何乃超
（物流公司車務(wù)作業(yè)二區(qū)）
摘要：冬季冰雪使道岔無法正常轉(zhuǎn)換，從而使鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩\(yùn)行受到嚴(yán)重影響。傳統(tǒng)消除道岔積雪積冰的方法浪費(fèi)人力、物力、耗費(fèi)時間較長，且易造成清理人員的擠傷事故，原有除雪模式已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代冶金鐵路運(yùn)輸企業(yè)的發(fā)展需求。道岔融雪系統(tǒng)能夠自動對道岔進(jìn)行加熱實(shí)現(xiàn)融冰融雪，保障道岔的正常工作不受天氣影響。道岔融雪系統(tǒng)已經(jīng)在我國一些大、中型鋼鐵企業(yè)成熟運(yùn)用實(shí)施，成為冶金鐵路運(yùn)輸企業(yè)提高鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)效率、降本增效的有效途徑。
關(guān)鍵詞：道岔融雪系統(tǒng)、鐵路運(yùn)輸、應(yīng)用
鐵路道岔是車站運(yùn)輸設(shè)備的重要組成部分，對道岔的技術(shù)狀態(tài)要求很嚴(yán)格，當(dāng)尖軌尖端與基本軌有2mm以上間隙時，不能鎖閉道岔和開放信號。在寒冷地區(qū)冬季降雪天氣里，如果鐵路道岔清雪不及時，道岔內(nèi)積雪或者結(jié)冰，導(dǎo)致道岔尖軌尖端與基本軌無法可靠密貼，直接影響車站列車接發(fā)作業(yè)和調(diào)車作業(yè)的正常進(jìn)行，嚴(yán)重時可造成鐵路運(yùn)輸中斷。
隨著現(xiàn)代冶金鐵路運(yùn)輸企業(yè)的不斷發(fā)展，大型冶金企業(yè)火運(yùn)比例持續(xù)升高，鐵路運(yùn)量不斷加大，鐵路運(yùn)輸?shù)捻槙?、高效，關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)秩序的穩(wěn)定。特別是北方鐵路運(yùn)輸企業(yè)中道岔融雪系統(tǒng)的應(yīng)用有效的提高了冬季風(fēng)雪天氣下道岔的通過能力，達(dá)到了提高工作效率，降低物流成本的作用。
1 國內(nèi)外道岔融雪系統(tǒng)現(xiàn)狀
1.1國外道岔融雪系統(tǒng)
國外道岔融雪系統(tǒng)主要有電熱式、燃?xì)饧訜崾健嚎s空氣式、噴燈式、溫水噴射式等?？傮w而言，可實(shí)現(xiàn)全自動遙控的，利用安裝在道岔基本軌軌腰或軌底上部、或安裝在滑床板上的加熱條（棒）或加熱管的加熱道岔融雪方式，已成為鐵路道岔融雪設(shè)備的主流。道岔融雪系統(tǒng)的加熱組件可以承受極端惡劣的鐵路工作環(huán)境，如連續(xù)劇烈的鋼軌震動，冰水、積雪、除草劑、柴油、潤滑油、草酸和融雪劑等的侵蝕，同時系統(tǒng)還配以自動控制系統(tǒng)，通過采集鋼軌溫度、空氣溫度及濕度和積雪3個傳感器的信號，控制道岔加熱系統(tǒng)的工作，并可通過光纜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，動態(tài)監(jiān)測環(huán)境溫度及濕度、鋼軌溫度、降雪狀態(tài)和熱融雪系統(tǒng)的工作狀態(tài)等參數(shù)。適應(yīng)現(xiàn)代鐵路高速、安全、自動化等要求，但引進(jìn)價格相對較高。
1.2國內(nèi)道岔融雪裝置
