為ZYJ7。

3.1.2缺口監測優點分析

（1 ）圖像式缺口監測可以直觀地反映轉轍機缺口狀況，避免現場反復開蓋檢查，降低現場勞作效率。

（2） 具備回放功能，尤其晝夜溫差較大時，該功能為道岔的預調提高了可靠的依據，可以隨時調取不同時間、 環境因素下的道岔缺口狀況。同時針對高鐵檢修作業中無法白天上道這一特點提供了參考依據，及時根據缺口大小進行預調。

（3）圖像式可以實時監測環境信息，準確反映道岔缺口隨環境溫度的變化情況。以往道岔調整多根據經驗進行判斷，對道岔缺口的變化規律掌握不準確且因人而異，極易導致預調錯誤，通過缺口監測的實時監控可以及時掌握道岔隨季節溫度、 列車通過數量等因

素對道岔缺口的影響，及時掌握變化規律，對道岔進行預調，降低道岔故障的發生。

3.1.2 圖像式缺口監測缺點分析

（1 ）實時性差：圖像式缺口監測數據傳輸量比較大，傳輸數據量大，極易造成調看速度慢甚至設備死機，尤其在據更新時影響正常調看。

（2 ）圖像式缺口監測對于ZYJ7轉轍機直觀性差，無法直觀看出的實際值，需要定期不斷地進行校核。

（3 ）易受外界影響，轉折機內部的基準線易受污漬的影響，造成判別錯誤，同時圖像式缺口監測反映出的是計算機內部邏輯計算后的值，而不是實際值，當外界因素影響造成誤判時，易導致缺口值的誤判。

3.2圖像式缺口監測的適用原則

由于S700K轉轍機缺口非常直觀，即基準線在缺口中間就表示缺口合適，因此圖像式缺口監測系統更適用于S700k轉轍機，不需要復雜的圖像處理，原始圖像就可以看出缺口是否合適，而實時性也更好。

而對于ZY系列的轉轍機，缺口在隱蔽位置不直觀的，雖然在轉轍機外部有缺口檢查窗口，但外檢查窗口準確性差，現場工區仍以打蓋查看轉折機內部缺口為主，為此我們可以從兩方面入手，一是與專用的缺口測量技術相結合，例如長莊站試點的非圖像式缺口檢測系統。二是設置可靠的外部檢查窗口。

結束語：缺口是道岔維修的重要技術指標，缺口監測系統是道岔綜合檢測系統的重要一部分，隨著全路公司制的改革，工務和電務等維修單位的聯系日益密切，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量提高設備質量，是我們這代鐵路人要思考的問題！

（作者單位：中國鐵路北京局集團有限公司天津電務段）