CN211395198U - 一种基于调度计划的道岔智能融雪系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于铁路建设技术领域，具体提供了一种基于调度计划的道岔智能融雪系统，根据列车开行计划数据查询车站内各对应的道岔动作开启时序表；实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表；根据道岔动作开启时序表及道岔融雪时长表确定对应道岔的道岔融雪时序表，其中，道岔开始融雪时刻早于道岔动作开启时间与道岔融雪时长之和所对应的时刻。通过赋予道岔融雪系统进路信息，同时赋予道岔融雪气象信息，结合防灾设备获得雪深监测信息，提前对进路上的道岔实施加热融雪；另一方面，通过对融雪效果进行评估，调整单个道岔融雪时间参数，获得车站内所有道岔融雪的时序信息，包括开始融雪时间及通断电间隔时间，实现最大化节能效果。
Description
技术领域
本实用新型属于铁路建设技术领域，具体涉及一种基于调度计划的道岔智能融雪系统。
背景技术
随着高铁建设不断发展，道岔数量逐年增加，维护工作量相应增加。遇雪灾天气由于高铁线路运营期间人员不得上道除雪，因此设置道岔融雪系统需求强烈。
目前道岔融雪系统由车站控制终端、轨旁电气控制柜、轨温传感器、隔离变压器、接线盒和电加热元件及卡具等组成。由车站控制终端控制轨旁电气控制柜，经过隔离变压器输送加热电源，通过加热元件发热、钢轨热传导，达到融雪目的。系统可自动、人工手动方式启动电加热融雪电路。采用自动启动模式时通过轨温传感器感知后自动启动道岔融雪装置，车站内各道岔融雪设备均启动；采用人工启动方式时，可人为选择启动的融雪控制柜的数量。
但是由于各组道岔融雪加热元件所需的电力功耗较大，考虑降雪天气车站内多组道岔同时融雪的技术要求，工程设计中考虑设大容量专用道岔融雪变压器，但是电力增容费用较高。对于一些既有未设置道岔融雪的车站，后续需要补充该系统的项目，外电源扩容是最重要的制约因素，因此迫切需求采用一种节能的智能道岔融雪系统.
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中铁路道岔融雪耗电量大的问题。
为此，本实用新型提供了一种基于调度计划的道岔智能融雪系统，包括用于加热道岔的加热模块，还包括信号采集模块、雪深检测模块及数据处理模块；
所述信号采集模块用于从车站获取列车开行计划数据并查询车站内各对应的道岔动作开启时序表；
所述雪深检测模块用于实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表；
所述数据处理模块用于根据所述道岔动作开启时序表及所述道岔融雪时长表确定道岔融雪时序表，并分别控制各道岔对应的加热模块开始加热。
优选地，所述雪深检测模块包括超声波测距探头或激光测距探头。
优选地，所述信号采集模块还包括用于获取气象信息及气温的信号接口，并将所述气象信息及气温转换成道岔融雪速度；
所述雪深检测模块根据所述道岔融雪速度及道岔积雪深度转换成对应的道岔融雪时长。
优选地，若持续下雪，则所述道岔融雪时长的值取无限大；若不持续下雪，通过试验统计特定雪深与温度得到对应的道岔融雪时长表。
优选地，若不持续下雪，通过控制变量法试验得到不同气温及不同积雪深度的道岔融雪时长。
优选地，所述道岔动作开启时序表为Ti＝{T1，T3，T5，……},所述道岔融雪时长表为Pi＝{P1，P3，P5，……}，所述道岔融雪时序表为Mi＝{M1，M3，M5，……}，且Mi+Pi<＝Ti,其中i为奇数，Mi、Pi及Ti分别为第i个道岔动作开启时间、第i个道岔融雪时长及第i个道岔开始融雪时刻。
优选地，所述道岔动作开启时序表为各列车从车站出发后开行至道岔时的时刻。
优选地，所述数据处理模块预设有持续降雪模式和停雪模式，当系统开启时，默认模式为持续降雪模式。
本实用新型还提供了一种基于调度计划的道岔智能融雪方法，包括：
根据列车开行计划数据查询车站内各对应的道岔动作开启时序表；
实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表；
根据所述道岔动作开启时序表及所述道岔融雪时长表确定对应道岔的道岔融雪时序表，以控制道岔根据道岔融雪时序表在对应的时刻开始加热融雪；其中，道岔开始融雪时刻早于道岔动作开启时间与道岔融雪时长之和所对应的时刻。
