青藏铁路道岔融雪设备功能及方案研究

岔加热领域里已有 ２０ 年的历史，在俄
（ ４ ） 控制柜和自动温
罗斯、德国、荷兰等 １２ 个国家和地区 度、湿度、雪探测器工作情
况试验测试； （５）控制设备的故障报警及诊断
测试； （６）加热控制与道岔转换控制的
关系试验； （７）不同控制方式（自动、手动）
下的融雪效果的测试。 ２．２ 设备的适用环境
大气压：海拔高度 ５ ０００ ｍ 以下； 周围室外温度：－ ４５～７０℃； 空气相对湿度：不大于９０％（２５℃）； 振动：安装在钢轨上，满足列车 对钢轨的冲击振动要求。
阿尔卑斯山福尔卡铁路也装有
（１） 安全等级的测试；
Ｗ Ｏ Ｌ Ｆ Ｆ 公司的多套加热系统。上
（２） 加热元件的效能测
述地区的降雪量与青藏铁路的情况 试；
接近。
（３） 室外设备故障试验
１．２．２ 荷兰ＰＩＮＴＳＣＨ ＡＢＥＮ 公司
（包括加热元件的短路、断
荷兰 Ｐ Ｉ Ｎ Ｔ Ｓ Ｃ Ｈ Ａ Ｂ Ｅ Ｎ 公司在道 线等）；
系统具有严格、安全的操作权限 控制功能。管理者设定操作权限后， 可有效地保证操作的权威性和安全 性，避免违章和非法操作。（１）只有 定义的最高管理者可以关闭系统的本 地电脑；（２）只有在本地电脑中预置 的用户可以对系统进行远程控制；
（３ ）本地进行手动控制时， 远程控制无效；（４）远程控 制级别高于本地自动控制级 别，且同时只允许一个操作 者进行控制。 ３．５ 自动故障诊断、报警 功能
方多雪地区推广使用。该装置由融雪 我国道岔加热领域内还没有实质性的
滑床板组合件和除雪功能控制装置组 业务开展。
合件两大部分组成。通过电加热管加
上述两个公司融雪设备的加热元
热道岔前部的几对滑床板使其达到一 件主要采用瑞士伊莱克斯公司生产的
定温度，实现融雪目的。因加热部件 加热条，控制设备从功能、原理等方
（３）融雪设备通过综合分析以上 信息，可采取自动限制加热或人工限 定加热方式。 ４．２ 限制加热方案
（１）在停电且下雪的情况下，将 关键道岔处于加热状态，尽量减少道 岔加热组数，以减少功耗。
（２）这种限制加热方案实现较为 方便、节能，特别是在备用电源供电 的情况下能够延长供电时间。
（３）系统只对关键道岔进行限制 加热，对会车股道造成限制，对运输 组织产生一定影响。
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西宁（或拉萨）的融雪设备终端服务 器提供各站交流电停电的信息。
（２）融雪设备将采集到的下雪信 息通过一定的方式传送给终端服务器。
ＷＯＬＦＦ （沃尔夫）公司是专业生
（２）经过对国内外道岔融雪产品
产道岔电加热融雪系统的德国公司。 及技术多方的考察和比较，从技术、
该公司同德国铁道股份公司有 ２０ 多 价格、业绩方面的分析，认为德国
年的合作，并且是道岔加热融雪系统 Ｗ Ｏ Ｌ Ｆ Ｆ 公司的产品设计先进，功能
的第一供应商。其产品在德国、瑞士、 齐全、安装及操作简便、性能好、可
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青藏铁路道岔融雪设备 功能及方案研究
李 凯：铁道第一勘察设计院通号处，高级工程师，甘肃 兰州，７３００００ 杨成达：青藏铁路公司建设指挥部工程部，工程师，青海 格尔木，８１６０００
摘 要：青藏铁路处于高海拔、多年冻土、风沙雨雪大的特殊自然环境。冬季道岔积雪直接影响转辙机的正常工作， 因此，研究高原条件下道岔融雪装置尤为重要。介绍德国和荷兰融雪设备的应用情况及功能特点，分析远程控制的 各种模式功能；根据我国道岔结构特点，提出加热条安装的改进方案。 关键词：青藏铁路；道岔；融雪设备；技术方案
道岔安装全景
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加热元件安装
系统各单元工作的优化等；将系统 设为自动模式，即可实现远程自动 控制。