國內(nèi)在鐵路道岔融雪設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用起步較晚，到20世紀(jì)90年代，冬季道岔除雪基本是靠人工清掃方式，在人員投入和管理成本上消耗巨大。1996年開始，國內(nèi)一些先進(jìn)企業(yè)就開始考慮利用融雪設(shè)備進(jìn)行除雪，并開始了道岔融雪系統(tǒng)的研制。至今日我國道岔融雪系統(tǒng)已有了長足的進(jìn)步，北方大部分鐵路運(yùn)輸企業(yè)已經(jīng)使用融雪系統(tǒng)多年，已成熟運(yùn)用實(shí)施。
國內(nèi)道岔融雪系統(tǒng)主要有兩種安裝方式：一種是加熱組件預(yù)裝在滑床板內(nèi)，另一種是加熱組件固定在基本軌上。加熱組件裝在滑床板內(nèi)不能再道岔尖軌整個長度上實(shí)現(xiàn)有效加熱融雪，特別是軌枕間尖軌處的積雪會殘留較長時間。滑床板結(jié)構(gòu)加熱組件若損壞，更換困難，費(fèi)時費(fèi)力。加熱組件固定在基本軌上的加熱方式安裝、更換方便，能提高融雪效率，且相對節(jié)能，節(jié)約企業(yè)成本。
電加熱組件的出現(xiàn)使道岔融雪效率得到了很大提高，它利用安裝在道岔基本軌軌腰或軌底上部或安裝在滑床板上的加熱條（棒）或加熱管，加熱道岔融雪，可實(shí)現(xiàn)全自動遠(yuǎn)程遙控。人員不必到達(dá)現(xiàn)場，設(shè)備通過外界溫度、濕度等信息就可以自動控制加熱與否。從人力和管理上大大節(jié)約了成本，杜絕了因人工清理道岔而發(fā)生的各類人身傷害事故。
2 道岔融雪系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理
2.1道岔融雪系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
道岔電加熱融雪系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)一般分為遠(yuǎn)程監(jiān)控、車站控制終端、室外控制柜三級控制系統(tǒng)，由遠(yuǎn)程監(jiān)控車站中心的控制終端、各車站安裝的車站計算機(jī)終端、室外控制柜、環(huán)境監(jiān)測裝置、軌溫傳感裝置、隔離變壓器、接線盒、電加熱元件、電力線纜和信息通道等構(gòu)成，具有手動、自動和遠(yuǎn)程控制3中方式，可以適合不同環(huán)境和不同的使用需求，所有室外控制柜和車站控制室通過CAN總線組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，各車站通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。總體架構(gòu)如（圖1-1）所示：
圖1-1 2.2工作原理
降雪時，系統(tǒng)進(jìn)入加熱狀態(tài)的情況。冰雪在傳感器的表面融化成水，傳感器檢測到模擬量變化，將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控制模塊，并且將溫度和濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給主數(shù)據(jù)模塊，主控制模塊根據(jù)根據(jù)用戶設(shè)置的溫度門限值判斷下雪狀態(tài)是否滿足融雪條件，如果滿足則進(jìn)入加熱狀態(tài)。
不下雪時道岔融雪系統(tǒng)進(jìn)入加熱狀態(tài)的情況。當(dāng)環(huán)境溫度較低，空氣濕度很大時，有些地方可能會出現(xiàn)鋼軌結(jié)霜或凍雨現(xiàn)象，此時，道岔也需加熱。用戶可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況設(shè)置啟動加熱的濕度門限，系統(tǒng)將根據(jù)門限自動進(jìn)入加熱狀態(tài)。
