国铁道岔综合监测系统在地铁车站上的应用

王炜

摘要：道岔是信号系统的重要设备。在影响行车的信号故障中，道岔故障所占的比例很大。通过对道岔综合监测系统的原理、功能、构成及其设计等几个方面的介绍，说明了道岔综合监测系统的使用不仅可以提前预防道岔转辙机的相关故障，而且还可以解决长期以来维修人员用目测的方法检查和调整道岔缺口、油缸液面高度的落后手段以及降低维修人员的维修难度，缩短维修时间，提高工作效率。

关键词：道岔综合监测系统;信号;转辙机

1.地铁车站道岔综合监测系统的必要性

转辙机作为道岔转换设备的重要组成部分，其工况直接影响着地铁运营的安全与效率。在转辙机的维修工作中，现场工人需对转辙机各项工作参数进行测量和调整。传统的转辙机参数获取多为在维修日通过人工的方式，使用各种仪表、工具现场采集。非维修日，人员无法上道，转辙机的工作参数无法采集，不能及时发现转辙机工况的变化。

道岔综合监测系统采用现场数据采集﹢现场数据处理的方式，通过智能监测终端与功能性传感器的组合方式，将各种监测功能在转辙机箱内全部实现，无需室内计算机的干预，并提供被监测设备工况的现场显示和超限报警。同时，所有监测数据通过现场总线技术和网络技术，上传至室内监测站机，对监测数据进一步分析处理，实现了转辙机工况的实时监测、故障预报警，使各级维护人员通过网络即可即时监测、查询线路上的每一台转辙机工况，提高了维修效率。

2.系统的工作原理及功能

2.1工作原理

2.1.1工作电流、工作电压、阻力监测：采集监测电机的电流、电压，计算瞬时电功率，再通过换算得到瞬时推力，以此监测转辙机转换阻力。

2.1.2工作压力监测：采用压力传感器从电液转辙机测压接口处采集液压回路工作压力。

2.1.3油缸液面高度监测：采用高精度液位传感器，从电液转辙机油缸油量检查孔中采集液面高度。

2.1.4缺口偏移监测：采用视频监测方式。在表示杆上设立监测标记图像作为测试基准，通过比对后续拍摄图像与基准图像的差别，确定监测缺口的偏移。

2.2系统功能

2.2.1监测转辙机的工作电流、工作压力、转换阻力、油缸液位、转换时间、缺口偏移及方向，并提供转辙机内的数据显示与报警。

2.2.2提供转辙机的各种参数查询、趋势曲线、振动加速度、温度、统计报表。

2.2.3提供实时连续缺口监测，同步侦测振动加速度变化，实现过车时缺口变化的监测。

2.2.4具备自检功能，能侦测室外各个监测设备的工作状态，对发生故障的监测设备提出设备故障报警，方便系统自身的维护。

3.系统设计

道岔综合监测系统的设计依据道岔类型、牵引点以及电缆分束等，合理配置主机、智能监测终端、采集模块等设备。

3.1室外设计

室外监测设备安装方式采用智能监测终端﹢功能性传感器的模式。转辙机箱盒内安装的设备有：

3.1.1智能监测终端：使用环形支架安装于转辙机油泵上方，用于控制转辙机内的压力传感器、液位传感器、视频缺口监测图像传感器和与室内的通信。

3.1.2压力传感器：通过快速接口安装于测压接口上，用于采集工作压力。

3.1.3液位传感器：安装于油缸油标尺孔中，替换原有的油标尺，用于采集液面高度。

3.1.4视频缺口偏移传感器：安装于两组动静接点之间，采用一个图像传感器拍摄表示杆中部的相应杆上的测量靶标来测量缺口位移。

3.1.5缺口靶标：设于表示杆上的测量基准，直接粘贴于摄像头下方相应的表示杆上，位于图像传感器拍摄范围中部即可。

3.2室内设计

道岔综合监测系统室内外通信采用CAN总线，各站站机与综合维护中心机房之间，使用局域网采用TCP/IP协议通信。

系统控制主机设置于每个车站内，接收、存储监测数据，运行系统分析软件，提供维修指导信息，控制主机上设声光报警功能。

系统主服務器设置于综合维护中心机房，通过局域网与各站站机连接，实现系统数据共享、备份。

3.3与微机监测系统的整合设计

道岔综合监测系统可以自行组成独立系统运行，也可整合于微机监测系统中。微机监测系统中增设道岔转辙机监测项目，当在微机监测系统中点击该选项时，自动调用运行于后台的本系统程序，弹窗显示于前端。

4.国铁道岔监测系统在地铁上的应用可行性

在地铁车站的道岔综合监测系统设计中，所选用的设备为国铁中安装使用的道岔综合监测系统，其设计灵活，换用不同的安装支架可适应不同型号的转辙机。

目前上海轨道交通各线所使用的转辙机型号为ZYJ7侧装式、ZYJ7轨枕式电液转辙机;ZDJ9、ZD6型电动转辙机。针对各种型号转辙机，需要调整的实施方案如下：

4.1 ZYJ7侧装式电液转辙机、ZDJ9和ZD6型电动转辙机与国铁使用的转辙机结构一样，所以，可沿用原来国铁的道岔综合监测方案，此方案在国铁已得到规模应用。

4.2 ZYJ7轨枕式电液转辙机只有上海轨交系统采用，相对于ZYJ7侧装式，其箱体尺寸和结构有比较大的变化，同时箱体的缩小，使得前后机内部空间极其紧凑，只能安装下视频缺口传感器，智能监测终端需要安装在液压站内。

4.3各型号转辙机在安装监测终端与各种传感器后，未对原有系统造成结构上的更改，不会对现有系统的工作产生干扰，所有设计均为直接与主控制回路相连，安全设计考虑比较周全。

5.结语

上海地铁真如站试用道岔综合监测系统以来，通过系统控制站机记录、分析转辙机的动作参数以及其提供的预警信息，降低了维修人员的维修难度，缩短了维修时间，实现了状态修;同时也确保了转辙机设备能长周期、高效率地稳定运行，满足了运输生产需要，防止了道岔设备不良引发的行车事故，使安全生产上了一个新台阶。

参考文献：

[1]张华，孙洋.道岔状态监测系统的研究[J].铁路通信信号，2008（11）：7.

[2]刘克强.高速客运专线道岔监测系统研究及应用[J].中国铁路，2009（4）：38.