优选地，预存列车开行计划数据所对应的车站内的道岔动作开启时序表，预存道岔积雪深度所对应的道岔融雪时长表。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于调度计划的道岔智能融雪系统，根据列车开行计划数据查询车站内各对应的道岔动作开启时序表；实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表；根据道岔动作开启时序表及道岔融雪时长表确定对应道岔的道岔融雪时序表，其中，道岔开始融雪时刻早于道岔动作开启时间与道岔融雪时长之和所对应的时刻。通过赋予道岔融雪系统进路信息，同时赋予道岔融雪气象信息，结合防灾设备获得雪深监测信息，提前对进路上的道岔实施加热融雪；另一方面，通过对融雪效果进行评估，调整单个道岔融雪时间参数，获得车站内所有道岔融雪的时序信息，包括开始融雪时间及通断电间隔时间，实现最大化节能效果。
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型基于调度计划的道岔智能融雪系统的功能框图；
图2是本实用新型基于调度计划的道岔智能融雪系统的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于调度计划的道岔智能融雪系统，包括用于加热道岔的加热模块，还包括信号采集模块、雪深检测模块及数据处理模块；
所述信号采集模块用于从车站获取列车开行计划数据并查询车站内各对应的道岔动作开启时序表；
所述雪深检测模块用于实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表；
所述数据处理模块用于根据所述道岔动作开启时序表及所述道岔融雪时长表确定道岔融雪时序表，并分别控制各道岔对应的加热模块开始加热。
由此可知，现有的列车控制平台包括行车指挥系统和防灾系统，行车指挥系统内记录有列车开行计划数据，包括历史数据及计划数据，各个列车的起始站、经停站及终点站的时间等等。防灾系统包括火警预警、雪灾监控等，可以通过防灾系统获取下雪深度，也可以根据雪深检测模块实时监测道岔积雪深度，后者更加精确。
其中，在道岔正常情况即没有积雪或其他故障的情况下，通过取列车开行计划数据便可拟定车站内对应的道岔动作开启时间，即从车站获取列车开行计划数据并查询车站内各对应的道岔动作开启时序表。通过试验可以获知道岔积雪深度对应的道岔融雪时长，当列车开行时，雪深检测模块用于实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表从而便可得知该道岔融雪时间长度。这样便可得知当该列车开行后对应的道岔动作开启时间，且该道岔融雪时间长度，这样便可计算在保证列车开行至该道岔保证道岔积雪融化完毕，得出最优的融雪时序，保证顺利开启道岔动作，同时也不会因为过早开启加热而浪费电能。因此该项技术能够极大的节约电能，同时降低工作峰值时的外电容量，降低运营成本，同时降低了后续补充道岔融雪车站的外电扩容的难度。
在一个具体的实施场景中，因道岔融雪所需功率相对较大，以18号道岔举例，单个道岔采用非加强型的道岔融雪系统就需要约20千瓦的功率，以10组道岔车站举例，采用传统道岔融雪系统，需要同时提供200千瓦的功率，而且开启的时机有可能过早，造成极大的电力资源废弃。采用本专利方法的道岔融雪系统，可以获得最晚启动的时间，避免系统放空运行，同时可以避免10组道岔同时进行融雪，根据目前各条线对下雪后的行车模式调整，所有的正线通过进路均改成了侧线通过，几乎一半以上的道岔在下雪后无需操纵动作，因此条件允许时10组道岔的车站可优化到仅5组道岔需要按计划融雪，另外若渡线道岔常态在定位时，需要计划融雪的道岔甚至更少。
优选的方案，所述雪深检测模块包括超声波测距探头或激光测距探头。通过在道岔上安装超声波测距探头或激光测距探头便可实时监测该道岔的积雪深度。
优选的方案，所述信号采集模块还包括用于获取气象信息及气温的信号接口，并将所述气象信息及气温转换成道岔融雪速度；所述雪深检测模块根据所述道岔融雪速度及道岔积雪深度转换成对应的道岔融雪时长。由此可知，增加道岔融雪系统的接口：通过与行车指挥系统(中国电信CTC或中国电信TDCS)接口获得车站列车开行计划，通过与灾害监测系统或其他气象预报系统接口自动获得或者人工输入下雪的气象信息，作为道岔融雪系统启动的基础触发信息。
