适用于轨道设施防、破、融冰雪的作业方法及监控系统与流程

本发明涉及一种作业方法及监控系统，具体涉及一种适用于轨道设施防、破、融冰雪的作业方法及监控系统。

背景技术：

由于全球气候的异常，极端寒冷与雨雪冰冻灾害天气已不仅仅出现在纬度较高的寒带地区，在纬度低的南方与沿海地区也频频出现，特别对于经过轨道道岔组尖轨挤压和覆盖于道岔转辙机构的覆雪经过融化二次或多次结冰而变得较硬的积冰雪，以及轨道运营车辆过车带入雪来说，轨道交通道岔组及道岔组转辙机构防冰融雪变得非常困难。冰雪灾害造成的道岔组积冰雪给轨道交通冬季运营安全造成威胁；轨道交通道岔组积冰雪可能会导致火车变轨失败，车辆调度失灵，甚至运营列车倾覆。

而现有的道岔组电加热融雪方式的高能耗与低环保，与高效融冰除雪间的矛盾是轨道交通行业冬季正常安全运行的一个亟待解决的难题。

解决冰灾的方法可分为二类，一是主动防冰抗冰，就是在轨道道岔组及转辙机构表面覆冰前，使用各种技术手段，有效地抑制或减缓覆冰过程，使降雪快速溶解并降低溶解雪水冰点，阻截二次积冰；二是结冰后进行破冰融冰。主动防冰抗冰方法包括热防冰和化学药液防冰二种技术，更加体现出其重要性和高效性，一种优良的防冰技术、方法和设备，将会极大程度提升作业适用性、安全性，降低和避免由于保障列车高效运营及防冰融雪作业人员安全问题而不能及时高效对轨道交通道岔组及道岔组转辙机构有效主动防冰融雪的矛盾。

因此，探索防冰新理论、新机理并发展新的防冰技术和方法，已成为目前全球范围内各国轨道交通管理与运营机构都在努力解决的难点问题。

化学涂料防冰是在需防冰的物质材料表面上涂覆防冰药液，药液中的氢键会吸收降雪与覆雪中的水分子，防止并减缓冰的形成，降低冰雪融水的冰点。防冰药液的非牛顿力学特性使得其可以牢固的附着于道岔及转辙机构表面。世界各国的轨道交通运营管理机构、航空航天机构和科学研究机构多年来一直在不断研究如何更好的解决防冰破冰融雪问题，作了大量的科学理论研究、实验工作和防冰技术的改进，研究出很多无腐、环保、可快速降解的防冰融雪药液。

但是，防除冰药液的涂覆方法还很落后，目前我国轨道交通道岔组及道岔组转辙机构防冰药液的涂覆方法主要采用人工方式，先用扫帚、除雪铲、除雪钩、汽油喷灯等工具对路面、轨道面和工业设备各接触面挤压的雪和冰渣进行清理，用篷布、塑料布对结冰区进行覆盖，并进行固定和看护，最后涂上防冰液。受限于人工涂刷方式的低效，这种传统涂刷方式消耗大量的人力与管理费用，而且影响行车工作，威胁车辆运行安全及人员安全。

以轨道道岔为例，当道岔被冰冻住，失去变轨功能，将可能发生列车相撞、列车脱轨倾覆等重大安全事故；目前，仅有中国铁路高铁道岔组部分位置才有可能配置电加热条，由于受加热条敷设区域限制及高能耗及转辙机构无法敷设加热条且融雪后雪水渗漏于转辙机沟槽内部造成二次积冰雪使转辙机构失灵。在普速铁路、轻轨、磁悬浮第三轨上基本还是人工手动融冰除雪结合手工涂刷防冰液，而且防冰液携带及其不便。如果发现持续降雪和冻雨等低温天气，为防止结冰引起交通故障，目前方法是铁道职工们先将尖轨和滑床板的积雪和坚冰采取手工清除干净，譬如浇开水、铺撒工业盐等解冻等原始措施，再将道岔底部和周围清扫干净，最后涂上防冻剂。对于突如其来的大雪冰灾，一个工务段线路往往导致数十趟高速动车组列车降速、晚点，要组织几百人进行打冰除雪，这在我国冬季冰雪天气已是常态。

