电加热道岔融雪系统在京津城际铁路的应用

沈代军 于颖蔚

（1．西安铁路信号工厂，西安 710048；2．西安职业技术学院，西安 710077）

随着国内高速铁路的大规模建设和铁路系统自动化水平的提高，铁道运输对铁路信号及辅助系统的功能和要求也越来越高。但在道岔清雪工作中，目前仍以人工扫雪为主，管理及人工成本高，影响行车工作，严重威胁车辆运行及人员安全，已经无法适应现代铁路高速、安全、正点和大密度运行的要求，因此运用新的清雪方式势在必行。

作为我国第一条最高速度350 km/h的客运专线，京津城际高速铁路既是我国铁路快速发展的标志性和示范性工程，同时也是2008年北京奥运会交通配套工程。针对京津城际高速铁路的气候环境（每年1月的平均气温-5℃左右，最低气温可达-18℃，最大积雪厚度可达25 cm），大雪降温天气会使铁路道岔积雪结冰，发生冻结，直接造成尖轨的端部和基本轨不密贴。为了解决尖轨部分因雨雪上冻不能密贴的难题，确保运输安全畅通，我们对京津城际铁路提出了道岔融雪的要求。

1 电加热道岔融雪系统概述

电加热道岔融雪系统由远程控制中心、车站控制终端、融雪控制柜、隔离变压器箱、气象站、传感器、接线盒、电加热元件等组成。

1.1 技术特点

电加热道岔融雪系统通过电加热条加热道岔前部的钢轨使其达到一定温度，实现融雪目的。该系统采用模块化设计，具有安全防护、数据测量、计数、故障报警、日志记录、远程自动监测与控制等功能。系统具备故障诊断功能，运行可靠性高；全部采用工业级硬件，在-40℃仍可正常工作；并可根据用户需求采取多种控制方案，包括现场控制柜人工控制、车站控制终端/远程控制中心远程控制或是全自动控制方式来进行融雪控制。

电加热道岔融雪效果，如图1所示。

1.2 系统组成及工作原理

电加热道岔融雪系统组成，如图2所示。

控制柜设置在需要加热的轨道旁边，用于控制道岔加热回路，每个控制柜设置1个轨道温度传感器，安装在距离控制柜最近的道岔处，其主要作用是探测钢轨当前温度。车站运转控制室设置车站控制终端，车站控制终端用来设置相关参数，实现对本车站融雪设备的控制，同时完成与远程控制中心的通讯，实现远程控制。远程控制中心设置在京津城际调度中心，通过远程控制中心可以监控京津城际全线5个车站和1个线路所融雪设备的运行情况。无论是车站控制终端还是远程控制中心均可实现加热控制。

正常情况下，当天气预报有雪时，车站工作人员会开启本车站内的控制柜，控制柜将采集到的钢轨温度信息，与系统预先设定的开启/关闭加热温度值进行比较，当低于系统设定的开启温度值时，控制柜接通输出电源，对需要加热的道岔进行加热。当加热到符合关闭加热的条件时，控制柜自动关闭输出电源，停止加热。

针对京津城际铁路日常运行时，由于人员无法上道，导致无法采用现场控制柜人工控制方式。为了提高电加热道岔融雪系统的可靠性，在车站控制终端设置了应急加热按钮，当车站控制终端出现故障或是控制柜内控制模块出现故障导致无法通过车站控制终端进行控制时，可以开启应急加热按钮完成控制柜接通输出电源，对需要加热的道岔进行加热。

1.3 系统的主要功能

（1）控制功能

远程控制中心、车站控制终端可以实现远程自动控制和远程人工控制，现场控制柜可以实现自动控制和现场人工控制。车站控制终端与控制柜通过通信线路连接，利用通讯协议从控制柜采集各种工作信息和监控信息到车站控制终端，通过2 M的SDH环网与远程控制中心接入TCP/IP网络。远程控制中心作为主控实现对车站控制终端的操作控制，所有在车站控制终端可以完成的操作均可在远程控制中心实现，在远程控制中心可以任意操作加热系统的开关和修改系统参数，实现个性化的远程人工控制。