（２）通过远程触摸（控制）屏实 现远程人工控制。按上述方案将主控 电脑和被控电脑连接后，在主控电脑 上可以任意操作加热系统的开关、每 个道岔甚至每个加热单元的开关，实 现个性化的控制。 ３．２ 本地控制功能
西班牙、比利时和卢森堡等国家的铁 靠性高。在青藏铁路选择 Ｗ Ｏ Ｌ Ｆ Ｆ 公
路 中 被 广 泛 使 用 。 该 系 统 应 用 在 德 司的产品，在一个试点站进行融雪设
国、奥地利、瑞士等阿尔卑斯山区及 备试验和研究，制定出适合格拉段特
西班牙的高原地区。
殊环境和需求的融雪技术条件，为下
Ｗ Ｏ Ｌ Ｆ Ｆ 公 司 的 道 岔 加 热 融 雪 阶段全线工程设计、施工和运营维护
操作者可以通过本地触摸屏，在 自己权限下对系统进行各种操作。如控 制各加热回路的开关、参数的设定和改 变，监测系统的各种参数和工作状态。 ３．３ 直接控制功能
操作者在机房的控制柜上可以 强行打开或关闭整个系统，也可以 对任意回路进行开关控制，但只有 在 ＰＬＣ 控制器输入密码才能修改系 统的工作参数。本功能主要用于系 统维护和检修。 ３．４ 安全操作权限的控制功能
５ 试验中存在的问题及改进措 施 ５．１ 存在的问题
通过对青藏铁路望昆站冬季实际 融雪效果的试验测试，发现下雪后道 岔滑床台、基本轨轨腰和尖轨外侧不 同程度地都留有冰雪，融雪效果不理 想。根据对加热元件的安装位置、固
接线盒安装
定条件、望昆站的环境条件等以及控 制系统测试纪录结果的分析，有以下 原因。
青 藏铁路格拉段玉珠峰—当雄的 ２４ 个车站，地处高原寒冷区，积 雪融化时间较长，道岔易受雪埋， 影 响转辙设备的正常工作。沿线除有客 货作业的车站配备管理人员外，绝大 多数车站属于无人站，冬季道岔积雪 清扫的问题比较突出，道岔尖轨与基 本轨间积雪，得不到及时清扫，道岔 转换挤压成冰状，尖轨不能密贴，造 成列车进路的选排受到影响。若派驻 车站执勤人员，对于无作业的车站， 是一种人力资源的浪费，不符合“以 人为本”思想。因此，研究一套适合 青藏铁路格拉段运输特点，集传感自 控为一体的自动道岔融雪装置，是运 输要求所在。
（１）可诊断每组道岔加 热子系统及每个加热单元的 故障； （２） 如果电源的电压或频率过低， 控制柜将自动关闭加热输出； （３）可以自动诊断各回路继电器 的故障； （４）控制柜门的开启报警； （５）系统在工作状态时，电源线、 信号线及加热元件断路报警； （６）当触摸屏控制柜供电电源发 生故障时，系统自动报警；电源由自 带的蓄电池应急供电，同时关闭触摸 屏，仅为数据采集、存储和广域网通 信部分供电，保证数据安全；应急供 电模式最长可维持 ８ ｈ。 ３．６ 多级分区段节能控制模式 在希望节能时或在使用备用电源 电力不足时，可以通过远程控制任意 选择车站、道岔以及每个加热单元的 工作，保障主要道岔和常用道岔优先 融雪。 ３．７ 完整的系统工作状态历史数据 记录功能 对投入使用后系统的各种状态、 参数和气候环境等历史数据可记录、 查询。系统工作过程的可追溯性内容 包括时间、事件、操作者、状态参数 等。 ３．８ 灵活的系统扩展功能 可根据用户的特殊要求，在控制 系统中增加一个或多个回路；转辙机 的轨枕加热单元及转辙机动力和转换 加热单元纳入到系统管理中。转辙机
人工开启方式，缺少自动及远程控制 温度、降雪状态和加热融雪系统的工
功能，适合在有人值守的车站使用。 作状态等参数，适应现代铁路高速、
同时设备无故障诊断功能，可靠性相 安全、高度自动化等要来自百度文库。
对较低。
１．３ 初步结论
１．２ 国外道岔融雪设备
（１）青藏铁路融雪制式采用电加
１．２．１ 德国 ＷＯＬＦＦ公司融雪设备 热式是一种切实可行的方法。
（１）控制柜带触电保护功能，保 障操作者的安全。
（２）操作者在本地打开控制柜门 时，本地电脑和远程电脑的屏幕将报 警提示，不能再操纵系统的工作。 ３．１１ 可满足各种需求的监测功能
（１）环境温度监测功能； （２）降雪状态及传感器工作状态 监测； （３）供电电源的电压、频率监测； （ ４ ） 总 消 耗 功 率、电 流 监 测； （５）各道岔加热回路电压、电流、 消耗功率监测； （６）各道岔加热回路的每相电路 的绝缘电阻测试； （７） 各回路接触器的工作技术监测。
