电加热道岔融雪系统.pdf

电加热道岔融雪系统 宋志 西安铁路信号工厂 高级工程师 陕西西安 7 10 0 4 8 摘要 R D l 型电加热道岔融雪系统由远程控制 中心 车站控制终端 融雪控制柜和加热装置4 部分组成 该系统具有远程监视 远程控制 故障报警 数据管理等主要功能 通过对人身 和轨道电路的安全保障设计与节能设计 提高 系统的优越性 关键词 道岔融雪系统 电加热 安全性 节 能设计 1 概述 我国北方大部分地区在进入冬季后 铁路运输系 统经常受冰雪天气困扰 特别是遇到暴风雪天气 常常 由于清雪不及时或不彻底造成铁路运输晚点 停运 甚 至发生人身及行车安全事故 我国铁路传统的除雪方法 是人工清扫道岔部分的积雪 这种方法效率极低 而且 随着列车运行速度的提高 行车密度的加大 容易发生 危及人身安全的事故 国外道岔融雪系统起步比较早 技术已趋于成熟 道岔融雪方式主要有电加热式 燃气 一1 8 加热式 热风式 压缩空气式 喷灯加热式 温水喷射 式 温水循环等 通过对国外道岔融雪系统的深入调 研 结合我国铁路实际情况 选择电加热方式作为研究 对象 经过多年的研究及现场试验 开发了R D l 型电加 热道岔融雪系统 简称系统 2 系统结构 R D I 型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 统由远程控制中心 车站控制终端 融雪控制柜 加热 装置4 部分组成 系统结构图见图1 2 1 远程控制中心 远程控制中心设置在铁路局调度中心 监测并记 录车站控制终端 现场融雪控制柜的实时数据 操作记 录 运行状态等 当现场某一融雪控制柜发生故障时 通过远程控制中心可以迅速查找 分析故障原因 指导 现场操作人员排除故障 二 锶 苎 c H E s ER A w 芦 S2 0 o 0 8 万方数据 图1R D l 型电加热道岔融雪系统结构示意图 2 2 车站控制终端 车站控制终端设置在车站运转室 监测并记录车站 融雪控制柜的运行状态和实时数据 可以设置融雪控制 柜的参数和下达控制指令 在控制柜发生故障不能正常 工作时 操作人员可以通过车站控制终端进入 应急控 制 方式启动或关闭加热装置 2 3 融雪控制柜 融雪控制柜可设置在道岔旁边或车站机械室 是整 个系统的核心设备 柜内由控制模块 通信模块 温度 传感器 湿度传感器和输配电器材组成 控制模块通过 采集各传感器的实时数据进行分析计算 驱动输配电器 材开启或关闭加热装置实现闭环控制 同时将控制柜的 运行数据传送至车站控制终端 2 4 加热装置 加热装置主要由隔离变压器 接线盒 加热条和 加热条安装夹具等组成 其中隔离变压器 接线盒安 装在需要加热的道岔旁边 加热条通过夹具固定在钢 轨上 根据道岔种类和安装部位不同 加热条按形状 c H N E S ER A W A Y s2 0 o 0 8 勰毒穗 又可分为直形 L 形 u 形 按加热功率又 可分为通用型 2 0 0 6 0 0 W m 和高寒型 6 0 0 20 0 0W m 3 系统主要功能设计 3 1 远程监视功能 远程控制中心或车站值班员可以实时监 视各融雪控制柜的运行参数 包括输人电源 电流 电压 频率值 输入电源缺相 断 电报警 加热电路运行状态 加热电路的电 压 电流值 传感器的工作状态及测量值 加热电路故障信息报警 融雪控制柜柜门状态及开门报 警 断路器 接触器 漏电保护器的工作状态等 车站控制终端的远程监控软件通过R S 4 2 2 或C A N 总 线与融雪控制柜进行通信 通信由车站控制终端发起 采用轮询方式不停地向融雪控制柜发送查询命令 融雪 控制柜收到询问本控制柜的查询命令后 将回复信息发 回给车站控制终端 远程控制中心的远程监控软件采用W i n s o e k 编程 通过T C P I P 协议与车站控制终端进行通信 通信由远程 控制中心的监控软件发起 车站控制终端收到查询命令 后 将站内所有融雪控制柜的运行参数发送给调度中 心 3 2 远程控制功能 远程控制中心或车站值班员可以对融雪控制柜进行 参数设定 启动 关闭系统 有选择地启动 关闭某一加 热回路 在进行远程控制操作时 需要值班员进行身份认 证 不同操作级别的值班员具有不同的操作权限 且融 雪控制柜现场有人操作时 远程控制软件控制无效 有 效地确保现场人员安全 3 3 故障报警功能 远程控制中心或车站控制终端收到融雪控制柜传来 的报警信息时 在显示屏的相应位置出现红色报警信息 提示 进行声音报警 同时记录和存储报警信息 值班 人员通过对报警信息的综合分析 可以初步确认现场设 备的故障情况 大大提高系统的可维护性 3 4 数据管理功能 融雪控制系统的各种历史运行信息 控制命令执行 一19 万方数据 信息等均保存在远程监控软件的数据库中 