道岔终端位置检测装置

道岔终端位置检测装置是道岔安全系统的重要组成部分。道岔安全系统由牵引装置（用于控制）、锁闭装置（用于机械固定）、检测系统（用于位置检测）和信号系统（用于位置报告）组成。此外，还有其他简单装置（如带有旋转信号机的转辙机座），以及用于高速铁路、可配备各种附加设备（如诊断系统）、可进行加密数据传输的高性能系统作为辅助。其中，检测系统包括转辙器尖轨或活动辙叉位置检测装置，以及道岔活动部件后部区域（至固定点）检测装置。道岔活动部件后部区域的检测装置称为道岔终端位置检测装置，其主要任务是在转辙期间识别异物;而尖轨的关键区域通常由转辙机的尖轨锁闭检查触头来检查，这些触头与转辙机锁闭装置协同工作，并通过安全电路与道岔终端位置检测装置配合使用。如果道岔上未裝配带有集成式尖轨锁闭检查触头的转辙机，则由道岔终端位置检测装置执行此任务。在这种特殊情况下，道岔终端位置检测装置必须满足道岔活动部件尖端处更精确的检测要求。

1 发展背景

20世纪80年代，奥地利要求将列车最大允许运行速度提高到160 km/h;同时，也要求提高道岔曲股处的最大允许运行速度。为此，从1988年起，奥地利联邦铁路公司下属基础设施子公司（?BB-Infrastruktur AG）开始使用60E1钢轨型材制成的道岔。这些道岔由voestalpine Weichensysteme GmbH公司开发和交付，最初采用刚性辙叉，最大允许速度为200 km/h。

为满足当时的安全要求，在具有较大曲股半径的道岔上，?BB-Infrastruktur AG将牵引点（尖轨中部锁闭装置）的数量增加到最多3个，并通过1个安装在第1牵引点（尖轨尖端锁闭装置）的转辙机操作该道岔上的所有转辙机。转辙机一般都设计有集成式尖轨密贴检查装置，以此检查道岔尖轨尖端部的关键区域。但由于各种影响因素，如各牵引点之间的距离、转辙机施加的牵引力，以及道岔尖轨的材料质量、横截面和截面模量，必须使用道岔终端位置检测装置在各个牵引点之间的区域中检查道岔尖轨的正确位置。由于道岔终端位置检测装置接入了四线制道岔电路中，因此其开关状态可以传输到道岔安全系统中。

1991年，?BB-Infrastruktur AG试用了第1批带有活动辙叉的道岔，并随后将正线的最大运行速度提高到250 km/h。无论道岔的安全系统配置如何，都需要使用各种型号的道岔终端位置检测装置对道岔尖轨位置进行附加检查。

2 道岔终端位置检测装置简介

为确保道岔活动部件处于安全位置，必须使尖轨或辙叉上的每个点与基本轨之间都保持精确定义的距离。道岔终端位置检测装置则用于检测此距离，以使道岔部件处于其应在的位置，并安全、经济、高效地发挥作用。由于采用的技术不同，道岔终端位置检测装置一般分为以下2类：①带机械触头（慢动作触头和速动开关）的检测装置;②带感应式接近开关的检测装置。

在一年中温度变化大、振动负荷大且有灰尘、湿气、雪、冰等多种影响因素的环境中，带机械触头的检测装置仍是目前最简单、最成熟的技术装置（图1）。虽然带感应式接近开关的检测装置正在不断发展，但在这种极端环境下仍无法取得令人满意的效果。

影响安全检测准确性的因素，除了检测装置类型之外，还有检测装置在道岔区域内的安装位置，以及检测装置的触头设置（是否设置到最佳开关位置）。

由于本文主要介绍EPD 4.0的属性和功能，因此下面仅对带机械触头的检测装置原理进行说明。这种道岔终端位置检测装置一般由连接活动道岔部件的机械装置以及连接检测触头的机械传动链组成。检测触头的作用是在预定位置形成监控电路，而触头设计对于整个系统和监控电路极为重要。如上文所述，可将触头设计为慢动作触头或者速动开关。为确保电路安全，触头的设计必须能够清楚地反映所需的开关状态或故障状态。动作电流开关（如四线技术中）需要采用具有强制断开触头的速动开关。

每种触头设计都有其优点和缺点。比如，已发展成熟的电气转换开关具有断开时燃烧损失低的优点，但缺点是开关滞后。开关滞后会影响开关触头闭合及断开的精度。当在道岔活动部件尖端处使用此类开关时，这种影响尤其显著，因此，电气转换开关在此处不能满足安全断开时的极高精度要求。

在监控电路中，并非每种产品组合都能产生良好的整体效果。因此，设计者的任务是根据铁路管理部门的规定、现有基础设施及管理流程现状，对道岔终端位置检测装置及其触头的使用作出调整和优化。

