CN108824337A - 铁路新型道岔融冰雪系统 - Google Patents

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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H8/00—Removing undesirable matter from the permanent way of railways; Removing undesirable matter from tramway rails
    • E01H8/02—Methods or apparatus for removing ice or snow from railway tracks, e.g. using snow-ploughs ; Devices for dislodging snow or ice which are carried or propelled by tramway vehicles ; Moving or removing ballast
    • E01H8/08—Methods or apparatus for removing ice or snow from railway tracks, e.g. using snow-ploughs ; Devices for dislodging snow or ice which are carried or propelled by tramway vehicles ; Moving or removing ballast by application of heat, e.g. by means of heated clearing instruments, melting in situ; Clearing devices which melt the dislodged snow; Clearing exclusively by means of rays or streams or gas or stream, or by suction
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种铁路新型道岔融冰雪系统，包括相互连接的：远程控制中心、车站控制中心、电器控制柜、电力电源、环境检测装置和轨道温度传感器和电磁加热装置。本发明的效果是：1、采用电磁加热技术进行道岔融冰雪，有极高的热转换效率(高达98％)，降低设备功耗。2、解决电磁加热中，涡流热量分布不均匀的问题，消除温度的梯度性，减小单点高温向空气中的损耗。3、采用智能自动化控制系统，实现设备的自动运行，减少人工操作，降低人力成本，实现设备的动态控温，降低设备功耗。4、针对道岔型号多种多样，加热位置包含钢轨、滑床板、拉杆、外锁闭，保证各个部件的除雪效果。

