道岔融雪系统的系统软硬件设计研究

刘 泱

（朔黄铁路发展有限公司 河北肃宁 062350）

随着冬季雨雪的降临，由于道岔处的冰雪冻结，存在着意外事故、设备故障等危险。而道岔融雪系统通过提供适当的热量，防止冰雪冻结的产生，减免危险的发生。

1 道岔融雪系统介绍

1.1 系统各部分组成

（1）远程控制中心。远程控制中心一般设在铁路局调度中心，主要由服务器、网络设备、电源、电磁干扰防护设备组成。主要功能是实现对已装有电加热道岔融雪系统的各车站的道岔融雪情况进行远程监控和管理。

（2）车站控制中心。车站控制中心一般设在车站运转室，主要由工业控制计算机、网络设备、电源、电磁干扰防护设备组成。用于对本站道岔融雪设备进行监控和管理，并与远程控制中心进行通信，接受远程控制中心的管理和访问。

（3）电气控制柜。当采用集中控制时，控制柜安装在道岔旁；当采用分控制时，控制柜安装在车站机械室。用于控制现场道岔加热系统的启停、信息采集、运行状态监测及参数设置等。

（4）隔离变压器。道岔两侧的加热电路不应共用隔离变压器次级的同一线圈，这样可以实现供电电源、各组道岔加热元件以及每组道岔不同轨道间

的电气隔离，保证轨道电路正常工作和人身安全，同时避免系统一部分电路发生故障时对其他电路产生影响。隔离变压器安装在道岔旁。

（5）电加热元件。电加热元件是直接给道岔进行加热的设备。根据道岔类型，每组道岔配置4—24根，安装于加热道岔的尖轨段基本轨轨腰内侧，采用其配套的专用卡具固定。

（6）环境检测装置。环境检测装置由轨温传感器和雨雪传感器2部分组成，轨温传感器安装在电气控制柜所控制的最近加热道岔的基本轨轨底，用于实时监测钢轨温度。雨雪传感器安装于机械室周围，用于监测天气降雪情况。

1.2 电加热道岔融雪系统控制模式分类

控制方式分为自动控制模式和手动控制模式。手动控制模式优先，处于手动控制模式时，自动控制无效。控制方式还分为远程控制模式、车站控制模式和现场控制柜控制模式。

（1）手动控制模式。系统通过直接驱动电气控制柜中若干回路对应的交流接触器的开启或关闭，启动对应回路电加热元件进行加热或停止加热。

（2）自动控制模式。雨雪和轨温传感器将采集的雨雪信息和轨温信息通过信号电缆上传给电气控制柜内的主控制单元，主控制单元对传来的信息进行分析处理，当信息满足有雪且温度低于预设定的下限值时，主控制单元通过输出电路控制道岔的加热电路启动加热，此时温度传感器仍在不断的采集轨温，当轨温高于预设定的上限值时，停止加热。

（3）远程控制模式。远程控制中心通过车站机械室光纤网络与车站控制中心进行信息交换，车站控制中心实时将所监控范围内的信息（电气、环境参数、故障信息、系统记录）打包上传给远程控制中心，远程控制中心也可以通过人机界面直接对电气控制柜的主控制单元进行操作控制。

（4）车站控制模式。车站控制中心通过通信协议与电气控制柜主控制单元进行信息交换。电气控制柜实时将本控制柜所监控范围内的信息打包上传给车站控制中心，车站控制中心也可以通过人机界面对电气控制柜主控制单元进行操作控制，并将操作信息上传到远程控制终端。

（5）现场控制柜控制方式。打开控制柜直接对交流接触器等电气元件本身进行操作以启动相应的回路，该模式常用于现场排除故障或维护。

（6）需要注意的几个问题是：①各级均应能完成有关参数设定，加热电路特性测试，启动和关闭系统，有选择地启动或关闭某一加热电路；②不论系统处于任一工作方式时，3级均应能实时监视到系统运行信息；③在操作优先级中，现场控制方式优先级最高，远程控制模式级别高于车站控制模式；④控制中心设备故障不应影响车站融雪系统正常工作，车站融雪设备故障不应影响控制中心正常工作，单路故障不应影响其他电路正常工作。