其中，行车指挥系统的列车运行计划数据，可以从调度中心或车站站机两个来源获得，从中心获得信息可以通过通信提供的传输通道传送至车站融雪系统主机，从车站站机的查询终端可以通过采用RJ45或其余类型的接口模式，实现融雪系统主机与CTC或TDCS站机的信息交互。降雪气象信息除人工输入外，可以从防灾路局中心或者车站最近的灾害监控单元获得，从中心获得信息可以通过通信提供的传输通道传送至车站融雪系统主机，从车站最近的监控单元可以通过电缆或光缆方式实现监控单元与融雪系统主机之间的信息交互。另外系统预留人工干预接口，亦可以通过观看天气预报等形式，人工设置系统启动实际。雪深检测模块根据降雪气象信息确定是否为降雪天气，然后结合检测到的积蓄深度变化进一步修正道岔融雪时长。
优选的方案，若持续下雪，则所述道岔融雪时长的值取无限大；若不持续下雪，通过试验统计特定雪深与温度得到对应的道岔融雪时长表。持续下雪说明道岔会一直有雪，因此需要一直加热，所以道岔融雪时长的值取无限大。若不持续下雪，通过控制变量法试验得到不同气温及不同积雪深度的道岔融雪时长。在具体的实际工作环境中，只需要测得相应的雪深及温度便可得到相应的道岔融雪时长。
优选的方案，所述道岔动作开启时序表为Ti＝{T1，T3，T5，……},所述道岔融雪时长表为Pi＝{P1，P3，P5，……}，所述道岔融雪时序表为Mi＝{M1，M3，M5，……}，且Mi+Pi<＝Ti,其中i为奇数，Mi、Pi及Ti分别为第i个道岔动作开启时间、第i个道岔融雪时长及第i个道岔开始融雪时刻。其中，所述道岔动作开启时序表为各列车从车站出发后开行至道岔时的时刻。对道岔进行编号，并预存道岔动作开启时序表Ti及道岔融雪时长表Pi，通过不等式Mi+Pi<＝Ti得到道岔融雪时序表Ti，该道岔融雪时序表Ti即为最优的融雪时刻，即保证了融雪及时且不浪费电能。
优选的方案，所述数据处理模块预设有持续降雪模式和停雪模式，当系统开启时，默认模式为持续降雪模式。对于监测到或人工输入下雪后，系统启动，默认持续降雪模式。此时Pi值为无穷大，系统通过筛选Ti，将该日内计划动作的道岔融雪系统全部启动，无需动作的道岔可不启动。此时的Mi表中的计划动作道岔都等于现在，该模式下，智能道岔融雪系统较传统道岔融雪系统可节省无需动作道岔的能耗。
如图2所示，本实用新型实施例还提供了一种基于调度计划的道岔智能融雪方法，包括：
根据列车开行计划数据查询车站内各对应的道岔动作开启时序表；
实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表；
根据所述道岔动作开启时序表及所述道岔融雪时长表确定对应道岔的道岔融雪时序表，以控制道岔根据道岔融雪时序表在对应的时刻开始加热融雪；其中，道岔开始融雪时刻早于道岔动作开启时间与道岔融雪时长之和所对应的时刻。根据动态的融雪时序表，向道岔融雪系统的融雪执行部分下达每一时段各道岔加热元件的启动命令，以获取最晚的加热启动时间。当监测到道岔上的积雪融化完后则停止加热。
具体的步骤为：
首先，增加道岔融雪系统的接口：通过与行车指挥系统(CTC或TDCS)接口获得车站列车开行计划，通过与灾害监测系统或其他气象预报系统接口自动获得或者人工输入下雪的气象信息，作为道岔融雪系统启动的基础触发信息。
其次，采用智能算法，将列车开行计划数据转换成车站内各道岔动作时序表，从而获得车站内各道岔的融雪先后顺序表，简称融雪时序表，避免全站所有道岔同时开启融雪的场景，对多个进路内共用的道岔，可合理的简化道岔重复融雪的次数。对不同编号以及不同位置的道岔，可以通过初始化或人工干预的方式，赋予单个道岔可调的融雪时间参数值，对融雪效果进行优化，同时该参数值又可以作为道岔融雪时序算法的反馈，动态调整融雪时序表。
最终，根据动态的融雪时序表，向道岔融雪系统的融雪执行部分下达每一时段各道岔加热元件的启动命令。
智能算法可对不同的融雪场景，选择对应的融雪模式。将道岔开始动作时刻的道岔动作开启时序表为Ti＝{T1，T3，T5，……},下标对应为道岔号码,后续下标定义均同前，不再赘述。将道岔开始融雪时刻的时序表定义为Mi＝{M1，M3，M5，……}。对应不同号码或位置的道岔，将单组道岔融雪的时长定义为Pi＝{P1，P3，P5，……}，Pi的大小与雪深监测系统以及气温、气象条件关联。如果持续下雪，因有新雪注入，Pi的值取无限大；如果不持续下雪，可以通过在有代表性地域做实验的方式统计特定雪深与温度对应的时长表。将Pi表作为对应车站道岔融雪系统初始化的输入参数，该参数表同时具备由人工调整的功能。算法应保证任何一组道岔i对应的Mi+Pi<＝Ti,即i道岔融雪开始时间加上i道岔融雪所需的时长早于(<＝)道岔动作的时间。