Description

铁路新型道岔融冰雪系统
技术领域
本发明涉及去除冰雪的技术领域，具体涉及采用电磁加热装置用于融除铁路道岔冰雪的系统。
背景技术
在冬季，青藏线由于积雪或冰冻导致道岔结冰，影响道岔密贴，严重危机行车安全。传统的电伴热加热方式，是由电阻丝绕制，电阻丝的内外双面发热，其内面贴在钢轨上，而外面的热量大部分散失到空气中，造成电能的直接损失、浪费，并且采用电伴热的方式，热传导的效果很大程度取决于与钢轨贴合的紧密度，增加了安装和维护的困难。具体为以下缺点：
1、电阻加热方式功率较大，单股道道岔融雪装置功率达到20KW。
2、电阻加热方式热效率较低，最高只能达到50％的热效率，并且受与钢轨贴合紧密度的影响较大。
3、电阻加热方式存在局部过热问题，发热条温度表面温度局部超过300摄氏度。
4、电阻加热方式存在日常维护工作量大，检修困难等问题。
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种新的解决方案。
发明内容
本发明旨在解决传统的电伴热加热方式所存在的上述问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：提供了一种铁路新型道岔融冰雪系统，包括：
远程控制中心，与各个车站通讯连接，用于远程监控整个系统的运行状况，远程控制某个或某几个电磁加热线圈工作状态；
车站控制中心，与远程控制中心和各个电器控制柜通讯连接，一个车站安装有至少一个电器控制柜，起到监控整个车站的运行状况，向远程控制中心传送监控信息并接受远程控制命令，以及控制本车站内某个或某几个电磁加热线圈工作状态作用；
电器控制柜，与车站控制中心、环境检测装置和轨道温度传感器通讯连接，与电力电源和电磁加热装置电力连接，并与电磁加热装置通讯连接；电器控制柜接受环境检测装置和轨道温度传感器的检测数据，以及电磁加热装置的状态数据，并据此自动控制电磁加热装置的工作状态，还接受车站控制中心的控制命令并据此对电磁加热装置进行控制，同时还将环境检测装置和轨道温度传感器的检测数据，以及电磁加热装置的状态数据上传车站控制中心；
电力电源，与电器控制柜电力连接，为电器控制柜、电磁加热装置、环境检测装置和轨道温度传感器提供电力；
环境检测装置和轨道温度传感器，监测环境数据和轨道温度数据并上传至电器控制柜，为电器控制柜控制电磁加热装置提供信息；
电磁加热装置，与电器控制柜电力连接，受电器控制柜控制而加热铁路道岔的基本轨，防止基本轨和尖轨直接积雪、积冰。
进一步的，所述电磁加热装置包括隔离变压器、电磁加热控制板和电磁加热线圈，电器控制柜依次与隔离变压器、电磁加热控制板和电磁加热线圈电连接；电器控制柜和与电磁加热控制板传输控制信号。
进一步的，远程控制中心下设置有一个以上的车站控制中心，一个车站控制中心下设置有一个以上的所述电器控制柜，一个电器控制柜下是设置有一个以上的隔离变压器，一个隔离变压器下设置有一个以上的电磁加热控制板，一个电磁加热控制板下设置有一个以上的电磁加热线圈。
进一步的，所述环境检测装置包括雨雪传感器和气温传感器。
本发明的效果是：
1、采用电磁加热技术进行道岔融冰雪，有极高的热转换效率(高达98％)，降低设备功耗。
2、解决电磁加热中，涡流热量分布不均匀的问题，消除温度的梯度性，减小单点高温向空气中的损耗。
3、采用智能自动化控制系统，实现设备的自动运行，减少人工操作，降低人力成本，实现设备的动态控温，降低设备功耗。
4、针对道岔型号多种多样，加热位置包含钢轨、滑床板、拉杆、外锁闭，保证各个部件的除雪效果。
附图说明
图1是系统框图(图中的“n”表示，该组成部分更具实际情况或实际需要有n个，n≥1)。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。
如图1所示，该铁路新型道岔融冰雪系统，包括：
远程控制中心，与各个车站通讯连接，用于远程监控整个系统的运行状况，远程控制某个或某几个电磁加热线圈工作状态；
车站控制中心，与远程控制中心和各个电器控制柜通讯连接，一个车站安装有至少一个电器控制柜，起到监控整个车站的运行状况，向远程控制中心传送监控信息并接受远程控制命令，以及控制本车站内某个或某几个电磁加热线圈工作状态作用；
电器控制柜，与车站控制中心、环境检测装置和轨道温度传感器通讯连接，与电力电源和电磁加热装置电力连接，并与电磁加热装置通讯连接；电器控制柜承上启下，电器控制柜接受环境检测装置和轨道温度传感器的检测数据，以及电磁加热装置的状态数据，并据此自动控制电磁加热装置的工作状态，还接受车站控制中心的控制命令并据此对电磁加热装置进行控制，同时还将环境检测装置和轨道温度传感器的检测数据，以及电磁加热装置的状态数据上传车站控制中心；
电力电源，与电器控制柜电力连接，为电器控制柜、电磁加热装置、环境检测装置和轨道温度传感器提供电力；
环境检测装置和轨道温度传感器，监测环境数据和轨道温度数据并上传至电器控制柜，为电器控制柜控制电磁加热装置提供信息；
电磁加热装置，与电器控制柜电力连接，受电器控制柜控制而加热铁路道岔的基本轨，防止基本轨和尖轨直接积雪、积冰。
作为电磁加热装置的一个实施例，所述电磁加热装置包括隔离变压器、电磁加热控制板和电磁加热线圈，电器控制柜依次与隔离变压器、电磁加热控制板和电磁加热线圈电连接；电器控制柜和与电磁加热控制板传输控制信号，控制电磁控制板进行轨道加热。
该系统整体呈树状结构，或可称为金字塔结构，其中的车站控制中心、电器控制柜、隔离变压器、电磁加热控制板、电磁加热线圈、环境检测装置和轨道温度传感器的数量都可根据实际需要确定。当然远程控制中心的数量也不是必须唯一的。
具体为：远程控制中心下设置有一个以上的车站控制中心，一个车站控制中心下设置有一个以上的所述电器控制柜，一个电器控制柜下是设置有一个以上的隔离变压器，一个隔离变压器下设置有一个以上的电磁加热控制板，一个电磁加热控制板下设置有一个以上的电磁加热线圈。
可选的，所述环境检测装置包括雨雪传感器和气温传感器。通过在道岔融易积雪位置，增加积雪传感器和轨温传感器的方式，精准检测当前道岔积雪状态，防止积雪检测不到位的情况。
主要技术指标：
1、工作温度：－45℃～+45℃
2、工作相对湿度：100％
3、海拔高度：1000～6000m
4、供电条件：电源AC220V(±10％)50Hz
5、工作限制：24小时连续工作
6、单组道岔融雪装置运行功率1-5KW
7、工作方式：全年自动化运行，无人值守
经济效益：
按青藏线冬季气温，电磁功率按融冰工况，最大功率设计为5kw，实际工况为下雪即通电，雪落在道岔上即时融化，不需结冰后再融冰，电磁实际功率为1-2kw。电阻加热方式最大功率为20KW。
按照每年冬季下雪约90天计算，电磁最大功率5KW计算，将节约电费2-3万元。
高频电磁融冰雪设备一次安装后，高频电磁加热体非机械破坏可使用10年，电磁控制柜正常使用可无故障运行5年，之后需做简单的维修，故日常费用只计算用电成本。
高频电磁融冰雪设备包括电气控制柜、隔离变压器、电磁加热控制板、电磁加热线圈、雨雪传感器、轨温传感器、气温传感器，也就是单股道岔上所设置的装置。
该系统采用电磁加热技术进行道岔融冰雪，利用的是电磁场涡流加热原理，即电流通过线圈产生磁场，磁性物体在磁场内产生无数磁力线涡流，磁力线涡流使磁性物体内部的原子高速无规则运动、碰撞、摩擦，瞬间产生高热能。
该系统利用的电磁场涡流加热，涡流的热效能直接作用于钢轨上，不存在热传导方式能量的浪费，电磁加热效率≥98％，并且电磁加热方式不需要与钢轨的紧密贴合。此技术应在道岔融冰雪上，可较大的降低电伴热加热方式道岔融冰雪的功耗，可节省日常维护成本；克服在岔区挖深，影响道岔轨道的稳定性，填补我国铁路在这项目的空白。
该系统采用智能自动化控制系统，同时结合雨雪状态和轨温状态判断加热系统是否开启，减少人工的工作量，实现系统的自动化运行，通过动态调节加热功率，使融雪温度控制在合理范围以内，减少热量向空气损耗，降低系统正常工作消耗电能。

