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摘要：分析国铁安达站增设道岔转换设备综合监测系统的方案，从工程设计角度，举例分析该监测系统工程设计中需要注意的系统结构、室内外设备电气原理、信号中继系统传输通道方案、与微机监测预留接口等几个问题，并提出一些解决方案与思路。
关键词：道岔转换设备综合监测系统 工程设计 缺口 视频
中图分类号：TN 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-579-01
铁路提速对道岔状态稳定性、道岔运用质量提出了新的要求；同时繁忙干线维修天窗制的推行，因有效工作时间短，信号人员工作强度大，导致道岔隐性故障不易及时发现，维护人员迫切需要有效的监测手段，实时掌握道岔运用状态，以便及时消除道岔安全隐患，保障道岔安全稳定运行。
本文以国铁滨洲线安达站为例，对道岔转换设备综合监测系统设计的必要性及设计方案进行剖析，提出一些解决方案与思路。
一、道岔转换设备综合监测系统介绍
电动转辙机由机房经电缆供电后输出力矩，克服道岔转换和锁闭阻力，带动道岔尖轨（或可动心轨）完成向左（或向右）转换并锁闭道岔，此为道岔的一次正常转换过程。因现场工作条件恶劣，道岔时常存在不同程度与种类的问题，如尖轨、心轨滑床板缺油，道岔松动、尖轨尖端不密贴，尖轨爬行超标，尖轨与基本轨间夹异物，道岔安装与外锁闭装置缺油、磨卡等，严重时造成道岔转换和锁闭阻力增大导致无法正常转换，或不能正常锁闭与解锁。
对于各种道岔损坏所造成道岔转换阻力增大，为克服道岔转换阻力，人为调大转辙机输出力，此时可能造成道岔错误锁闭的危险，同时道岔损坏也改变了表示缺口原调定位置，严重时就容易卡缺口，无法锁闭。
针对目前国内道岔监测系统现状和道岔动态实时监测的迫切性要求，既有国铁滨洲线安达站新增道岔转换设备综合监测系统。该系统具备以下技术特点：
1.采用成熟的图像采集和压缩传输技术，获取转辙机定反位缺口间隙静、动态图像；通过高精度图像识别技术，实现可视化监测转辙机缺口偏移量，其精度达±0.1mm。
2.建立数学模型，通过测量转辙机动作电压、电流及功率因数，生成的道岔转换阻力曲线，复合道岔转换特性。
3.具有缺口偏移量、道岔转换阻力监测及超标预告警功能；环境温度和湿度实时采集记录；报表统计和数据、曲线再现功能。
4.该系统可采用光缆和信号电缆作传输通道。通过RS-485或RS-422接口接入微机监测系统。可实现远程监测数据缺口图像查询功能。
5.系统具有站场视频监控扩展功能。
二、道岔转换设备综合监测系统设计
以安达站为例，简述道岔转换设备综合监测系统设计过程及对设计中容易出现的问题进行分析解决。道岔转换设备综合监测系统结构示意图如图1所示。
从图1可以看出，安达站道岔轉换设备综合监控系统结构主要分为3层，最高层为安装在信号继电器室内的系统监测站机，其将所采集上传的各缺口视频信号，采用图像模式识别技术及智能计算，得到真实意义上的动态视频（或静态图像）及缺口偏移量，其功能包括周期采集、实时查看以及道岔扳动过程动态视频录制及扳动到位后的静态图像采集，并可实现全天候在线连续的监测；第二层为设置在道岔电缆方向盒处的信号中继系统，其将所采集上传的信号经中继汇总、信号处理、协议转换、智能纠错、上传至系统监测站机，其功能是确保信号传输质量，实现低带宽高速率，确保动态视频传输的流畅；第三层为设置在转辙机内的缺口分机模块，其按主控系统所发出的指令完成转辙机缺口视频的采集，采用视频压缩技术及现场总线技术，完成信号的实时上传，其功能包括：动态视频（及静态图像）采集、分析、上传。
道岔转换设备综合监测系统信号工程设计主要包括室内和室外两部分。室内设备电气原理框图如图2所示。
从图2可以看出，道岔监测机柜的电源来自信号继电器室内的站内电源屏，机柜工作电源AC 220V。监测机柜通过安装在分线柜上的道岔扳动信号采集器（TSC）和扳动信号采集开口式互感器组件（CT）设备准确区分出排列进路时动作的道岔，并控制缺口分机模块完成该道岔的动作过程的实时视频监控。室外设备经信号防雷器（DSL-SPD）接至道岔监测机柜。