上述的原始作业方法受高铁非天窗期无法上线作业以及效率低下等原因已经不能适应现代铁路安全、高速、正点和高密度运行的要求。特别是当今社会已进入后工业化、信息化、智能化时代，防冰破冰融雪作业实施方法还处于传统的手工操作水平，这是迫在眉睫亟待改进的任务。

基于以上原因，设计实现一种能够高效喷洒覆盖防冰破冰融雪液新方法、具有较高自动化程度的防冰液喷洒覆盖系统势在必行，对防冰破冰融雪工作具有十分重要的现实意义。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于轨道设施，能够高效方便地进行防冰、破冰、融雪药液喷洒的作业方法及配套的监控系统和监控方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

适用于轨道设施防、破、融冰雪的作业方法，包括以下步骤：

s1、以轨道道岔为节点，沿轨道，向两侧布置若干内置药液喷罐的存储箱；所述药液喷罐包括破冰喷罐、防冰喷罐；

s2、雨雪前，作业人员取用防冰喷罐，于轨道设施上喷涂防冰药液，防止雨雪于轨道设施形成积雪、积冰；

s3、雨雪后，作业人员取用破冰喷罐，于轨道设施上喷涂破冰药液，加速积雪、积冰融化；

s4、待步骤s3的积雪、积冰融化后，重复步骤s2。

上述存储箱内设有若干放置药液喷罐的基板，基板底部设有压力传感器，与控制装置连接。

上述存储箱内设有温度传感器，与控制装置连接。

上述存储箱内设有温控装置，与控制装置连接；包括加热电阻丝。

上述存储箱的箱门设有电磁锁，与控制装置连接，且，控制装置内置计数器，用于计数电磁锁的闭合次数。

上述药液喷罐根据容量不同，包括手提式、背负式、车载式。

上述存储箱的布置间隔，基于药液喷罐的总容量及作业范围。

适用于上述的轨道设施防、破、融冰雪的作业方法的监控系统，所述控制装置通过网络模块与监控装置连接。

适用于上述的轨道设施防、破、融冰雪的监控系统的监控方法，包括以下步骤：

a1、于控制装置内，预设存储箱内的温度范围值和温度阀值；

温度范围值包括上限温度值和下限温度值，

温度阀值包括上限温度阀值和下限温度阀值，且，上限温度值<上限温度阀值，下限温度值>下限温度阀值；

控制装置根据存储箱内温度传感器反馈的温度，与温度范围值比较：

若超过温度范围值，则生成温度警报信息，并反馈至监控系统，同时，

若低于下限温度值，则启动加热电阻丝加热，

若超过上限温度值，则关闭加热电阻丝；

若超过温度阀值，则生成温度报警信息，并反馈至监控装置；

a2、于控制装置内，药液喷罐的容量，预设各基板的压力阀值，包括下限压力阀值和上限压力阀值；

控制装置根据压力传感器反馈的压力，与压力阀值比较：

若超过压力阀值，则生成压力警报信息，并反馈至监控装置；

a3、控制装置向监控装置反馈计数器的闭合次数。

上述的监控方法，还包括人工巡检，包括定点巡检和定期巡检；

所述存储箱外设有显示屏，与控制装置连接，用于显示各基板的压力、存储箱内的温度和警报信息，

所述警报信息包括温度警报信息、温度报警信息、压力警报信息；

b1、定点巡检：作业人员根据监控装置反馈的警报信息和闭合次数，检查反馈该信息的存储箱；

b2、定期巡检：作业人员沿铁路定期巡检，通过显示屏观察存储箱内的温度及各基板的压力。

本发明的有益之处在于：

本发明公开的一种适用于轨道设施防、破、融冰雪的作业方法，以轨道岔道为节点，沿轨道分布存储箱，再以存储箱为节点，通过无线网络与监控装置（控制中心）连接，按铁路组织机构进行分区管控，形成监控系统。根据防冰区域面积大小，在防冰区附近固定放置体积大小不同的存储箱，冰雪低温天气时可事先贮藏好防冰破冰融雪液喷罐，当冰雪天气来临时需要喷洒防冰破冰融雪药液时，作业人员可空手抵达区域附近存储箱，进行防冰破冰融雪液喷洒作业，避免作业人员背负沉重的药液在冰雪天气走几公里的路，大大减轻了作业人员的劳动强度和作业人数、降低了劳动成本、提高了工作效率。