远程监控软 件提供运行日志 故障报告查询功能 可根据钢轨温度 历史记录生成某段时间内的加热温度曲线 见图2 图2 加热温度曲线图 3 5 站场图 远程监控软件以站场图方式显示融雪控制柜所在的 位置和隔离变压器的位置 通过站场图可以清楚地看到 各控制柜加热道岔的分布情况 见图3 图3 站场图 3 6 融雪控制柜的功能 融雪控制柜内设计处理控制单元 P C U 模块 C V S 电流电压采集 模块 温度采集 T S 模块 M A S 手自动 模块4 个智能模块 主要完成与车站控 制终端通信 现场运行参数采集 控制命令执行等功 能 5 6 1 P C U 模块 P C U 模块作为系统的核心控制模块 采用P C1 0 4 总 线架构 与C V S 模块 T S 模块之间通过C A N 总线进行数 2 0 一 据交互 x 寸c v s T S 采集的数据进行计算分析 并根据 结果操作M A S 模块来控制加热回路 通过L C D 显示器将 系统的各种信息在P C U 上显示 通过L C D 和1 6 个功能按 键与用户进行人机交互 可采用多种通信方式与车站控 制终端通信并实现远程控制 P C U 模块的控制软件基于D O S 系统下的标准C 语言 编写 可移植性强 维护升级简单方便 外部接口的设 计采取隔离措施 确保模块在工作中的高可靠性和稳定 性 5 6 2C V S 模块 C V S 模块采集交流电流 交流电压 漏电流 电源 频率 将采集到的信息在C V S 显示 通过C A N 总线传递 至P C U 该模块采用高精度电量隔离互感器采集电流 电压数据 即可满足系统对采集精度的要求 又能保证 系统的稳定性 具有可选的量程范围和灵活的扩展性 外部接口插接化 使用简单 维护方便 5 6 5T S 模块 T S 模块采集环境温度 冷轨温度 热轨温度等温 度信息 将这些信息在T S 显示 通过C A N 总线传递至 P C U T S 模块采用数字量输出的温度传感器 克服了传 统模拟信号远距离测温系统中的引线误差和放大器的零 点漂移等难题 测量精度高 5 6 4M A S 模块 M A S 模块用于系统控制状态的切换 在自动状态 下 系统输出受P C U 和远程监控系统控制 在手动状态 下 输出不受P C U 控制 M A S 模块采用动态信号检测技 术 避免由于不可预知因素引起的继电器误动作 产生 控制状态输出和级联扩展问题 4 系统优越性 4 1 安全保障设计 4 1 1 对人身安全的保障 由于电加热道岔融雪系统设备较多 为了保证操作 维护人员的人身安全 系统设计时考虑以下多个方面 1 通过设置权限 避免发生误操作 2 控制柜的每一路输出都安装漏电保护模块 防止操作维护人员意外触电 3 每一路加装隔离变压器 防止加热条破损时 威胁操作维护人员的人身安全 二德意烹 C H E s ER A L W AY S2 0 1 0 0 8 万方数据 电加热道岔融雪系统宋志 4 控制优先级设计 融雪控制柜是整个系统中 操作权限最高的设备 当控制柜门打开时 车站控制终 端和远程控制中心不能对该控制柜进行控制 有效保证 现场维护人员的安全 4 1 2 对轨道电路的安全保障 由于加热条安装在钢轨上 当加热条破损时有可 能影响轨道电路 危及行车安全 为了杜绝这种情况发 生 系统采用隔离变压器对安装在道岔上的加热条进行 隔离 道岔两边钢轨上的加热条分别由相互独立的变压 器线圈输出加热 即使加热条破损时 也不会对信号电 路产生影响 4 2 节能设计 4 2 1 灵活的温度控制回路设置 融雪控制柜可以根据现场实际情况配置不同数量的 加热回路 每一个加热回路可以单独配置轨温传感器 自成一个温度控制回路 根据采集的道岔温度开启或关 闭加热道岔 不受其他回路影响 有效地防止某些道岔 过热而某些道岔温度不够 4 2 2 可变的温度控制加热曲线 融雪效果和环境温度息息相关 融雪控制柜可根据 环境温度变化而改变系统开启 关闭加热温度值 可以使 系统随着环境温度的降低而提高开启 关闭加热温度值 既可以达到较好的融雪效果又可以有效地节省电能 加 热时每组控制回路根据设定的温度参数自动控制加热装 置 不受其他控制网路的影响 控制回路加热曲线图见 图4 由图4 可见 在环境温度大于0o C 时加热曲线为两条 水平直线 当轨温低于水平蓝线时满足回路加热条件 加热条开始加热 直到钢轨温度超过水平红线 停止加 热 C h E S ER A I L W A Y S2 0 1 0 0 8 二0 曩I 曩 图4 控制回路加热曲线图 在环境温度小于0 时加热曲线为两条斜线 当轨 温低于蓝线时满足回路加热条件 加热条开始加热 直 到钢轨温度超过红线 停止加热 5 结束语 R D l 型电加热道岔融雪系统的设计研发借鉴了国外 融雪系统