信号中继系统传输通道有两种方案：I方案“上四下二”，既方向盒至信号继电器室防雷分线柜采用4芯PTYLH23防寒型铝护套铁路信号电缆（以下电缆均采用此型号），方向盒至转辙机HZ24盒间采用2芯电缆； II方案“上四下四”，方向盒至分线柜亦采用4芯电缆，方向盒至转辙机HZ24盒采用4芯电缆。考虑到本次设计是在既有安达站上改造，考虑对既有信号设备影响最小、工程造价最节约的角度采用I方案。信号中继系统电气原理框图如图3所示。
在道岔电缆自分线柜出信号楼的第1个方向盒附近设XBS-1型监测箱，箱内安装信号中继设备。监测箱与方向盒间新设8芯电缆（使用6芯、备用2芯）；方向盒与转辙机HZ24盒间利用安达站计算机联锁大修工程中预留的2芯缺口电缆；方向盒与分线柜间利用道岔电缆中的预留的2芯缺口电缆及道岔电缆的备用芯线中的2芯。
转辙机内设备电原理示意图如图4所示。
自转辙机的HZ24型电缆盒经蛇管穿4芯电缆（2芯用于JC总线传输，2芯备用）至转辙机内部，安装缺口分机模块。
从转辙机内采集的缺口视频信号经缺口分级模块处理后采取电力载波模式经方向盒送至监测箱，并经信号中继设备处理、解调、转换后，以DSL方式将信号经方向盒送至信号楼，经分线柜送至监测站机。
三、道岔转换设备综合监测系统接口
该系统可采用光缆和信号电缆作传输通道。通过RS-485或RS-422接口接入微机监测系统。可实现远程监测数据缺口图像查询功能。
以安达站为例，可通过监测站机的RS-485接口接入哈尔滨铁路局微机监测系统，通过微机监测的2M传输通道实现电务段远程数据缺口图像查询功能。
综上所述，本文以国铁安达站为例，对道岔转换设备综合监测系统的技术特点、工程设计、接口设计等几个方面进行了分析，为国铁既有站增设道岔缺口监测设计提供了借鉴。
参考文献
【1】中华人民共和国铁道部. TB1007-2006 铁路信号设计规范. 中国铁道出版社. 2006
【2】杭州慧景科技有限公司. Q/HHJ001-2012 JHD型铁路道岔转换设备综合监测系统. 杭州慧景科技有限公司企业标准. 2012
关键词：道岔转换设备综合监测系统 工程设计 缺口 视频
中图分类号：TN 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-579-01
铁路提速对道岔状态稳定性、道岔运用质量提出了新的要求；同时繁忙干线维修天窗制的推行，因有效工作时间短，信号人员工作强度大，导致道岔隐性故障不易及时发现，维护人员迫切需要有效的监测手段，实时掌握道岔运用状态，以便及时消除道岔安全隐患，保障道岔安全稳定运行。
本文以国铁滨洲线安达站为例，对道岔转换设备综合监测系统设计的必要性及设计方案进行剖析，提出一些解决方案与思路。
一、道岔转换设备综合监测系统介绍
电动转辙机由机房经电缆供电后输出力矩，克服道岔转换和锁闭阻力，带动道岔尖轨（或可动心轨）完成向左（或向右）转换并锁闭道岔，此为道岔的一次正常转换过程。因现场工作条件恶劣，道岔时常存在不同程度与种类的问题，如尖轨、心轨滑床板缺油，道岔松动、尖轨尖端不密贴，尖轨爬行超标，尖轨与基本轨间夹异物，道岔安装与外锁闭装置缺油、磨卡等，严重时造成道岔转换和锁闭阻力增大导致无法正常转换，或不能正常锁闭与解锁。
对于各种道岔损坏所造成道岔转换阻力增大，为克服道岔转换阻力，人为调大转辙机输出力，此时可能造成道岔错误锁闭的危险，同时道岔损坏也改变了表示缺口原调定位置，严重时就容易卡缺口，无法锁闭。
针对目前国内道岔监测系统现状和道岔动态实时监测的迫切性要求，既有国铁滨洲线安达站新增道岔转换设备综合监测系统。该系统具备以下技术特点：
1.采用成熟的图像采集和压缩传输技术，获取转辙机定反位缺口间隙静、动态图像；通过高精度图像识别技术，实现可视化监测转辙机缺口偏移量，其精度达±0.1mm。
2.建立数学模型，通过测量转辙机动作电压、电流及功率因数，生成的道岔转换阻力曲线，复合道岔转换特性。