加熱過程，軌溫應(yīng)保持恒定溫度。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入加熱過程，軌溫傳感器將鋼軌溫度的實(shí)際數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊，主控模塊根據(jù)用戶的設(shè)置接通或斷開加熱回路，使鋼軌維持在可以融雪的溫度范圍，以到達(dá)節(jié)能的效果。
降雪結(jié)束后系統(tǒng)延時加熱。降雪結(jié)束后鋼軌上的積雪不會立刻融化，設(shè)置停雪后的延時加熱時間，融雪系統(tǒng)將自動判斷并且按照設(shè)置時間進(jìn)行延時加熱。
雪停后檢測鋼軌上的積雪。停雪后系統(tǒng)進(jìn)入停止加熱狀態(tài)，當(dāng)鋼軌上傳感器檢測到有雪時，重新進(jìn)入加熱狀態(tài)，按照設(shè)定的延時時間進(jìn)行延時加熱。
3 道岔融雪系統(tǒng)在河鋼宣鋼鐵路運(yùn)輸中的應(yīng)用
3.1河鋼宣鋼物流公司道岔融雪系統(tǒng)的選擇
河鋼集團(tuán)宣鋼公司地處河北省張家口市宣化區(qū)，位于河北省西北部，北緯40°37′，東經(jīng)115°03′，屬北方寒冷地區(qū)。宣鋼廠內(nèi)鐵路運(yùn)輸由宣鋼物流公司擔(dān)負(fù)，其鐵路運(yùn)輸?shù)暮诵墓ぷ骶褪钦{(diào)車生產(chǎn)，鐵路道岔是調(diào)車作業(yè)過程中使用的關(guān)鍵鐵路設(shè)備。
物流公司現(xiàn)有在用鐵路道岔319組，常用道岔244組，分部在成品站51組（含中、西交分道岔）、煉鐵站51組、 煉鐵新站37組、煤選站50組、工廠站55組由于我國北方低溫環(huán)境，冬季雪大、下雪后道岔尖軌部位集雪道岔不能正常轉(zhuǎn)換，需人工進(jìn)行掃雪道岔冰雪，大量掃雪人員在作業(yè)繁忙的鐵路上進(jìn)行，下雪時地面滑、作業(yè)人員穿戴厚、瞭望條件差，存在諸多不安全因素，尤其成品站的中、西交分道岔，現(xiàn)場道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尖軌、活動心軌多，機(jī)車、車輛作業(yè)頻繁，該處道岔掃雪清理占用人員多、時間長，極易造成擠腳擠手或更大的人身傷害事故。2017年河鋼宣鋼物流公司對車務(wù)作業(yè)二區(qū)成品站中、西交分道岔及常用道岔安裝了融雪裝置，在實(shí)際應(yīng)用中有效的解決了積雪結(jié)冰導(dǎo)致的道岔無法轉(zhuǎn)換問題。
在選擇引進(jìn)道岔融雪系統(tǒng)上，河鋼宣鋼物流公司綜合考慮分析，一是考慮區(qū)位因素，企業(yè)所在位置屬于中溫帶亞干旱氣候，降雪頻率相對較少。二是河鋼宣鋼物流公司屬冶金鐵路運(yùn)輸企業(yè)，鐵路站場、道岔分布集中。三是考慮到全自動道岔融雪系統(tǒng)引入資金巨大，綜上因素考慮，宣鋼物流公司采用引進(jìn)人工手動控制開關(guān)道岔融雪系統(tǒng)進(jìn)行道岔融雪，共在成品站24組交分道岔、咽喉道岔、常用道岔處安裝了融雪系統(tǒng)?？稍诘竭_(dá)融雪目的的前提下，有效的節(jié)約成本。
3.2、河鋼宣鋼物流公司引入的道岔融雪系統(tǒng)的構(gòu)成