本发明以药液喷涂的方式替代了传统的手工涂刷，大大节省作业时间、提高工作效率，而且对轨道转辙机内复杂的沟槽曲面可以进行精准快速喷洒覆盖。且，相对现有的人工涂刷的传统方法，本发明可以精确计算作业时间，从而可以计算出人工成本，可以根据防冰区域面积计算出药液用量，从而可以节省材料成本费用，喷洒面积大，时间短，效率高，减轻了作业人员的劳动强度，其经济和社会效益是显而易见的。

本发明在不改变现有轨道设计及行车安全的前提下，以在铁轨道岔附近设置药液喷罐存储箱的方式，有效解决了轨道交通非运营天窗期，无法靠近防冰破冰融雪区域，即时、安全进行防冰破冰融雪作业的问题，具有很强的实用性和广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明的作业方法及监控系统的示意图。

图2为本发明的存储箱的结构示意图。

附图中标记的含义如下：1、药液，2、喷罐，3、存储箱，4、道岔，5、轨道，6、基板，7、监控装置，8、温度传感器，9、控制装置，10、温控装置，11、显示屏，12、磁力锁。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明的存储箱，用于存放防冰、破冰、融雪药液储存容器（喷罐），符合美国fm标准、美国职业安全健康管理局（osha）1910.106标准2000版、美国消防协会（nfpa）标准、中国gb/t28920-2012、q/320205xbb001-2014标准。存储箱采用高强度层板制作，承重高达200公斤，高强度层板可有效防止层板因承载力不足变形断裂发生容器滑落摔破，符合防爆要求。

存储箱具有防雨水、阻燃和耐酸碱腐蚀功能。箱内装有温度传感器及控制装置，可实时对柜内温度进行精确监控，上限温度值与下限温度值起控范围为-0~30℃，用户可根据要求自行设定，当存储箱温度超过设定值，即通过网络模块向远程监控装置发送实时警报信息，并启动箱内温控装置-加热电阻丝，具备保温功能。

进一步，可设置温度阀值，即，下限温度阀值<下限温度值<上限温度值<上限温度阀值，通过温度阀值监控温控装置的调温效果，及温控装置的工况（是否损坏），若无法起到温度调节作用，则向远程监控装置发送实时报警信息，以备作业人员及时维修。

箱体具有防静电功能，配备防静电防雷接地装置，防止雷电及静电火花造成事故。箱内安装有防冰破冰融雪液喷罐出入库自动登记系统，包括箱内底部设有压力传感器的基板和箱门上的电磁锁；基板用于承载药液喷罐，因罐体的重量恒定，可通过监控整罐的重量变化，起到监控药液量，即，当药液喷灌的重量发生变化时，即内存的药液量发生变化；根据药液喷罐的容量，可预设各基板的压力阀值，当箱内药液喷罐数量或重量变化时，实际压力值大于上限压力阀值，或小于下限压力阀值时，控制装置向监控装置发出压力警报信息，以便及时补充药液、喷罐，或排除多余的承压物。

控制装置通过内置的计数器，计数电磁锁的闭合次数，起到监控存储箱的使用次数，防止无授权进入，即防止被外人破坏，进而损失箱内的器具，在使用时，得不到及时补充。

防冰、破冰、融雪药液喷罐具备一定的耐压性能和携行性，喷罐包括罐体、带喷射装置的喷头和与喷头相连的输液管；喷罐存储流体，罐体顶端外表面上至少开有一个可注入气体和流体的灌注口，进料口呈封闭或开启状态，罐体内设有一个压力容器，该压力容器有一泵壳体设在其内，泵壳体有一单向止回伐通往压力容器，灌装防冰破冰融雪液时，加入液体的同时加入一定压力的气体，使所要喷射的流体加压使它进入压力容器内，使用时按下喷嘴开通阀门使喷罐内的液气混合物喷出。

