王輝平

(南京拓控信息科技股份有限公司，江蘇 南京210000)

軌道交通是現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，它安全、迅速、舒適、便利地在服務(wù)于社會(huì)公眾，最大限度地滿足人們的出行需求。在各種交通工具中，具有運(yùn)送量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干擾小等特點(diǎn)，它是現(xiàn)代化進(jìn)程發(fā)展所必須的交通工具。其中軌道交通信號(hào)設(shè)備是軌道交通的主要技術(shù)設(shè)備，它擔(dān)負(fù)著指揮列車運(yùn)行、保證行車安全、提高運(yùn)輸效率的重要任務(wù)。軌道交通運(yùn)營(yíng)安全是軌道交通運(yùn)營(yíng)中最重要最核心的部分，它不僅是交通運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)的基本要求，也是運(yùn)營(yíng)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要特征。目前，軌道交通運(yùn)營(yíng)安全管理日益受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，交通安全是軌道交通運(yùn)營(yíng)的重要前提，是確保人們政治、經(jīng)濟(jì)、文化、軍事等生活正常發(fā)展的基礎(chǔ)。

為確保軌道交通運(yùn)營(yíng)安全，除了軌道信號(hào)系統(tǒng)、軌道交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)外，同時(shí)為了保障車輛本身及運(yùn)行安全就需要對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)及監(jiān)控，因此在軌旁安裝各種在線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備就成為了必然，目前較成熟的在線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備有車輪在線自動(dòng)探傷系統(tǒng)、輪對(duì)外形尺寸綜合檢測(cè)系統(tǒng)、車輪踏面擦傷檢測(cè)系統(tǒng)、車輛轉(zhuǎn)向架軸承聲學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、軸溫探測(cè)系統(tǒng)、受電弓檢測(cè)系統(tǒng)、車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、列車狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)等。他們的共同點(diǎn)就是必須安裝在列車車輪運(yùn)行的軌道線路上且不得干擾軌道交通信號(hào)影響行車安全，同時(shí)為了保證較高的檢測(cè)精度均需要具備抗電磁干擾能力。為了不影響軌道交通信號(hào)，并讓軌旁設(shè)備具備抗電磁干擾能力是軌道交通行業(yè)中在線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的重要研究課題之一。

1 軌旁設(shè)備常見抗電磁干擾和軌道絕緣方式

車輪在線自動(dòng)探傷設(shè)備因必須與車輪接觸，需將檢測(cè)區(qū)域軌道與兩端線路軌道絕緣隔離，單側(cè)鋼軌通過導(dǎo)通電纜跨接接續(xù)軌道信號(hào)，這樣就會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)區(qū)域無軌道信號(hào)導(dǎo)致列車運(yùn)營(yíng)監(jiān)控系統(tǒng)無法監(jiān)控這個(gè)區(qū)域的列車運(yùn)行動(dòng)態(tài)。對(duì)于列車運(yùn)營(yíng)監(jiān)控系統(tǒng)這屬于風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)之一，但系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控車輪是否有裂損、金相碾壓層疊、表面剝落等嚴(yán)重影響列車行車安全的故障，因此通過比較此類接觸式絕緣方式的應(yīng)用被得到認(rèn)可，為了不影響軌道交通信號(hào)，軌旁設(shè)備常用非接觸式軌道絕緣方式，即軌旁設(shè)備與軌道不接觸。一般需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行特殊處理，耗時(shí)耗力，且個(gè)別設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果精度并不理想，改進(jìn)空間有限。

為了使軌旁設(shè)備具備抗電磁干擾能力且不向處于同一環(huán)境的其它設(shè)備釋放超過允許范圍的電磁干擾，需要將單個(gè)采集單元做成一個(gè)整體，為保持采集單元整體性多數(shù)設(shè)備廠家選擇澆鑄的方式，整體澆鑄方式需要預(yù)先制作模具，且存在改制模具甚至報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)。澆鑄完成后還需要二次加工，且有特殊要求的不適用澆鑄的條件無法澆鑄成型，局限性較大。

