ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)反彈問題的分析與處理

徐文虎

（南京電務(wù)段，南京 210011）

ZD6系列轉(zhuǎn)轍機(jī)作為道岔控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，目前大量運(yùn)用在鐵路線路上，它是道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備配套的主要機(jī)型之一。近幾年，不同生產(chǎn)廠家的ZD6型轉(zhuǎn)轍機(jī)在不同的線路都出現(xiàn)轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)反彈（自動(dòng)退鎖）現(xiàn)象。接點(diǎn)反彈是指道岔轉(zhuǎn)換到位，轉(zhuǎn)轍機(jī)在自動(dòng)開閉器切斷電源后，新的表示剛剛接通，忽然又?jǐn)嚅_。問題的出現(xiàn)嚴(yán)重威脅運(yùn)輸安全，探究該現(xiàn)象產(chǎn)生的緣由，并采取有效措施，防止逆轉(zhuǎn)退鎖，非常必要。

1 ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)反彈的特征

通過對2008—2011年35件接點(diǎn)反彈的測試、統(tǒng)計(jì)、分析，發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象有以下幾個(gè)共同特征。

1）轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作電流一般較小，只有0.5～0.6 A左右，甚至低到0.45 A,動(dòng)作電流一般不超過0.7 A。動(dòng)作電流小表明道岔負(fù)載輕。

2）故障電流較高，一般雙機(jī)牽引在2.8～2.9 A，單機(jī)牽引在2.9～3.0 A之間。

3）金屬摩擦帶居多。

4）轉(zhuǎn)轍機(jī)上道時(shí)間：主要集中在2007年以后上道運(yùn)用的轉(zhuǎn)轍機(jī)。

5）氣溫或高或低，變化大時(shí)易發(fā)生。

6）雙機(jī)牽引多，單機(jī)較少，雙機(jī)牽引中，副機(jī)又顯著多于主機(jī)。

2 原因分析

2.1 ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)結(jié)構(gòu)性缺陷是接點(diǎn)反彈的根本

ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)反彈，其本質(zhì)是轉(zhuǎn)轍機(jī)自動(dòng)退鎖，急停反彈是快速旋轉(zhuǎn)物體的物理特性。ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，采取一些防逆轉(zhuǎn)措施，ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)主要靠接點(diǎn)彈簧通過速動(dòng)爪滾輪，給啟動(dòng)片施加一定的壓力（大約15公斤力）防止逆轉(zhuǎn)。復(fù)交道岔中的F型（K型）機(jī)，廠方又對轉(zhuǎn)轍機(jī)在啟動(dòng)片、主軸上做了些改進(jìn)，增加了速動(dòng)爪剛性防逆轉(zhuǎn)措施，和前面說的防逆轉(zhuǎn)措施組成了雙重防范措施。

但是,由于ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)計(jì)年代早，既沒有ZYJ7的惰性輪措施、ZDJ9的阻尼推板機(jī)構(gòu)，也沒有類似S700K的摩擦連接器和鎖閉結(jié)構(gòu)，防逆轉(zhuǎn)效果不理想。

2.2 電機(jī)改型是接點(diǎn)反彈的主要原因

ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)采用短時(shí)、直流、串激、可逆電機(jī)，具有過載能力強(qiáng)，在額定轉(zhuǎn)矩1.8倍情況下安全使用的特點(diǎn)。當(dāng)電機(jī)負(fù)載加重時(shí)，電樞轉(zhuǎn)速降低，反電動(dòng)勢減小，電樞電流和激磁磁場一起增加，轉(zhuǎn)矩加大，電機(jī)以低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)負(fù)載減輕時(shí)，轉(zhuǎn)速加快，反電動(dòng)勢增大，電樞電流和激磁磁場一起減少，轉(zhuǎn)矩減小，電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種特性稱為電機(jī)的軟特性。