喷罐可选用二种压力类型：一种是压力容器喷罐，另一种是基于泵原理的喷罐。

针对不同冰雪气候特点和喷洒作业区域，喷罐可分为ds-黄罐破冰喷罐和ds-绿罐防冰喷罐二种型号，分别装有功效不同的防冰破冰融雪药液；药液均为市购。

对于下雪初期已结薄冰情况，首先使用ds-黄罐对结冰区域进行药液喷洒，使薄冰迅速融化，起到高能破除较薄积冰作用。在下雪冰冻前或已经完成破冰作业后，使用ds-绿罐对整体道岔组、转辙机和普速铁路进行大剂量覆盖保护喷洒，长效持续保护设备设施受降雪融水与冻雨形成的二次积冰。

药液喷罐由于容量不同、压力不同，同时考虑节约成本，因此，不同容量的喷灌可采用不同的材料，1升选用塑料，2升选用铝合金，5升、25升选用不锈钢材。喷罐的喷头根据不同的使用场景选择，1升、2升为手持抛弃型喷罐，采用一体式喷头，5升采用管接喷头，25升采用专用管接喷头。喷嘴控制器：1升、2升型采用手动控制，5升型采用电磁阀控制，25升型采用专用电磁阀控制。携行装置：1升、2升型为手持抛弃型，采用背包或腰间束带携行，5升型背负型采用背负携行或提把携行，25升型采用专用轮架推行。

本发明的药液喷灌的喷洒半径（距离）可达到6米，单位时间喷洒面积为6平方米/分钟/升。

如附图1所示，本发明的存储箱以轨道道岔为节点，沿轨道，向两侧分布布置，监控装置按铁路组织机构分区安装，进行分区管控。

轨道设施至少包括：轨道、轨道道岔、道岔转辙机，喷涂重点区域为道岔缝隙中，其结构凸凹复杂最容易结冰，也是人工涂抹最难覆盖的区域。

具体的，在铁轨道岔重点需要防冰、破冰、融雪的区域附近固定安置多个小型30升存储箱或一个大型50升存储箱；其余直线轨道及设施，可根据轨道段的长度，即防冰破冰融雪区域的面积大小和当地冰雪气候场景需求，沿轨道依次安放多个存储箱，箱内可配置不同型号、不同容量和不同喷射方式的喷罐。

当遇到低温冰雪天气，需要在铁轨道岔区域涂覆防冰药液时，作业人员空手到达轨道设施区域附近的存储箱，根据区域大小和当地冰雪天气特点从存储箱内选择不同容量（升）、不同型号的药液喷罐进行喷洒作业，当作业人员打开存储箱门取出喷罐时，和喷洒完毕后，存储箱内的控制装置通过重量和计数器以无线通信方式向车站机房内的监控装置（控制中心）发出喷罐重量或数量变化的信息；实现喷罐出入库自动登记，使控制中心工作人员了解存储箱内药液喷罐数量重量情况，对药液进行及时补充。

喷灌内的药液静置于存储箱时，控制装置通过温控装置（加热电阻丝）保持箱内的温度，使得药液实时处于待用状态，不随外界温度的降低而发生形态、药效的变化，避免影响药液的使用。

同时，在药液的待用期间，除了监控装置（控制中心）的远程监控之外，还可通过结合轨道巡检人员的人工巡检方式，对存储箱进行实地巡检，包括：定点巡检和定期巡检；

定点巡检：作业人员根据监控装置反馈的警报信息和闭合次数，检查反馈该信息的存储箱；首先核对存储箱外显示屏显示的警报信息，是否与监控装置反馈的警报信息匹配，再入箱内排除与警报对应的故障。

定期巡检：作业人员沿铁路定期巡检，通过显示屏观察存储箱内的温度及各基板的压力；且定期巡检的时候，可与定点巡检相结合，进行重点故障排查。

存储箱配有rs232或485通信接口，通过通信协议可与控制中心管理平台等远程管理软件通信（监控装置），远程实时传输存储箱内的物理状态信息：授权记录、开关门记录、罐数量重量变化等动作及报警动态信息，并提供多种无线传输功能。存储箱采用自供电系统，通过光伏太阳能电池与抗高寒蓄电池的组合对柜内电气系统供电。箱内可存放检修套件一套，随取随用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。