对于监测到或人工输入下雪后，系统启动，默认持续降雪模式。此时Pi值为无穷大，系统通过筛选Ti，将该日内计划动作的道岔融雪系统全部启动，无需动作的道岔可不启动。此时的Mi表中的计划动作道岔都等于现在，该模式下，智能道岔融雪系统较传统道岔融雪系统可节省无需动作道岔的能耗。
在持续降雪模式下，如果雪深监测系统检测到雪深不再变化，可以转换到停雪模式，此时Pi值为该车站道岔融雪系统对应的常量。系统从停雪时间开始，通过Mi+Pi<＝Ti公式，计算出对应的融雪时序表，该停雪模式下，智能道岔融雪系统较传统道岔融雪系统可避免全站所有计划动作道岔同时开启融雪的场景，降低瞬时功率，同时可以剔除重复动作道岔的融雪，进一步节约能耗。
由上可知，采用本道岔融雪系统后，可避免传统融雪系统自动开启方案中全站一并开启的道岔融雪方式，节约了用电，并且减少了外电的总容量。同时本道岔融雪系统可以根据不同的降雪场景，合理的选择融雪模式，在保证融雪效果的前提下，进一步降低瞬时总功率并节约能耗。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于调度计划的道岔智能融雪系统，根据列车开行计划数据查询车站内各对应的道岔动作开启时序表；实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表；根据道岔动作开启时序表及道岔融雪时长表确定对应道岔的道岔融雪时序表，其中，道岔开始融雪时刻早于道岔动作开启时间与道岔融雪时长之和所对应的时刻。通过赋予道岔融雪系统进路信息，同时赋予道岔融雪气象信息，结合防灾设备获得雪深监测信息，提前对进路上的道岔实施加热融雪；另一方面，通过对融雪效果进行评估，调整单个道岔融雪时间参数，获得车站内所有道岔融雪的时序信息，包括开始融雪时间及通断电间隔时间，实现最大化节能效果。
以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于调度计划的道岔智能融雪系统，包括用于加热道岔的加热模块，其特征在于：还包括信号采集模块、雪深检测模块及数据处理模块；
所述信号采集模块用于从车站获取列车开行计划数据并查询车站内各对应的道岔动作开启时序表；
所述雪深检测模块用于实时监测道岔积雪深度并查询对应的道岔融雪时长表；
所述数据处理模块用于根据所述道岔动作开启时序表及所述道岔融雪时长表确定道岔融雪时序表，并分别控制各道岔对应的加热模块开始加热。
2.根据权利要求1所述的基于调度计划的道岔智能融雪系统，其特征在于：所述雪深检测模块包括超声波测距探头或激光测距探头。
3.根据权利要求1所述的基于调度计划的道岔智能融雪系统，其特征在于：所述信号采集模块还包括用于获取气象信息及气温的信号接口，并将所述气象信息及气温转换成道岔融雪速度；
所述雪深检测模块根据所述道岔融雪速度及道岔积雪深度转换成对应的道岔融雪时长。
4.根据权利要求1所述的基于调度计划的道岔智能融雪系统，其特征在于：若持续下雪，则所述道岔融雪时长的值取无限大；若不持续下雪，通过试验统计特定雪深与温度得到对应的道岔融雪时长表。
5.根据权利要求4所述的基于调度计划的道岔智能融雪系统，其特征在于：若不持续下雪，通过控制变量法试验得到不同气温及不同积雪深度的道岔融雪时长。
6.根据权利要求1所述的基于调度计划的道岔智能融雪系统，其特征在于：所述道岔动作开启时序表为Ti＝{T1，T3，T5，……},所述道岔融雪时长表为Pi＝{P1，P3，P5，……}，所述道岔融雪时序表为Mi＝{M1，M3，M5，……}，且Mi+Pi<＝Ti,其中i为奇数，Mi、Pi及Ti分别为第i个道岔动作开启时间、第i个道岔融雪时长及第i个道岔开始融雪时刻。
7.根据权利要求1所述的基于调度计划的道岔智能融雪系统，其特征在于：所述道岔动作开启时序表为各列车从车站出发后开行至道岔时的时刻。
8.根据权利要求1所述的基于调度计划的道岔智能融雪系统，其特征在于：所述数据处理模块预设有持续降雪模式和停雪模式，当系统开启时，默认模式为持续降雪模式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20200901 Effective date of abandoning: 20240621 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
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