哈大铁路客运专线道岔融雪设计

2012-11-27郝腾飞

铁道标准设计 2012年5期

郝腾飞

(铁道第三勘察设计院集团有限公司电信电化处，天津 300251)

1 项目设计背景

随着铁路客运专线运行速度的提高，密度不断增加，正点率要求越来越高，为使道岔在雪天正常转换，保证列车正常接发车作业。目前我国北方冬季道岔清雪工作采用人工清扫的方法，费工、费时、效率低下且有人身安全隐患。为保证高速列车安全、正点运行，需要提供更好的安全保障措施，道岔融雪即是保障措施之一。根据《高速铁路设计规范(试行)》［1］的相关规定:在我国0℃等温线(秦岭－淮河)以北地区，且20年年平均降雪日在10d及以上的车站，接发动车组列车进路上的道岔应设置道岔融雪系统。以哈大铁路客运专线道岔融雪设计为例，将道岔融雪设计总结如下。

2 系统构成及配置

道岔融雪系统由远程控制中心设备、车站控制终端、电气控制柜、轨温传感器及气象站、隔离变压器、接线盒和电加热元件及卡具等组成。道岔融雪系统配置如图1所示。

图1 道岔融雪系统配置示意

电气控制柜是整个系统的主要部件，内置1个可编程控制的计算机。从接触网或电力贯通线引入电力电源到控制柜，同时传感器(温度、湿度和雪检测传感器)将采集的相关信息传送到控制柜，通过可编程控制计算机进行自动分析、处理。加热电源从控制柜输出，通过隔离变压器变压后送出，再根据现场道岔数量和其他具体情况，从隔离变压器或分线盒(接续盒)到安装在道岔铁轨上的加热条加热道岔，从而达到融雪的目的。

2.1 远程控制中心

远程控制中心设备设置在调度中心，集中监视、控制各站的道岔融雪设备，目前各项目该设备及通信通道均按照预留考虑。

2.2 车站控制终端

各车站、线路所分别设车站控制终端1套，对该车站的所有电气控制柜及其加热电路进行实时监控。

2.3 电气控制柜(图2)

图2 室外电器控制柜

控制柜容量为，总容量180 kVA，每柜输出控制隔离变压器电源12路，每路最大电流不能超过40 A。每个控制柜可以控制9号道岔12组，12号普通道岔6组，12号可动心道岔4组。客运专线:18号道岔4组，42号道岔2组，62号道岔1组。以上数据基于7 kVA(含)以下隔离变压器可以2个变压器一次侧并联后共用1个控制柜输出回路，8 kVA以上隔离变压器必须单独使用1个控制柜输出回路。

控制柜位置的选择需与站场规模形状统筹考虑，应选择在所控道岔附近较为宽敞区域。

各控制柜串联后进车站控制终端，规格为SPTYWPL23 8B，用6备2芯;

2.4 气象站及轨温传感器(图3、图4)

图3 气象站

图4 轨温传感器

每站按2个咽喉各配置1处或多处轨温传感器，哈大铁路客运专线因站场规模较小，各咽喉两端距离较近，温度差异不大，2个咽喉各配置1处轨温传感器。其安装于装有电加热元件基本轨轨底，具体位置距离尖轨尖端2～3 m处，用专用卡具固定，用于监测加热钢轨的温度情况。

轨温传感器接线盒至控制柜采用PTYL23型(4芯)电缆，用3备1芯。

2.5 隔离变压器(图5)

为了保证轨道电路正常工作和人身安全，系统在电气控制柜与电加热元件间设有隔离变压器。在三相五线制供电条件下，隔离变压器容量为5 kVA、6 kVA和7 kVA，7 kVA(含)以下隔离变压器可以2个变压器一次侧并联后共用1个控制柜输出回路，8 kVA以上隔离变压器必须单独使用1个控制柜输出回路。

图5 隔离变压器

2.6 加热元件(图6、图7)

图6 直型电加热原件

图7 L型电加热原件

电加热元件是道岔融雪系统的关键件，电加热元件安装在钢轨内侧或滑床板边，用于对道岔加热除雪。电加热元件截面为扁平状，和钢轨、滑床板等接触面为平面。

电加热原件功率的选择，是决定隔离变压器型号、电力电缆型号选择的基础，其选择视各线自然条件决定。哈大铁路客运专线为东北严寒地区第一条长大客运专线，为保证所选加热元件功率能达到较好融雪效果，开展设计前选择了自然条件较有代表性的夏家线路所作为试验站以观察融雪效果并结合兰新线岌岌槽子站现场经验，最终选择加热条功率为每米大于750 W，外锁闭装置的加热功率应按照每个牵引点800 W。

3 系统工作方式

系统以集中控制为主，现场控制为辅。正常工作时，通过车站控制终端与现场每个控制柜通信，从而控制每组道岔是否开启融雪。紧急情况下，工作人员也可在现场控制柜上直接操作，从而控制开启或关闭某组道岔的融雪设备。

车站控制终端安装于综合值班室，车站终端用8芯信号电缆，通过通道防雷后，联至最近1台现场控制柜。为保证安全，道岔融雪信号电缆不经过联锁信号电缆分线盘连接到室外。现场的各个控制柜通过8芯信号电缆串联。

通常融雪系统方案预留远动集中控制功能，设有车站集中控制的控制模式。根据天气预报，雪天前由调度中心或车站人员手工开启融雪系统，然后系统进入自动加热状态。雪天结束后由工作人员关闭系统。

采用上述控制方式，在满足融雪需求的条件下，既能提高控制的效率，又能保证控制系统的可靠性。

4 道岔融雪设计

(1)电气控制柜布置设计

布置控制柜是开展道岔融雪设计的第一步，首先应分咽喉计算好全站需要使用多少个控制柜。计算时可以按照每个控制柜可输出控制隔离变压器电源12路，9号道岔每个使用1路，12号普通道岔使用2路，18号道岔使用3路，42号道岔使用6路，62号道岔使用12路，以此类推，在条件允许的情况下尽量让控制柜发挥出最大效用控制尽可能多的道岔。计算好所需控制柜个数后将其均匀布置在平面图上，不要出现诸如第1个控制柜控制4个18号道岔而最后一个控制柜仅控制1组9号道岔的情况。控制柜应尽量与信号楼同侧，禁止放在线路中间，原则上放在所控各道岔中间位置可减少电力电缆的芯数，如同一咽喉含有多个控制柜的，最外方控制柜应放在靠近信号楼位置，以减少信号电缆长度。

(2)各种电源和控制电缆布置

控制柜至隔离变压器之间供电电缆为2种，一种是7芯控制电缆KYJY23，一种是3芯电力电缆VV22。电缆控制距离按照表1执行。