2 新型軌道絕緣和抗電磁干擾設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)過分析設(shè)備檢測(cè)精度不理想的原因有列車通過檢測(cè)區(qū)域軌道基礎(chǔ)會(huì)產(chǎn)生沉降，這就導(dǎo)致預(yù)設(shè)的檢測(cè)基準(zhǔn)面發(fā)生偏移。為了消除檢測(cè)基準(zhǔn)面的偏移，檢測(cè)設(shè)備與軌道直接接觸使設(shè)備隨軌道一起沉降，這樣檢測(cè)基準(zhǔn)面相對(duì)檢測(cè)設(shè)備、被檢測(cè)物是固定的，但設(shè)備與軌道接觸如果絕緣措施失效的的話會(huì)將左右鋼軌導(dǎo)通，這在軌道交通行業(yè)非正常運(yùn)營(yíng)的情況下是絕對(duì)禁止的（列車作為導(dǎo)體將軌道信號(hào)導(dǎo)通以此來判斷這個(gè)區(qū)段有列車通過并實(shí)時(shí)監(jiān)控列車運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)調(diào)度，確保列車行車安全距離，保障列車行車安全）。因此，設(shè)備需要與軌道做好絕緣處理，通過在軌道墊板與設(shè)備基礎(chǔ)連接螺栓處及接觸面之間增加絕緣材料來隔絕鋼軌與設(shè)備的導(dǎo)通，如下圖1，即采用絕緣連接使檢測(cè)設(shè)備電氣信號(hào)與線路軌道信號(hào)隔離開來。同時(shí)，在線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備與設(shè)備基礎(chǔ)之間也做了同樣的絕緣處理，實(shí)現(xiàn)雙重絕緣，通過安全措施冗余度保障絕緣措施的有效性，且具備減震功能。

圖1

圖2 為本實(shí)施例的鐵路貨車輪對(duì)運(yùn)用狀態(tài)綜合檢測(cè)系統(tǒng)-高速車輪外形尺寸和直徑測(cè)量單元6 中的特殊枕木部件，其包括軌道扣件601、軌道墊板602、特殊枕木橫梁603、絕緣墊板604 和605、絕緣墊片606、絕緣套筒607、六角螺栓608 和609、螺母610、平墊圈611、彈墊612，其中軌道墊板602、特殊枕木橫梁603、絕緣墊板604、絕緣墊片606、絕緣套筒607 通過六角螺栓608、螺母610、平墊圈611、彈墊612 按圖示順序連接為一個(gè)整體，這個(gè)整體穿入鐵路線路軌道下，絕緣墊板605 置于軌道和軌道墊板602 之間，通過軌道扣件601、六角螺栓609、平墊圈611、彈墊612 將如上所述整體與軌道緊固連接。

圖2

軌旁設(shè)備具備抗電磁干擾能力需要將核心電子模塊安裝在金屬密閉空間內(nèi)，因?yàn)檎w澆鑄方式在批量較小的情況下不經(jīng)濟(jì)且適用性不廣，為了改進(jìn)這些弊端，將箱體按下圖3 分體加工后拼裝成密閉空間達(dá)到屏蔽電磁干擾的作用，同時(shí)輔以接地、濾波（在箱體電纜進(jìn)出口處電纜上增加濾波磁環(huán)）等抗干擾技術(shù)手段，有效實(shí)現(xiàn)了抗電磁干擾功能并極大降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本。材質(zhì)可以是鋁合金、碳纖維等具備導(dǎo)電性能的材料。鋁合金表面陽極氧化確保表面導(dǎo)電失效，能避免導(dǎo)體意外接觸使箱體接入其他電氣回路。

屏蔽的原理是利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電路包圍在其中，可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合干擾。

