铁路道岔综合监测系统的施工安装及应用

毛占宏

摘要：道岔综合监测系统是为了避免或减少道岔挤岔、道岔缺口调整不达标或表示杆旷动造成卡口、滑床板有异物磨卡、道岔油量不足等问题造成的影响行车的故障，为减少道岔维管人员的工作量，提高运营效益，该道岔综合监测系统通过阻力、缺口和对道岔各项技术指标的监测， 及时准确的掌握道岔实际工作运行状态，通过对道岔实时数据分析有效的完成了预警功能，真正可以达到防患于未然，提高了道岔状态检修的效率。而且系统室内外各部件安装便捷，不改动原有设备的结构，充分巧妙的利用安全空间进行施工安装。

关键词：道岔综合监测 功能 应用 安装

0 引言

作为铁路工程建设管理单位应该具备长远的战略眼光和超前发展意识，配置设备要逐渐趋于信息化、智能化。以保证列车和线路的运营效率。由于我们公司新建的韩原线为多家民营企业合资修建，目的就是多拉快跑创造最大的效益，时间就是金钱而设备的正常运营才能产生效益，但目前我国大部分车站道岔维修都为故障后的维修，并且道岔的日常维护和故障道岔的维修仍采用传统模式，占用了较多的运营时间。很难适应当前运输快节奏，高效率的需求。所以对铁路的关键设备——道岔，要求日后维护和维修次数越少越好、时间越短越好。所以我公司经董事会研究决定使用目前铁路道岔最先进的监测系统。

通过这次新建韩原线的施工监控及参与系统的安装、调试，对该系统有了一个较详细的了解，以下对该系统的主要功能、应用、施工安装及操作分别论述。

1 系统的主要功能

1.1 直观的缺口（变化）监测

系统通过微型数字图像传感器（安装在道岔表示杆缺口区域），利用特有的图像自动识别和测量技术，计算偏移量数据，实现缺口监测的直观性（避免开盖检查）和准确性。

1.2 准确的力矩（阻力）测量

系统通过对道岔转辙机现场电机端实时的电压电流功率及功率因数参数采集，利用电机力矩和功率模型，计算转辙机输出力矩，并同步给出动作过程输出力矩、电机端电压、电流、功率因数等曲线图，实现力矩测量的准确性和便捷性。

1.3 灵活的告警模式

系统连续监测道岔的工作状态，对道岔的缺口偏移量和输出力矩分别设定预告警值，发生超限即发出告警提示（语音提示与短信通知），提供对道岔进行预防性状态修的必要依据。

1.4 强大的综合分析

系统记录道岔工作过程所监测的数据、趋势、环境参数等信息，实现对道岔工作状态的全方位监测和记录，有助于相关人员进行追踪分析。

1.5 便捷的远程操作

系统通过车站和各级管理终端的内部网络，实现对车站道岔远程监督，实现管理的便捷性和时效性。

2 系统的组成

车站监测系统是铁路道岔综合监测系统的基础部分，车站监测系统可按功能划分为现场设备，传输设备，管理层设备三部分。

现场设备主要由安装于转辙机内部的监测分机模块、微型夜视摄像头、阻力监测模块、液压、液位、传感器等组成，其中监测分机和微型夜视摄像头统称缺口监测模块。

①监测分机

监测分机用于实现转辙机内采集到的视频信息实时压缩编码处理，并通过数据传输通道送至室内监控终端进行图像识别、测量以及视频回放等，实现超限预警。现场采集信息与室内管理设备使用相同时钟源，确保用于分析及后期追溯的数据时间记录正确性，以便于缺口出现问题时维修人员更好的分析。

②微型摄像头

微型摄像头安装于转辙机表示缺口的合理视角位置，并按照系统设置要求实时采集转辙机表示缺口图像，摄像头采用微型夜视高清，镜头防油污、防凝雾。在铁路沿线恶劣的高温、低温、油污、潮湿和电磁干扰的环境中能够良好的工作，具有很强的工作性能。采用螺纹紧固螺纹胶对固定螺丝加固，能抗击列车过车时的强烈震动，摄像头不会因震动脱落造成转辙机卡组。