3.具有缺口偏移量、道岔转换阻力监测及超标预告警功能；环境温度和湿度实时采集记录；报表统计和数据、曲线再现功能。
4.该系统可采用光缆和信号电缆作传输通道。通过RS-485或RS-422接口接入微机监测系统。可实现远程监测数据缺口图像查询功能。
5.系统具有站场视频监控扩展功能。
二、道岔转换设备综合监测系统设计
以安达站为例，简述道岔转换设备综合监测系统设计过程及对设计中容易出现的问题进行分析解决。道岔转换设备综合监测系统结构示意图如图1所示。
从图1可以看出，安达站道岔轉换设备综合监控系统结构主要分为3层，最高层为安装在信号继电器室内的系统监测站机，其将所采集上传的各缺口视频信号，采用图像模式识别技术及智能计算，得到真实意义上的动态视频（或静态图像）及缺口偏移量，其功能包括周期采集、实时查看以及道岔扳动过程动态视频录制及扳动到位后的静态图像采集，并可实现全天候在线连续的监测；第二层为设置在道岔电缆方向盒处的信号中继系统，其将所采集上传的信号经中继汇总、信号处理、协议转换、智能纠错、上传至系统监测站机，其功能是确保信号传输质量，实现低带宽高速率，确保动态视频传输的流畅；第三层为设置在转辙机内的缺口分机模块，其按主控系统所发出的指令完成转辙机缺口视频的采集，采用视频压缩技术及现场总线技术，完成信号的实时上传，其功能包括：动态视频（及静态图像）采集、分析、上传。
道岔转换设备综合监测系统信号工程设计主要包括室内和室外两部分。室内设备电气原理框图如图2所示。
从图2可以看出，道岔监测机柜的电源来自信号继电器室内的站内电源屏，机柜工作电源AC 220V。监测机柜通过安装在分线柜上的道岔扳动信号采集器（TSC）和扳动信号采集开口式互感器组件（CT）设备准确区分出排列进路时动作的道岔，并控制缺口分机模块完成该道岔的动作过程的实时视频监控。室外设备经信号防雷器（DSL-SPD）接至道岔监测机柜。
信号中继系统传输通道有两种方案：I方案“上四下二”，既方向盒至信号继电器室防雷分线柜采用4芯PTYLH23防寒型铝护套铁路信号电缆（以下电缆均采用此型号），方向盒至转辙机HZ24盒间采用2芯电缆； II方案“上四下四”，方向盒至分线柜亦采用4芯电缆，方向盒至转辙机HZ24盒采用4芯电缆。考虑到本次设计是在既有安达站上改造，考虑对既有信号设备影响最小、工程造价最节约的角度采用I方案。信号中继系统电气原理框图如图3所示。
在道岔电缆自分线柜出信号楼的第1个方向盒附近设XBS-1型监测箱，箱内安装信号中继设备。监测箱与方向盒间新设8芯电缆（使用6芯、备用2芯）；方向盒与转辙机HZ24盒间利用安达站计算机联锁大修工程中预留的2芯缺口电缆；方向盒与分线柜间利用道岔电缆中的预留的2芯缺口电缆及道岔电缆的备用芯线中的2芯。
转辙机内设备电原理示意图如图4所示。
自转辙机的HZ24型电缆盒经蛇管穿4芯电缆（2芯用于JC总线传输，2芯备用）至转辙机内部，安装缺口分机模块。
从转辙机内采集的缺口视频信号经缺口分级模块处理后采取电力载波模式经方向盒送至监测箱，并经信号中继设备处理、解调、转换后，以DSL方式将信号经方向盒送至信号楼，经分线柜送至监测站机。
三、道岔转换设备综合监测系统接口
该系统可采用光缆和信号电缆作传输通道。通过RS-485或RS-422接口接入微机监测系统。可实现远程监测数据缺口图像查询功能。
以安达站为例，可通过监测站机的RS-485接口接入哈尔滨铁路局微机监测系统，通过微机监测的2M传输通道实现电务段远程数据缺口图像查询功能。
综上所述，本文以国铁安达站为例，对道岔转换设备综合监测系统的技术特点、工程设计、接口设计等几个方面进行了分析，为国铁既有站增设道岔缺口监测设计提供了借鉴。
参考文献
【1】中华人民共和国铁道部. TB1007-2006 铁路信号设计规范. 中国铁道出版社. 2006
【2】杭州慧景科技有限公司. Q/HHJ001-2012 JHD型铁路道岔转换设备综合监测系统. 杭州慧景科技有限公司企业标准. 2012