圖1所示為特性曲線圖。

電機(jī)改進(jìn)型最早見于2003年2月，根據(jù)西安信號(hào)工廠提供的說明書，改進(jìn)后新型電機(jī)輸出扭矩增加10%，其值≥0.88 N.m。通過各類型電機(jī)測試比較，發(fā)現(xiàn)改型后的電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、輸出功率都有提高。一旦轉(zhuǎn)矩增加，如果道岔動(dòng)作電流小，負(fù)載輕，電機(jī)轉(zhuǎn)速必然升高，動(dòng)量增大，反彈幾率增加。電機(jī)改進(jìn)型2007年以后隨道岔大修配套開始大幅度推廣運(yùn)用，致使最近幾年接點(diǎn)反彈故障明顯增多。

2.3 金屬摩擦帶的使用增加了接點(diǎn)反彈幾率

ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)可使用3種摩擦帶：金屬摩擦帶、半金屬和石棉橡膠。3種摩擦帶的摩擦系數(shù)如表1所示。其中金屬摩擦帶主要成分為銅基粉末合成材料，摩擦系數(shù)起始點(diǎn)較低，密度大，硬度高，而內(nèi)齒輪為球墨鑄鐵，二者材質(zhì)有明顯差異，熱脹冷縮系數(shù)不同，一旦天氣較熱或較冷，氣溫變化大時(shí)，摩擦帶的圓弧面和內(nèi)齒輪圓弧面吻合只要有一點(diǎn)不良好，容易造成摩擦電流上升、接點(diǎn)反彈，這也是由金屬摩擦帶本身特性決定的。

表1 摩擦帶摩擦系數(shù)

試驗(yàn)表明，雖然不同材質(zhì)摩擦帶對接點(diǎn)反彈影響不一，但金屬摩擦帶反彈幾率高。在摩擦帶性能對比試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：石棉摩擦帶在某一摩擦電流條件下，轉(zhuǎn)轍機(jī)空載轉(zhuǎn)換到位后，電機(jī)反彈最小，能夠保證接點(diǎn)不斷表示。而金屬摩擦帶反彈最大，接點(diǎn)有明顯退出動(dòng)作。

2.4 摩擦連接器過緊也是接點(diǎn)反彈重要原因

摩擦連接器調(diào)整過緊會(huì)導(dǎo)致故障電流升高，當(dāng)故障電流較高時(shí)，當(dāng)切斷電機(jī)電源后，電機(jī)和整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的巨大慣性并不能由摩擦連接器的轉(zhuǎn)動(dòng)而吸收。在主軸上的止擋拴碰撞底殼上的止擋樁瞬間，由于摩擦連接器不轉(zhuǎn)，止擋拴及傳動(dòng)系統(tǒng)要以大小相等，方向相反的速度往回轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)主軸的反轉(zhuǎn)力量大于密貼鎖閉力時(shí)，主軸便回轉(zhuǎn)解鎖，切斷剛剛接通的表示電路，造成接點(diǎn)反彈的現(xiàn)象。

2.5 道岔密貼調(diào)整過松是接點(diǎn)反彈又一原因

在現(xiàn)場曾經(jīng)做過試驗(yàn)，當(dāng)雙機(jī)道岔工作電流在0.6～0.7 A,故障電流調(diào)整至2.9 A時(shí)，接點(diǎn)反彈3 mm左右；當(dāng)雙機(jī)道岔工作電流在0.5 A左右，故障電流調(diào)至2.9 A時(shí)，接點(diǎn)只有微動(dòng)，甚至不動(dòng)。以上現(xiàn)象，對于同一批上道、同一生產(chǎn)廠家同型號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)、同型號(hào)小電機(jī)、同型號(hào)摩擦帶、出現(xiàn)不同的反彈特點(diǎn)，區(qū)別就在于道岔的密貼狀態(tài)不同、密貼力大小不同。

轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作分為解鎖、轉(zhuǎn)換、鎖閉的3個(gè)過程，一次完整的轉(zhuǎn)換過程主軸旋轉(zhuǎn)339°，鎖閉角度為32.9°。轉(zhuǎn)轍機(jī)解鎖開始角度為7.5°，切斷表示角度為10.2°，也就是說如果主軸逆轉(zhuǎn)10.2°時(shí)，理論上應(yīng)該就切斷表示。再說轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉力，圖2中R為鎖閉力，將R進(jìn)行正交分解得到兩個(gè)分力，水平分力為F′，垂直分力為N′。如N′被底殼反作用力N所平衡，F(xiàn)′被來自密貼尖軌的反彈力所平衡，則系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。根據(jù)道岔尖軌具有彈性可彎的特點(diǎn)，其反彈力的大小應(yīng)該取決于道岔密貼力的調(diào)整，在道岔尖軌密貼于基本軌之后，再增加上去的力就是密貼力。如果道岔調(diào)整過松，密貼力小，則轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉力的水平分力無平衡力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)轍機(jī)主軸到位后逆轉(zhuǎn)。

雙機(jī)反彈多于單機(jī)，原因是道岔大修改造的就是雙機(jī)，其次，雙機(jī)的副機(jī)反彈多，原因是道岔調(diào)整中，副機(jī)往往密貼不理想，維修作業(yè)習(xí)慣所致。

3 防止接點(diǎn)反彈的對策建議

1）加強(qiáng)工作電流（鎖閉電流）的測試，觀察道岔、轉(zhuǎn)轍機(jī)的運(yùn)行狀況。

2）堅(jiān)持合理調(diào)整故障電流，工作電流、鎖閉電流較小（0.45～0.7 A）時(shí)，將故障電流適當(dāng)調(diào)小，單機(jī)故障電流可調(diào)整至2.5～2.6 A,雙機(jī)故障電流調(diào)整為2.0～2.3 A。

3）合理調(diào)整道岔密貼力，道岔檢修時(shí)采用手搖把搖動(dòng)道岔，檢驗(yàn)道岔反彈力和密貼力。副機(jī)密貼試驗(yàn)取決于密貼間隙，即2 mm+間隙，4 mm+間隙。建議現(xiàn)場工區(qū)配備2/3/4/5 mm組合式試驗(yàn)棒。

4）在2/4 mm達(dá)標(biāo)的情況下，可通過刻意調(diào)高故障電流，模擬試驗(yàn)出道岔接點(diǎn)反彈時(shí)故障電流，用于指導(dǎo)故障電流的合理標(biāo)調(diào)。

淘汰轉(zhuǎn)轍機(jī)金屬摩擦帶，采用石棉橡膠或半金屬摩擦帶。

4 案例驗(yàn)證

2012年9月20日，×站91#道岔，該道岔2010年7月大修上道，型號(hào)為雙機(jī)牽引（砼枕），轉(zhuǎn)轍機(jī)為西安信號(hào)廠生產(chǎn)，電機(jī)型號(hào)為DZG型，摩擦帶材質(zhì)為石棉，當(dāng)日氣溫19°～28°，道岔2/4 mm達(dá)標(biāo)，宏觀密貼。轉(zhuǎn)轍機(jī)起動(dòng)電壓220 V,鎖閉電流0.8 A,當(dāng)故障電流調(diào)整至3.1 A時(shí)，反位至定位主軸也只有輕微反轉(zhuǎn)，接點(diǎn)無反彈現(xiàn)象。圖3是E機(jī)動(dòng)作電流曲線

5 小結(jié)

ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)反彈，既有本身結(jié)構(gòu)、電機(jī)改型、摩擦帶材質(zhì)的因素，也有道岔密貼調(diào)整，轉(zhuǎn)轍機(jī)故障電流調(diào)整的原因。目前，在轉(zhuǎn)轍機(jī)結(jié)構(gòu)、電機(jī)型號(hào)不變的情況，可以通過更換金屬摩擦帶，合理調(diào)整道岔密貼力和故障電流加以解決，確保運(yùn)輸安全。