高速铁路道岔状态控制探讨

郑 烨 中国铁路上海局集团有限公司上海高铁维修段

道岔设备是铁路信号专业的主要设备之一，是保证行车安全和提高运输效率的重要手段。道岔设备故障会对铁路运输的安全和效率产生较大的影响，随着我国高速铁路运营里程的逐年增加，调整好高速铁路道岔设备状态，降低道岔设备故障率就会对高速铁路运输生产的安全和效率产生积极的影响。

道岔设备转换过程是转辙机的输出力克服道岔转换阻力做功的一个过程。当转辙机的输出力大于道岔转换阻力，道岔设备就能正常转换；当道岔转换阻力大于转辙机的输出力，道岔设备就不能正常转换，也就是常说的道岔卡阻故障。道岔转换阻力不是一成不变的，会随外界环境变化和设备状态变化而变化。调整好道岔设备状态适应外界环境变化使得道岔转换阻力调整至最小，道岔设备能正常转换，就成了信号维修工作的重中之重。

在铁路信号集中监测系统中，道岔动作功率曲线能较好的反映每次道岔动作的转辙机的输出力；信号年度维修工作中有道岔转换设备转换力测试和道岔设备季节性调整这两项工作，将这两项工作与道岔动作功率曲线这项指标有机项结合，就能起到事半功倍的效果。

下面就现场车间、工区对道岔设备（以S700K五机牵引道岔为例）状态控制进行探讨。

1 季节性控制

江浙沪地区一年四季的气温跨度一般情况下是从零下十度到零上四十摄氏度，幅度在50摄氏度左右，在季节交替时期及时调整好道岔设备的状态适应外界环境的变化就显得尤为重要。从往年的维修经验总结得到：每年5月中下旬的春夏之交和11月中下旬的秋冬之交是对道岔状态进行季节性调整的最佳时机。

首先，在安排年度重点工作时，就可以把道岔转换阻力测试列为5月份重点工作、把道岔安装装置应力放散列为11月份重点工作。在相应的月份组织现场车间、工区进行相应的测试，然后对测试数据组织进行分析，由数据分析结果来指导调整工作。

举例如下：

（1）在5月份使用转辙机拉力测试仪对每组道岔每个牵引点的拉力进行测试，此时测出的转辙机拉力基本就是该牵引点的转换阻力，再根据《高速铁路信号维护规则》中S700K道岔额定转换力标准，把道岔各牵引点转辙机的额定转换力的1/2作为标准来筛选不良数据（见图1道岔转换阻力测试统计分析表）。

（2）对存在不良数据的道岔进行应力放散、重点综合整治，主要是消除道岔的别、磨、顶、卡、扭及结合部病害，然后再次对不良数据处所进行测试，直至测试数据符合要求。

图1 道岔转换阻力测试统计分析表

（3）在把道岔各牵引点的拉力整治到符合要求的同时，

在铁路信号集中监测系统中把当时的道岔动作功率曲线设置为标准功率曲线，以便于在日后的工作中对道岔的状态进行比较，从而掌握道岔的即时状态（见图2道岔功率标准曲线设置）。

图2 道岔功率标准曲线设置

同理，11月份的道岔安装装置应力放散工作也可以根据设置好的各牵引点的标准曲线，来判断使用中每组道岔每个牵引点的状态，再对道岔的安装装置（主要是锁闭框、锁闭铁）进行应力防散，消劣提良，以适应环境温度的变化。

2 缺口控制

高速铁路道岔设备的维修通常在夜间天窗时段进行，这时候的环境温度是一天中的低温段，而设备在白天运用时所处的环境温度则处于一天中的高温段，最大温差可达20摄氏度左右，道岔缺口的日变化量达到1 mm以上甚至更高。这时，在进行维修调整作业时，可加入一定的预调整量来解决，以提高设备的安全冗余。

举例如下：

图3 道岔缺口预调整前

图3中该道岔定位缺口都是居中调整，未加入预调整量，在下午14：00时定位缺口值已基本触及预警线，若昼夜温差再加大或道岔状态再稍有变化，则该道岔就会有故障的可能。通过道岔缺口视频系统观察到定位缺口日偏移量达到1.2 mm左右，此时可在天窗调整道岔缺口时加入日偏移量的50%进行预调整，道岔定位缺口日偏移量仍然是1.2 mm，但离上下预警线较远，安全冗余度相对较高，效果如图4。这样就基本能保证在一个维修周期内（甚至更长的周期内），道岔缺口状态始终在可控范围内，提高了设备安全冗余度。该牵引点的反位缺口日偏移量很小，可居中调整。

图4 道岔缺口预调整前后

3 日常控制

工区、车间的集中监测系统浏览人员每天进行监测调阅时，勾选标准曲线与当日曲线进行比对。当发现即时的曲线与标准曲线有动作时间变化、功率变化、曲线形态变化时立即汇报工长、车间，进而可采取进一步措施。

工区、车间根据当日道岔功率曲线与标准曲线的变化情况与道岔缺口日偏移量情况，及时列出当天天窗作业重点项目或整治重点，做到有的放矢。在天窗时间段，现场作业组维修人员与微机监测浏览人员进行互动，对作业组在维修过程中调整过的设备重点进行监测、监控，给出相关设备调整前后监测数据、对重点事项进行询问，从而把道岔的状态控制在安全冗余度较高的可控状态。

季节性控制、缺口控制、日常控制等手段，都是以实际运用数据为依据来及时掌握、控制道岔的状态，在降低道岔设备的故障率上，能起到较好的积极的作用。但在这个过程中耗费了大量的人力，长时间地进行了大量的信号集中监测数据分析，不符合优质高效的原则。在基本实现数字化的基础上，对铁路信号集中监测系统的部分功能进行优化，就基本能实现初步的智能控制。

4 智能控制

图5 道岔智能报警

在铁路信号集中监测系统中设置好标准功率曲线后，再对集中监测软件进行局部优化，对道岔每个牵引点在其原有动作时间上增加0.3 s作为道岔动作超时报警的上限值，一旦有动作时间过长的道岔信号集中监测系统将自动给出二级声光报警；对标准功率曲线设置增加80 W～100 W的上限，超出上限即自动给出二级声光报警，对道岔动作曲线突变、隐患信息提早发现作用明显，极大地提高了问题捕捉的能力，实现了一定的智能控制。效果见图5道岔智能报警。

随着我国高速铁路的大量开通运营，高速铁路信号设备维修工作也必将走向数字化、智能化，达到精益、高效的效果。