③液压、液位传感器

对于ZYJ7型转辙机液位传感器安装，只需拧下转辙机自带的油标尺，利用油标尺孔固定液位传感器，安装方便，不许改造转辙机既有的结构。液位传感器测量精度高，实时性好，系统实时检测油量的变化，如油位超出报警下限，会给出报警信息，实现了状态修。现场维护时，也可拔出液位传感器，人为检查油量的多少，操作和油标尺一样简单方便。

液位传感器技术指标如下：

电源：12VDC；

输出：1～5V；

温度范围：-40～70℃；

量程：55mm-160mm；

防护等级IP65。

④阻力监测模块

阻力监测模块由阻力监测盒和电压电流互感器组成。阻力监测模块安装在室外转辙机旁的HZ24盒内，实时采集转辙机动作时电机的动作电压和电流，相比室内采集具有采集精度高，准确反映电机端的线电压和线电流，克服了室内采集不能真实反映转辙机动作电压的缺陷。

3 软件界面

3.1 站场图界面

在站场界面可以直观了解到站场转辙机的分布情况和当前缺口状态。通道转辙机图元的颜色来判断转辙机内缺口的监测状态。红色代表处理报警状态、黄色代表处理预警状态、绿色代表处理正常状态。

3.2 视频图像界面

系统可查看转辙机内部缺口的实时视频、历史视频，并可在查询实时视频时手动立即监测当前缺口的状态。

3.3 综合信息界面

综合信息视图将转辙机中监测的各项指标参数，以报表形式详细呈现。该视图的显示信息列表中，每一条信息对应一个转辙机的内部监控点。条目背景色表示当前的状态。

3.4 信息统计

系统对缺口信息、温湿度信息、振动加速度信息等进行分类、分析、处理并存储，信息存储周期不小于90天。维护人员可随时查询相应历史信息。

4 查询曲线

4.1 缺口曲线

查询一段时间内某个转辙机的缺口大小曲线。选择要查询的道岔和转辙机，输入查询的开始和结束时间，点击查询按钮，系统会查询此段时间内该转辙机的缺口大小数据，并以曲线的形式显示。定位为蓝色，反位为绿色。

4.2 液压曲线

可以查询一段时间内某个液压转辙机动作的液压曲线和动作曲线。选择要查询的道岔和转辙机，输入查询的开始和结束时间，点击查询按钮，系统会查询此段时间内该转辙机动作时的液压数据，并以曲线的形式显示。

4.3 油位曲线

选择对应的转辙机和查询时间段，可查询液压转辙机油缸内历史的油位变化曲线。

5 施工布置

典型施工布线示例：

系统线缆敷设示意图（图1，图2）：

说明：分线盘到室外7方向盒需2对芯线，7方向盒到室外数据传输单元（室外设备箱）需12芯电缆，7方向盒到转辙机的终端盒采用总线连接，每条总线建议不超过16台转辙机，总线使用1对电缆，终端盒到转辙机采用抗电磁干扰的双绞型屏蔽软电缆。转辙机距离室外数据传输单元小于500m，室内至转辙机最大距离不超过3km。

6 结束语

本系统应用于新建韩原线后，其特有的缺口图像和现场阻力实时同步监测功能，可较全面、实时掌控道岔实际运用状态，提前预警各项参数变化趋势和异常，克服人工定期巡视无法实现的实时性和趋势预警，大量减少道岔设备故障，提高运输效率，保障行车安全。

车间及工区维护人员和远程电务段调度均可查询各道岔转辙机设备状态，对超限预警的转辙机状态进行分析判断，可基本代替人工日常室外巡视，提高工作效率，大幅减轻人员劳动强度，大幅提高人员劳动安全性。

通过本系统查询分析道岔数据，可有效判断道岔运用状态，大量减少实际开箱检查次数，提前修正趋势预警的设备，延长设备使用寿命，同时也为公司达到了节支降耗的目的。