（１）国外加热条安装在滑床台端 部的基本轨上，加热条产生的热量可 以直接传到滑床台上，而我国道岔结 构无法实现，因此影响融雪效果。
（２）望昆站海拔高、气温低、风 力大，热量散发快，原来国外设计的 加热功率显得不够。
动力及转换模块加热单元仅根据温度 控制，轨枕加热单元工作条件与融雪 系统相同。 ３．９ 优化的个性化方案
系统设计可以根据每个车站和道 岔的不同情况，采用不同功率、不同 长度的加热元件和控制参数，以达到 节能、高效、快速融雪的目的。系统 除对自然降雪和结冰自动融化外，还 可以对外来的积雪（如风刮来的、列 车经过时坠落的积雪等）及时感应、 自动融化。 ３．１０ 多种人性化的安全措施
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青藏铁路道岔融雪设备功能及方案研究 李凯等
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年应用，该装置于 １９９９ 年 １２ 月通过 广泛使用，整个加热系统的系统功能
了铁道部组织的技术鉴定，并已在北 成熟。目前 Ｐ Ｉ Ｎ Ｔ Ｓ Ｃ Ｈ Ａ Ｂ Ｅ Ｎ 公司在
为了保证行车安全畅通，设备应 选用高可靠、免维护、少维修以减轻 电务人员的工作强度，保证道岔尖轨
与基本轨间处于无雪、无冰状态，道 岔转动灵活，与基本轨保持密贴。为 保证设备使用的有效性，首先对设备 在高原环境的工作性能进行专题试验 研究，并根据试验成果制定相应的改 进措施，再在全线工程应用中推广， 构成适合于青藏铁路实际需求的道岔 自动融雪系统。
３ 融雪设备的主要功能
按照试点站（望昆站）的情况进 行融雪设备的高原适应性试验，根据 青藏铁路未来无人值守的情况要具备 远程监控功能，并且功能齐全、先进、 性能良好，使用经济、可靠。 ３．１ 远程控制功能
（ １ ）通 过 远 程 触 摸（ 控 制 ）屏 实 现远程自动控制。设备的本地触摸 屏控制柜采用 Ｒ Ｓ ４ ８ ５ 通信协议，从 控制柜采集各种工作信号和监控信 号 传 送到 触 摸 屏 电 脑 中； 远 程 电 脑 作 为 主 控 端 对 本 地 电 脑（被 控端）的 操作进行控制。控制功能包括系统 工 作 参 数 的 设 定 、工 作 模 式 的 设 定 、
系统在德国的楚格高原上的楚格峰 进行指导。
火 车 站 已 经 使 用 了 近 １０ 年 ，至 今 运 行 良 好 ，从 未 发 生 故 障 。“ 楚 格 峰 ” 是德国最高的山峰，位于巴伐利亚
２ 融雪设备的现场测 试及主要功能
州，最高海拔 ２ ９ ６ ２ ｍ。在 瑞 士 中 部 ２．１ 融雪设备的现场测试
４ 道岔融雪机柜应急加热方案
道岔融雪设备由于受到备用电源 容量的限制，在交流电停电的情况 下，不能完全满足道岔加热的需要， 为了最大限度地延长蓄电池供电时 间，保证良好的融雪效果，确保运输 安全畅通，必须对车站道岔进行限制 加热，具体方案如下。 ４．１ 融雪设备的条件要求
（１）利用电力监控系统配电柜的 开关资源，采用 ＲＪ４５ 通信方式 为 设 在
１ 道岔融雪设备简介
道岔融雪设备主要有以下几种： 电热式、燃气加热式、热风式、压缩 空气式、喷灯加热式、温水喷射式、温 水循环式和洒水式。其中应用最多最 广的是电热式和燃气加热式两种。 １．１ 我国道岔融雪设备
目前，我国铁路道岔融雪设备主 要有沈阳铁路局吉林科学技术研究所 研制的“道岔电热除雪装置”。经过多
少，每组道岔耗电量相对较小，采用 面都基本类似。通过铁轨温度、空气
手动开机、连续工作的工作方式，每 温度及湿度、积雪 ３ 个传感器采集的
块融雪滑床板耗电量为 １５０～１８０ Ｗ。 信号，自动控制道岔加热系统的工
其优点是设备由国内生产，价格低， 作，并可通过光缆实现远程集中监
维修服务方便，周期短。但由于采用 控，动态监测环境温度及湿度、铁轨