远程控制中心、车站控制终端提供人性化的远程控制界面站场地图。

（2）安全的操作权限控制

该系统具有严格、安全的分级授权控制功能，不同人员有不同的操作权限。管理者设定操作权限后，可有效保证操作的权威性和安全性，避免违章和非法操作。同时，系统采取三级控制的方式，本着就近控制、保障安全的原则，现场控制柜的操作权限最高，车站控制终端操作权限次之，远程控制中心的操作权限最低。

通过车站控制终端或是远程控制中心，操作者在自己权限内可以对系统进行各种操作，修改系统参数等。所有操作都必须在操作者登录成功后进行，操作结束后，操作者可以注销登录，注销后，系统只有监视功能，没有控制功能。同时系统提供自动注销功能，通过设置自动注销时间来实现，当操作者登录并操作完成后，没有主动注销登录时，系统会在一定时间内自动注销登录（该时间的长短可由操作者自行设置），最大限度地保证系统安全性。

（3）故障诊断、报警功能

系统对电加热元件故障、接触器故障、各回路断路器故障、电源电压或频率超限、电源断电、电源缺相、传感器故障、控制柜门的开启、下雪信息及其他故障等能够进行自动故障诊断、报警。

（4）日志查询功能

系统运行过程中所有的报告信息/故障信息/参数信息/控制命令等历史记录均保存在数据库中，便于查询和追溯。可以按时间、车站、控制柜、事件名称、操作人员、操作地点等进行查询，查询结果可打印或导出另存为文本文件。

（5）智能化多极节能控制模式

系统自动运行时，钢轨温度是控制系统开启/关闭的重要条件，系统采用智能化多极节能控制模式，通过设置环境温度≥0℃时开启/关闭温度、环境温度-20℃时开启/关闭温度以及基本加热温度5个参数，可以实现在不同的环境温度时，控制系统开启/关闭的轨温参数也不同，从而实现节能目的。

如图3所示，环境温度≥0℃时开启温度为3℃，关闭温度为7℃；环境温度-20℃时开启温度为13℃、关闭温度为17℃；基本加热温度为-10℃。当环境温度≥0℃，系统的开启/关闭温度设置较低，即达到了融雪效果又节约了电能；当环境温度在-20～0℃之间时，如图3所示，开启/关闭温度是粗灰线和细灰线当前环境温度时的轨温值，该值随环境温度的降低而升高，也就是说环境温度越低，需要加热的时间越长，从而确保融雪效果；基本加热温度设置为-10℃，当环境温度低于-10℃时系统处于一直加热状态。

2 京津城际电加热道岔融雪系统工程简介

京津城际电加热道岔融雪系统在7站1所安装了道岔融雪设备，在调度中心安装了远程控制中心。其中正线5站1所接入2 M SDH环网，可以通过远程控制中心进行监控，柳村线路所和南仓直通场只安装了车站控制终端，未接入2 M SDH环网。

整个工程包括35个控制柜、347台隔离变压器、1 060余根加热条、7个车站控制终端及1个远程控制中心的安装调试。

2.1 融雪加热元件的安装

加热元件安装示意如图4所示，现场安装如图5所示。在基本轨上安装有2根加热条，通过加热条安装装置将加热条固定在道岔钢轨上。

加热条的安装采用夹具式安装，这样既便于安装，又便于导热和维护。由于道岔的轨型结构多，安装也不尽相同，因此需要针对具体的道岔形式和特点，进行具体的安装方式和夹具设计，京津城际加热条的安装共使用了10多种夹具。

2.2 隔离变压器箱的安装

为了保证电加热道岔融雪系统不影响轨道电路的正常工作，增加了隔离变压器箱，内装隔离变压器，如图6所示，实现了2根钢轨加热元件间的电隔离。经过分析及实际应用发现，电加热道岔融雪系统不影响轨道电路的信息传输、分路灵敏度、极限长度、防雷性能和道碴漏泄电阻变化，同时不会导致红光带，因此隔离变压器实现了最大安全，保证了铁路信号系统不受道岔融雪系统影响。

3 结束语

分析电加热道岔融雪系统，对电加热道岔融雪系统在使用时对既有轨道电路影响进行阐述，认为电加热道岔融雪系统技术先进、可靠性高、稳定性强、功能全、操作简单、便于维护，特别适合于不便清扫的道岔，为铁路的提速和安全正点运行提供了解决方案，可在我国冬季降雪较多的北方地区使用。