Claims (4)

1.铁路新型道岔融冰雪系统，其特征在于，包括：
远程控制中心，与各个车站通讯连接，用于远程监控整个系统的运行状况，远程控制某个或某几个电磁加热线圈工作状态；
车站控制中心，与远程控制中心和各个电器控制柜通讯连接，一个车站安装有至少一个电器控制柜，起到监控整个车站的运行状况，向远程控制中心传送监控信息并接受远程控制命令，以及控制本车站内某个或某几个电磁加热线圈工作状态作用；
电器控制柜，与车站控制中心、环境检测装置和轨道温度传感器通讯连接，与电力电源和电磁加热装置电力连接，并与电磁加热装置通讯连接；电器控制柜接受环境检测装置和轨道温度传感器的检测数据，以及电磁加热装置的状态数据，并据此自动控制电磁加热装置的工作状态，还接受车站控制中心的控制命令并据此对电磁加热装置进行控制，同时还将环境检测装置和轨道温度传感器的检测数据，以及电磁加热装置的状态数据上传车站控制中心；
电力电源，与电器控制柜电力连接，为电器控制柜、电磁加热装置、环境检测装置和轨道温度传感器提供电力；
环境检测装置和轨道温度传感器，监测环境数据和轨道温度数据并上传至电器控制柜，为电器控制柜控制电磁加热装置提供信息；
电磁加热装置，与电器控制柜电力连接，受电器控制柜控制而加热铁路道岔的基本轨，防止基本轨和尖轨直接积雪、积冰。
2.如权利要求1所述的铁路新型道岔融冰雪系统，其特征在于，所述电磁加热装置包括隔离变压器、电磁加热控制板和电磁加热线圈，电器控制柜依次与隔离变压器、电磁加热控制板和电磁加热线圈电连接；电器控制柜和与电磁加热控制板传输控制信号。
3.如权利要求2所述的铁路新型道岔融冰雪系统，其特征在于，远程控制中心下设置有一个以上的车站控制中心，一个车站控制中心下设置有一个以上的所述电器控制柜，一个电器控制柜下是设置有一个以上的隔离变压器，一个隔离变压器下设置有一个以上的电磁加热控制板，一个电磁加热控制板下设置有一个以上的电磁加热线圈。
4.如权利要求1-3任一所述的铁路新型道岔融冰雪系统，其特征在于，所述环境检测装置包括雨雪传感器和气温传感器。
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