崔宁宁

崔宁宁:中铁第五勘察设计院集团有限公司 助理工程师 102600 北京

道岔融雪装置是解决由于积雪或冰冻而导致道岔不能密贴的重要铁路设备。道岔的密贴情况直接影响到铁路的运输安全，因此研究一套能够有效融化积雪、自动化程度较高的道岔融雪设备势在必行。

我国目前多在高铁、客专线路、东北及青藏等铁路上使用道岔融雪装置，如京津城际铁路使用电加热方式的道岔融雪装置，在基本轨轨腰安装电加热元件。根据现场应用情况，在冬季大雪时，道岔融雪装置可以发挥较大作用，减轻铁路工作人员的劳动强度。但电加热道岔融雪装置仍存在一些弊端，最主要的就是浪费能源、加热速度慢等。针对这一问题，本文介绍另外一种新型融雪装置:电磁式道岔融雪。这种方法在世界上如美国、日本等一些国家被使用。

1 电磁式道岔融雪装置的设计

1.1 工作原理

道岔融雪系统主要由远程控制端、车站控制终端和车站基础层3个层次组成，其中最核心的部分是车站基础层的加热融雪装置。电磁式道岔融雪装置采用电磁感应加热方式，主要由感应加热单元、温度检测装置等组成，其组成结构图如图1所示。

图中，1为感应加热单元，由①和②组成，①表示电磁感应加热线圈;②表示加热单元的控制电路及加热电源;2为需加热的钢轨;3为温度测试模块。感应加热单元主要由电磁盘、控制电路、感应加热电源等组成。感应加热单元利用电磁感应加热的原理，由中高频的交流电通过加热线圈而产生交变的磁场，交变的磁场在负载钢轨底部产生涡流，从而加热钢轨达到融雪的目的。

1.2 安装设计

1.2.1 道岔

在道岔部位安装融雪装置，主要是针对基本轨、尖轨及可动心轨位置。

一些调研数据及现场试验表明，当道岔融雪装置只安装在道岔的基本轨处时会造成基本轨的加热温度较高，而在尖轨处的温度相对较低，此时如果雪量较大就会在尖轨滑床板处形成积雪，因此达不到融雪的目的。基于此种情况，应同时在道岔基本轨和尖轨处同时设置融雪装置，使基本轨与尖轨同时加热、温度接近以达到良好的融雪效果。

图1 电磁式道岔融雪装置组成

道岔的可动心轨由两侧翼轨和可移动心轨两部分组成，翼轨与可能心轨之间容易积雪积冰，由此可造成道岔不密贴，此时列车经过可能发生挤岔，严重时可造成侧翻。鉴于此种情况，道岔的可动心轨需同时安装融雪装置。

1.2.2 转辙机

动作杆与外锁闭装置是转辙机的重要组成部分。转辙机的动作杆直径较小，不易积雪结冰，对道岔转换的影响较小，道岔基本轨与尖轨本身的热量可以传导至动作杆，因此不需要对动作杆单独设置融雪装置。外锁闭装置处于两根钢轨与轨枕之间，容易积雪积冰，因此需要在外锁闭装置处设置融雪装置，具体方法可以在外锁闭装置下方安装加热线圈。

2 现场试验情况

融雪装置的加热线圈如图2所示。加热线圈设置于钢轨的下方，两段钢轨下方均设置线圈。在加热功率为3.7 kW，室外温度为0℃的情况下，对一段1.5 m左右的钢轨进行加热，当加热到27℃时需要42 s。此种方法在满足道岔融雪的条件下预热时间较短，在一定程度上比较节省能源。

图2 加热线圈

3 感应加热干扰问题的分析及解决方案

电磁兼容一直是铁路运输中一个重大课题，电磁干扰时刻威胁着运输安全。利用感应加热的方法对道岔进行融雪可能会产生一些电磁干扰问题，现对一些问题进行分析并提出一系列的解决方案。