河鋼宣鋼物流公司引進(jìn)的道岔融雪系統(tǒng)由室內(nèi)控制開關(guān)、可移動遠(yuǎn)程控制開關(guān)、配電柜、延時繼電器、電力線纜、鋼軌加熱元件等主要設(shè)備構(gòu)成，融雪系統(tǒng)的開關(guān)可由室內(nèi)人員手動控制，或者由操作人員遠(yuǎn)程通過手機(jī)APP控制開關(guān)。總體架構(gòu)如（圖1-2）所示：
圖1-2
3.3河鋼宣鋼物流公司道岔融雪系統(tǒng)功能優(yōu)勢
河鋼宣鋼物流公司引入的道岔融雪系統(tǒng)，減少了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測裝置、軌溫傳感裝置等部分構(gòu)件，大幅的降低了系統(tǒng)的引入成本，現(xiàn)場安裝難度，節(jié)省了設(shè)備用地用房。并為后續(xù)檢修、維護(hù)、保養(yǎng)節(jié)省了費(fèi)用，降低了技術(shù)難度。
為了在降低能源消耗的前提下有效的起道融雪作用，河鋼宣鋼物流公司實(shí)施了循環(huán)加熱措施，在設(shè)備上加裝延時控制繼電器，延時繼電器設(shè)置為10分鐘，10分鐘內(nèi)閉合，10分后斷開，后自動吸起，做到循環(huán)加熱的效果，大幅度降低了融雪裝置的電力消耗。
融雪系統(tǒng)采用的APP遠(yuǎn)程控制開關(guān)，可在普通智能手機(jī)上下載使用，解決了操作人員啟動或關(guān)閉融雪系統(tǒng)時必須在室內(nèi)操作控制的弊端，當(dāng)操作人員接到啟動或者道岔融雪系統(tǒng)的指令后，可第一時間通過手機(jī)APP控制啟動系統(tǒng)進(jìn)行加熱，縮短了啟動、關(guān)閉時間，提高了融雪效率、降低了使用成本，同時降低了操作人員勞動強(qiáng)度。
3.4實(shí)際應(yīng)用效果
河鋼宣鋼物流公司引入道岔融雪裝置后經(jīng)受住了風(fēng)雪天氣的考驗(yàn)，特別是2018年4月4日的短時間強(qiáng)降雪，因雪量大，切白晝氣溫高，夜間氣溫低，造成底層降白晝雪融化后，夜間結(jié)冰，并覆蓋降雪，造成大量道岔無法轉(zhuǎn)換。物流公司第一時間啟動道岔融雪系統(tǒng)加熱除雪除冰，僅用5分鐘時間，加裝道岔融雪系統(tǒng)的24組道岔均可正常工作，融雪系統(tǒng)應(yīng)用效果顯著。確保了河鋼宣鋼鐵路運(yùn)輸安全、順暢、高效運(yùn)行。
4 結(jié)束語
冶金企業(yè)鐵路運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展及河鋼集團(tuán)“公轉(zhuǎn)鐵”步伐的加快，企業(yè)對冬季冰雪天氣的行車安全提出了更高的要求，冶金鐵路運(yùn)輸不同于公路，不能在軌道上撒鹽融雪，否則會對鋼軌及其部件造成侵蝕損壞，而傳統(tǒng)的人工清掃道岔積雪從人工成本、安全性以及時效性上都已不能滿足安全生產(chǎn)運(yùn)輸需求。在道岔上加裝融雪系統(tǒng)就是最好的解決辦法，由于其具有加熱和遠(yuǎn)程操作功能，在出現(xiàn)大雪冰凍時，可遠(yuǎn)程啟動安裝在各道岔上的加熱元件，使冰雪迅速融化，以有效解決鐵路線路因大雪冰凍引起的道岔不能轉(zhuǎn)換問題。冶金企業(yè)要立足自身，不斷探索和研究，建立和完善適合自身特點(diǎn)的道岔融雪系統(tǒng)，跟上國鐵運(yùn)輸發(fā)展步伐，為企業(yè)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。
參考資料
[1] 朱足州 ,《冶金鐵路運(yùn)輸》[M] , 四川科學(xué)技術(shù)出版社，2005
[2] 沈代軍，馬繼紅《淺談道岔融雪系統(tǒng)》[J]，鐵道通信信號，2010