2 道岔融雪系统功能划分

2.1 融雪系统功能划分

融雪系统功能包括：轨温信息的采集；智能表信息的采集；断路器状态的采集；交流接触器状态的采集；加热回路控制；融雪信息存储；融雪信息报警和显示；融雪历史信息查询。

2.2 轨温信息采集

（1）功能描述。轨温信息采集主要是采集实时的钢轨温度信息，为加热控制提供基础数据。

（2）功能实现。每个轨旁电气控制柜配置一个轨温传感器，由PLC对其进行采集。车站控制终端按照轮询的方式按一定时间间隔（视该控制柜所属串口挂载PLC数目而定）对每个PLC发送信息采集命令，然后由PLC通过RS485总线将轨温信息上传给车站控制终端，再由车站控制终端上传给。分别在车站控制终端和进行显示和存储。

2.3 智能表信息采集

（1）功能描述。智能表信息采集主要采集实时加热回路电压、电流、电能等信息，为融雪系统的显示和报警提供基础数据。

（2）功能实现。智能表信息采集的信息如下：

支持融雪系统对电流报警、电压报警和功率报警的采集，包括采集实时的三相电压值（单位0.1V）、三相电流值（单位0.1A）和功率值（单位0.01W）。

车站控制终端按照轮询的方式按一定时间间隔（视该控制柜所属串口挂载PLC数目而定）对每个PLC发送信息采集命令，然后由PLC通过RS485总线将智能表信息上传给车站控制终端，再由车站控制终端上传给。分别在车站控制终端和进行显示和存储。并在车站控制终端进行判断，超出阈值则报警。

2.4 断路器状态采集

（1）功能描述。断路器状态采集主要采集各加热回路中断路器的闭合情况，为融雪系统的显示和报警提供比对数据。

（2）功能实现。轨旁电气控制柜的PLC通过轮询的方式获得12路加热回路的断路器信息。开机情况下，断路器应始终处于闭合状态。车站控制终端按照轮询的方式按一定时间间隔（视该控制柜所属串口挂载PLC数目而定）对每个PLC发送信息采集命令，然后由PLC通过RS485总线将智能表信息上传给车站控制终端，再由车站控制终端上传给。分别在车站控制终端和进行显示和存储。并在车站控制终端与实际加热状况对比判断，如果不符合则报警。

2.5 交流接触器状态采集

（1）功能描述。交流接触器状态采集主要采集各加热回路交流接触器的闭合情况，为融雪系统的显示和报警提供比对数据。

（2）功能实现。轨旁电气控制柜的PLC通过轮询的方式获得12路加热回路的交流接触器信息。加热时交流接触器闭合，加热回路电路导通。车站控制终端按照轮询的方式按一定时间间隔（视该控制柜所属串口挂载PLC数目而定）对每个PLC发送信息采集命令，然后由PLC通过RS485总线将智能表信息上传给车站控制终端，再由车站控制终端上传给。分别在车站控制终端和进行显示和存储。并在车站控制终端与实际加热状况对比判断，如果不符合则报警。

2.6 融雪信息存储

（1）功能描述。融雪信息存储是指在或者车站控制终端的数据库中存储由各轨旁电气控制柜上传来的各类信息。

（2）功能实现。融雪信息存储：①存储时间为90天；②数据库采用Microsoft SQL Server 2005。

2.7 融雪信息报警和显示

融雪信息报警和显示是指车站控制终端处理上传的数据，通过和阈值进行比较实现报警。

2.7.1 报警

（1）车站控制终端与轨旁电气控制柜通信中断报警：在车站控制终端按照一定时间间隔轮询各轨旁电气控制柜的PLC，三次收不到PLC回复信息则进行通信中断报警。

（2）加热信息报警：功率上下限报警、电压上下限报警、电流上下限报警、频率上下限报警、交流接触器故障报警、断路器故障报警（具体报警阈值可在配置文件中设置）。

3.7.2 显示

融雪系统信息显示包括在显示和在车站控制终端显示。具体内容包括：

（1）与车站控制终端通信状态及报警。

（2）车站控制终端与PLC通信状态及报警。

（3）各轨旁电气控制柜加热信息，包括：电流、电压、频率、电能、功率、断路器状态、交流接触器状态、柜门开关状态、回路使能状态等及报警。

（4）站场图显示轨旁电气控制柜安装位置，柜门状态，道岔加热状态等。

3 结语

道岔转换是否能够正常则是影响铁路运输效率的关键，而且有可能对行车安全造成一定的影响，甚至影响乘客的人身安全。所以电加热道岔融雪系统在铁路行车系统里的地位也是至关重要的，而随着科技的发展，道岔融雪系统也在一步步的改进，以便更好的为铁路行车安全做出贡献。