圖3

車輪在線自動(dòng)探傷設(shè)備因必須與車輪接觸，需將檢測(cè)區(qū)域軌道與兩端線路軌道絕緣隔離，單側(cè)鋼軌通過導(dǎo)通電纜跨接接續(xù)軌道信號(hào)，這樣就會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)區(qū)域無軌道信號(hào)導(dǎo)致列車運(yùn)營(yíng)監(jiān)控系統(tǒng)無法監(jiān)控這個(gè)區(qū)域的列車運(yùn)行動(dòng)態(tài)。對(duì)于列車運(yùn)營(yíng)監(jiān)控系統(tǒng)這屬于風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)之一，但系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控車輪是否有裂損、金相碾壓層疊、表面剝落等嚴(yán)重影響列車行車安全的故障，因此通過比較此類接觸式絕緣方式的應(yīng)用被得到認(rèn)可，

3 試驗(yàn)測(cè)試

在試驗(yàn)階段，課題組使用鋁合金和碳纖維兩種具備導(dǎo)電性能的材料進(jìn)行了樣機(jī)試制。為避免導(dǎo)體意外接觸使箱體接入其他電氣回路，鋁合金表面進(jìn)行了陽極氧化處理，這樣可以確保箱體表面導(dǎo)電失效；碳纖維的絕緣措施為在表面涂刷絕緣漆。因在線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備工作于戶外，高溫雨雪等自然環(huán)境帶來的影響較大，為了有效調(diào)節(jié)箱體溫度，避免風(fēng)沙雨雪等不利因素，在箱體表面增加了隔熱保溫措施。在保證絕緣措施有效的情況下，課題組組織實(shí)施了試運(yùn)行前的安裝調(diào)試工作，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證絕緣措施有效、減震措施良好、抗電磁干擾功能實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠并按計(jì)劃開始了試運(yùn)行階段相關(guān)工作。

在線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備經(jīng)試用，實(shí)現(xiàn)了既定功能和性能等目標(biāo)。在降成本方面實(shí)現(xiàn)了滿足系統(tǒng)必要功能的前提下較大程度的降低了設(shè)備的綜合成本，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力得到提高，有助于加快產(chǎn)品市場(chǎng)化進(jìn)程。

4 結(jié)論

4.1 本課題研究的在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行，驗(yàn)證了其不會(huì)影響線路運(yùn)營(yíng)且抗干擾能力強(qiáng)。在線路旁既有設(shè)備附近，系統(tǒng)雖然均固定在軌道上，但通過安裝橫梁使軌道和檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)雙重絕緣，在安裝調(diào)試完成后經(jīng)過驗(yàn)證對(duì)軌道信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生任何影響和干擾，因此對(duì)既有線路運(yùn)營(yíng)無影響并與線路旁既有設(shè)備不會(huì)相互干擾。

4.2 本課題研究的在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)并踐行降成本管理理念，通過機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)有效結(jié)合實(shí)現(xiàn)了拼接式屏蔽箱體的抗電磁干擾功能并較大幅度的降低了成本，使在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具備較強(qiáng)的抗電磁干擾能力并提高了系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果精度，在成本降低的情況下有效提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.3 本課題研究的在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)通過專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，取得了相關(guān)專利，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)了既定功能和性能等目標(biāo)，完善了客戶檢修方法，為經(jīng)濟(jì)使用提供了有效依據(jù)，從而提高了檢修工作質(zhì)量和有效性。

總之，為了適應(yīng)軌道交通的高速發(fā)展并為軌道交通行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，課題組凝心聚力，秉承服務(wù)至上、潛心專研等理念，幫助客戶實(shí)現(xiàn)了節(jié)省人力、物力、財(cái)力、提高自動(dòng)化檢測(cè)比率和效率等目標(biāo)，同時(shí)在保證設(shè)備有效使用并安全可靠的情況下保證了軌道交通運(yùn)營(yíng)安全和社會(huì)公眾人身財(cái)產(chǎn)安全。