重点:轨道切换的未来?
发布日期:2019年4月10日蒂姆·哈里森——拉夫堡大学|暂无评论
2016年，《全球铁路评论》发表了一篇文章1详细介绍了拉夫堡大学(Loughborough University)一个团队的工作，该团队提出了一种新型轨道切换机制的想法，该机制可以首次通过冗余实现轨道切换的容错。这是近200年来轨道开关的第一次重大改变。该项目刚刚获得了资金支持，用于推进这一概念——该概念已在实验室的小范围内得到验证——建立一个全面的交换机，并将该项目带入TRL7——“代表性环境中的技术演示”。三年过去了，拉夫堡的团队已经完成了这一任务，最近完成了一段时间的测试。拉夫堡大学高级研究员蒂姆·哈里森详细解释。
重嵌的创新
如前所述，Repoint2有多项创新。例如，当处于正常或反向位置时，Repoint开关的开关轨道位于锁定块上。这些块的几何设计，使轨道完全放下时，横向运动是不可能的-开关锁定。为了操作开关，Repoint机构使用一对凸轮首先抬起开关导轨，然后将它们平移并降低到相反的锁定位置。这种“被动”锁定允许我们在同一个开关上使用多个执行器。如果一个执行器出现故障，其余的执行器仍然可以抬起和移动轨道。列车乘员和信号员不会看到第一个执行器故障，列车可以继续安全地通过开关。监控系统将向维护人员发出信号，表明开关正在以减少冗余的方式运行，并计划在方便的时候更换出故障的执行器。执行器无需在轨道侧进行维护和维修，而是被设计成凸轮、变速箱和电机组件组成一个可更换的线路单元(LRU)，可以快速更换。LRU的维护和维修将在远离铁路的地方进行。
大中央铁路(GCR)的全尺寸演示机将Repoint驱动概念应用于完全传统的CVS开关面板——“Repoint Light”选项。最初的Repoint概念包括存根开关布局，但对于这个项目，重点是执行器承载器。对于这种开关布置，团队在开关面板上增加了三个执行器支座，更长的开关可以有更多。每个执行器承载器都能够单独操作开关。
Repoint项目这一部分的第一年用于研究伦敦铁路和交通网络(TfL)对点操作设备(POE)的要求。我们确定了一些需求可以满足，但其他需求是基于常规开关设计编写的，Repoint开关永远无法满足。需要做出一些设计决策，比如如何最好地驱动执行器中的两个凸轮。凸轮应该由一个单一的电机和机械同步驱动，或者我们可以使用两个独立的电机和电子同步?对开关导轨进行弯曲分析，以计算导轨升降和弯曲所涉及的力，从而确定所需的电机扭矩和功率。项目中需要专家专门知识的部分工作分包给主要供应商:
- Progress Rail用于设计和供应空心支座和开关面板
- DEG信号，现在是Ramboll组的一部分，用于定位案例和信号接口
- RC设计的详细机械设计和驱动机构的供应。
此外，公司还选择了电机、变速箱和中央处理器等现成部件的供应商。
随着组件的出现，测试程序也在不断发展。我们开始开发电机控制算法，在实验室的工作台上有一对电机，并使用美国国家仪器公司的CompactRIO FPGA进行监控。当机械部件交付时，第一个执行器支座进行了组装和测试。在操作第一艘完成的航母之前，气氛紧张。事实证明，这是少数几个顺利进行的测试之一!驱动器抬起并平稳地切换，然后随着令人安心的哐当声牢固地落在原地。
实验室操作
下一个重要的里程碑是在实验室中操作整个系统。其余两个承载器组装完成后，一旦定位箱交付、连接和测试完成，我们就可以操作所有三个承载器以及最终的控制系统。唯一缺少的是负载-开关轨道。
Progress Rail在他们的Sandiacre设施为我们提供了测试系统的空间，包括开关面板。他们还提供并组装了开关面板，然后将三个执行器支座安装在库存轨道上，并将开关轨道放置到位。我们确保得到了第一乐章的视频，以防有什么东西坏了，它再也不能运行了。这段视频在社交媒体上获得了近5万次观看，并引起了很多人对Repoint的讨论。
在铁路环境中进行测试
虽然我们已经在Progress Rail成功地演示了轨道可以升降，以及其他Repoint创新，如被动锁定和冗余是可能的，但rssb资助的项目的最后一部分是在铁路环境中测试Repoint开关。2018年11月，这台开关到达了中央铁路的Quorn和Woodhouse站，并开始在南车场安装它。大中央铁路为Repoint团队提供了出色的服务。列车、轨道设备和铁路设备的测试是他们业务中日益增长的一部分。开关面板作为一个完整的单元被吊装到位，永久道路团队开始了吊装、调平、组装十字路口并连接到轨道两侧的过程。几次开关的转动证实了移动后一切都很好，没有太多的仪式，一辆小型的08级轨道车辆是第一辆碾过开关以加固压舱物的轨道车辆。
Repoint演示开关在Quorn经历了各种各样的交通，从偶尔的蒸汽机车到测试中的769级多单元。Repoint团队于2019年1月举办了一场发布会，来自铁路行业的嘉宾可以观看Repoint开关。
接下来的步骤
项目的当前阶段已经结束。拉夫堡大学团队已经全面演示了Repoint概念，我们在之前的《全球铁路评论》文章中所写的好处可以实现。Repoint公司接下来的步骤是开发测试、生产和批准，将原型演示机转变为可以安装在铁路上的产品。然而，拉夫堡大学不具备将Repoint等复杂系统通过铁路产品验收的专业知识，也不具备成为点机制造商的能力。
拉夫堡大学正在铁路行业寻找有资源和动力的制造商，将工作原型和概念演示器变成可以安装在我们的铁路上的产品，可以让乘客结束可怕的“点故障”延误。
参考文献
1.欧洲铁路评论，第22卷，第4期59-60页:R. Dixon和S. Bemment的“故障安全轨道切换的突破”
传记
蒂姆·哈里森是拉夫堡大学控制系统研究组的高级研究员。他领导的工程团队负责设计、制造和测试Repoint开关。Tim在工业和学术界拥有20年的运输系统工程经验，最初是空中客车公司的研究生工程师。他在拉夫堡的研究主要集中在铁路轨道切换和将航空航天容错系统原理引入铁路。