3 EPD 4.0 检测器

EPD 4.0是voestalpine Signaling Zeftweg GmbH开发出的、用于检测道岔活动部件的独立道岔终端位置检测装置。该检测装置采用了模块化系统设计。其触头的设计方式使其可用于许多高可用性的监控系统中，成为这些系统的重要组成部分。

EPD 4.0非常小巧，总质量约为7 kg;由于质量小，因此对紧固件几乎没有动态影响。该检测装置可安装在轨枕端部、相邻轨枕之间或者基本轨的轨腰上，不会超过现有常规轨枕的长度范围。这使其非常适合于“预装道岔”或作为加装设备。图2为其在非常狭窄空间中进行的加装。

该检测装置易于操作，仅通过几个检测步骤，即可确定紧固件是否处于良好状态。如果由于钢轨状态变化而需要矫正开关点，也只需要简单的几步。而且2 个开关点均能够通过可外部调节的螺纹无限调节。

EPD 4.0的另一个特点是盖板上有检视孔，因此无须卸下检测装置盖板，便可通过检视孔查看开关执行器的状态和开关触头的位置。

此外，EPD 4.0还可以配置连接其他检测仪的插头，以便通过该设备查询开关位置（图3）。

所有型号的EPD 4.0检测装置都具备这些基本属性。该检测装置由于具有较小的质量和特殊的设计细节，非常便于安装和维修人员使用。

4 EPD 4.0 的开关触头

EPD 4.0有4种型号，即EPD 4.0基本版、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型，其系统模块如图4所示。EPD 4.0的基本版和Ⅱ型版本基于铁路行业常用的速动开关，特别适用于四线技术。而Ⅲ型和Ⅳ型则与之不同。为了能够将EPD 4.0应用在岔尖上，voestalpine Signaling Zeftweg GmbH为 Ⅲ 型和 Ⅳ 型开发了特殊的转换触头，以确保其能够强制断开。触头由弹簧开关和触桥组成，弹簧开关是外壳上触头支架的一部分，触桥通过形状配合连接与道岔活动部件连接（图5）。道岔部件的异常活动就会使触头断开。

慢动作触头的优点在于可以非常精确地强制断开，但缺点是只能长时间开关较低功率电路，因此不适用于长期开关动作电路。由此可知，该触头最好用于与动作电路分开的监控电路。

由于采用模块化、多样化设计，EPD 4.0可在多种情景中应用。下面展示2个应用示例。

（1）示例 1。列车将按规定以约10km/h的速度驶过道岔，而道岔尖轨与基本轨之间的间隙可能≥7mm，而不是规定的4mm。当列车驶过时，尖轨尖端可能受损;这种损伤非常危险，因此必须立即对此种状态进行矫正。通过安装 Ⅲ 型或 Ⅳ 型检测装置，并与信号机形成1个简易安全电路，便可以确保尖轨位置在规定范围内，并排除>5mm的间隙。因此，列车可以40km/h及以上的速度通过道岔，而且不会发生尖轨损坏的危险。

（2）示例2。操作员想延长检查时间间隔。检查间隔短可确保尽早发现问题。延长检查间隔会增加道岔发生较严重损坏的风险。通过将检测装置安装在正确位置，并正确使用它们，可以创建1个安全系统，从而达到延长检查间隔的目的。

EPD 4.0的开发目标是为尽可能多的用户提供解决方案以满足其需求，并在基本模块的基础上尽可能全面地利用所需接口（图6）。

5 应用实例

自2015年8月起，道岔终端位置检测装置EPD 4.0已应用在?BB的线路网络中。随着应用经验的积累，公司对EPD 4.0做出了一些优化，实现了高可用性和高稳定性的目标。自2018年9月以来，该检测装置也安装到因斯布鲁克（Innsbruck）的多家公共交通公司的线路上（图7）。在澳大利亚、土耳其和美国也进行着多项测试（图8）。

实践证明，EPD 4.0是一个简单而强大的系统。

6 结论

道岔终端位置检测装置是整个安全系统必不可少的重要组成部分。列车运行速度的提高以及由此出现的更大道岔，要求在多个牵引点上对道岔活动部件（尖轨、尖端细长的活动辙叉）进行全面检查，除了检查其形状配合连接的紧固性之外，还要密切监控其位置。

目前，铁路行业对室外设施提出了安全、可用性高和节约资源的要求。为此，必须对其进行周密的规划，考虑到各种基本细节，并确保需长期使用的部件具有非常高的质量。EPD 4.0 模块化系统可以成为这样的室外设施的组成部分，其应用范围非常广泛，从最简单的信号系统到最先进的控制系统。测试和应用实例证明了该系统的可靠性。其优点可总结为：①结构简单;②规划时的可变性;③质量小;④安装简单;⑤检查方便。

参考文献

[1]Christian Langschwert， Herbert Achleitner. Endlagenprüfersysteme –

Sicher auf richtiger Spur[J]. Signal+

Draht，2019（9）：50-58.

蘇靖棋 编译

收稿日期 2020-01-06