3.1 对轨道电路的影响及解决措施

目前道岔融雪系统主要应用于高铁、客专及一些多雪寒冷地区铁路上。下面针对电磁感应道岔融雪装置可能对轨道电路的影响分以下情况进行分析。

3.1.1 普速铁路

在普速铁路中，路内目前使用最普遍的方法是采用25Hz相敏轨道电路叠加ZPW-2000电码化。当列车进入站内时，列车上的机车信号接收线圈在采集钢轨上的电码化低频信息时可能同时采集道岔融雪系统的电磁波信息，这样会影响机车信号的显示，从而危及行车安全。

针对这种情况可采取使用滤波器的方法。由于感应加热所形成的电磁波的频率与电码化信息频率不同，相差较大，因此可以在机车信号主机箱中加入滤波器过滤融雪装置的电磁波，消除其对机车信号的影响。

3.1.2 客运专线

主要对C2级及C3级客运专线进行分析。C2级客运专线的区间和站内均采用ZPW-2000系列无绝缘轨道电路，列车控制系统基于轨道传输信息。车载轨道电路信息接收单元采集接收低频控制信息码来指导列车运行，同普速铁路相同，可在信息接收单元中增加滤波器，过滤掉融雪装置的干扰频率。这样即可防止融雪装置对于车载轨道信息带来的干扰。

C3级列车控制系统基于无线传输信息。在C3列控模式下，无线闭塞中心的控制信息主要通过车载GSM-R电台传递给列车。一般在列车顶部安装GSM-R电台接收天线，融雪装置形成的磁场干扰已经很微弱，对于GSM-R电台接收控车信息几乎没有影响。当列车运行模式由C3模式转变为C2模式时，其防干扰方法同上。

3.1.3 对于轨道电路检查列车占用情况的影响

轨道电路是以铁路的两根钢轨为导体来判断轨道的占用情况。融雪装置中的高频磁场通过在钢轨中产生涡电流而自身发热，在钢轨内部这种涡电流只会形成闭合回路而不是定向移动的电流，这样就不会影响轨道继电器的正常动作。因此融雪装置不会干扰轨道电路检查列车占用情况。

3.2 对道床的影响及解决措施

目前，我国的铁路基本为无砟轨道和有砟轨道两种，这两种轨道的组成部分中都含有钢筋混凝土。当设置在道岔的感应加热装置工作时，轨道中的钢筋混凝土可同时被电磁场加热，受热后钢筋会膨胀，可使道岔道床变形。因此，道床的寿命可能会受到影响。

针对此问题，可采用法拉第笼的解决方法。在安装加热线圈的钢轨周围可以铺设一层金属线网并引出汇集线接地，也可以与铁路综合接地系统相连接，这就构成了法拉第笼。采用这种方法可以有效的防止融雪装置对道床造成地影响。

3.3 对其他信号设备的影响

1．应答器。应答器一般设置在进站信号机外方30 m，出站信号机内方20 m，其距离融雪装置较远，融雪装置中加热线圈的磁场衰耗较大，因此感应加热融雪装置不会影响应答器正常工作。

2．信号电缆。信号机、转辙机及送受电电缆在过轨时可能会距离融雪装置较近，但会有钢管对过轨电缆进行防护，可同时防护信号电缆不受加热线圈的干扰。另外，其他沿电缆槽敷设的电缆带有铝护套，其护套也可屏蔽加热线圈的干扰。因此，在信号电缆方面道岔融雪装置的影响可以忽略。

3．地面信号机。地面信号是列车运行时的重要凭证，地面信号机连接至联锁系统时，信号机电缆可以防止加热线圈对其的影响，因此融雪装置不会影响地面信号机的显示。

4 结束语

我国道岔融雪装置的应用尚处于发展阶段，仍有着较大的发展空间。本文采用新型道岔融雪装置，为融雪装置的安装进行了设计，对融雪装置的干扰问题进行了分析，并提出一系列解决方案，这将是道岔融雪系统的一个新的研究方向，但目前此种融雪装置现场测试较少，有待进一步进行各方面试验。

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