城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營條件下道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的質(zhì)量提升

吳啟東

(上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號分公司，200235，上?！喂こ處?

上海軌道交通自1993年1號線建成通車以來，目前擁有14條線路，已形成網(wǎng)絡(luò)化運營格局。其道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備總量達(dá)千余臺。由于線路建設(shè)周期不同，道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的類型也趨于多樣化:按轉(zhuǎn)轍機(jī)型號，可分為 ZD6－D型、ZD6－E/J型、ZYJ 7型、ZDJ 9型;按安裝方式，可分為基礎(chǔ)短角鋼路肩預(yù)埋式、長角鋼安裝式、整體道床短槽鋼安裝式、軌枕式、三開安裝式;按鎖閉方式，可分為內(nèi)鎖式、外鎖式;按驅(qū)動方式，可分為電機(jī)驅(qū)動式、液壓驅(qū)動式;按供電方式，可分為直流式、交流三相式;按道岔的使用功能，可分為折返、兩線交會分線、大小交路分段、Y型交路分叉、快慢車交會、出入庫等道岔。道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備是城市軌道交通信號系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，也是影響城市軌道交通運營質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。

1 路肩預(yù)埋式轉(zhuǎn)轍裝置的問題及改進(jìn)措施

1.1 案例

2011年某日，上海軌道交通3號線虹橋路站2#道岔故障失去表示，道岔卡阻無法手搖。檢查發(fā)現(xiàn)，該故障是由轉(zhuǎn)轍機(jī)自動開閉器的檢查柱斷裂造成的。經(jīng)對損壞的檢查柱分析，未見其斷面有陳舊傷痕和龜裂，但側(cè)面有表示桿撞擊的痕跡，故判斷該斷裂檢查柱為列車運行中鋼軌橫向沖擊力所造成。轉(zhuǎn)轍機(jī)檢查柱受到鋼軌橫向沖擊，與上海軌道交通早期線路道岔安裝裝置的安裝方式有關(guān)。3號線道岔安裝裝置的安裝方式是承軌臺路肩預(yù)埋式，列車由4號線經(jīng)虹橋路站2#道岔轉(zhuǎn)線進(jìn)入3號線時，進(jìn)入岔區(qū)側(cè)向彎道，當(dāng)檢查柱間隙小于鋼軌的橫向移動時，其鋼軌可能的橫向沖擊力就直接作用于檢查柱。檢查柱故障示意圖見圖1。

圖1 檢查柱故障示意圖

1.2 存在問題

上海軌道交通早期的1、2、3號線，由于其道床土建工程未預(yù)留轉(zhuǎn)轍機(jī)大角鋼安裝槽位，因此采用短槽鋼與承軌臺路肩預(yù)埋安裝方式。其存在的問題是:由于短槽鋼與鋼軌無固定連接部分，因此在鋼軌軌距及線路狀態(tài)發(fā)生變化時，易造成轉(zhuǎn)轍設(shè)備與鋼軌不方正、外部桿件易發(fā)生別卡、道岔失表和轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部元件損壞;安裝裝置采用膨脹螺栓固定在混凝土中，隨著設(shè)備老化和長期處于振動狀態(tài)，螺絲時常發(fā)生松動;安裝裝置因基礎(chǔ)開裂和迷流混入，時常發(fā)生安裝裝置絕緣部件燒毀，給設(shè)備帶來安全隱患。

1.3 改進(jìn)措施

1.3.1 對1、2、3號線轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置進(jìn)行改造

為了徹底消除轉(zhuǎn)轍機(jī)承軌臺路肩預(yù)埋安裝方式的缺陷，上海軌道交通啟動了對早期1、2、3號線道岔安裝方式的改造。由于整體道床軌底空隙不滿足轉(zhuǎn)轍機(jī)大角鋼安裝要求，本次改造中采用了槽鋼安裝方式，轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作平臺由基礎(chǔ)槽鋼組件組成，使得轉(zhuǎn)轍機(jī)、鋼軌和基礎(chǔ)槽鋼組件成為一體，不但確定了轉(zhuǎn)轍機(jī)與道岔的位置關(guān)系，還起到列車對鋼軌、道岔安裝裝置的同步振動和位移作用?；A(chǔ)槽鋼組件主要由長槽鋼、托板、短槽鋼、絕緣板及角形鐵等組成。轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置改造示意圖見圖2。

改造實施的主要工作內(nèi)容包括施工準(zhǔn)備和施工倒接:

施工準(zhǔn)備工作:①線路道床按照轉(zhuǎn)轍槽鋼位置進(jìn)行開鑿，并進(jìn)行防水處理;②工電聯(lián)合道岔整治，對道岔尖軌、開程、方正、密貼進(jìn)行調(diào)整;③槽鋼安裝處鋼軌預(yù)鉆孔工作。

施工倒接工作:①舊的安裝裝置拆除;②新的L鐵和槽鋼等部件以及轉(zhuǎn)轍設(shè)備和桿件安裝;③工務(wù)電務(wù)聯(lián)合調(diào)整，機(jī)械及電氣參數(shù)測試，設(shè)備聯(lián)調(diào)和驗收。施工倒接工作須在當(dāng)晚停運后的要點時間內(nèi)一次完成。

圖2 轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置改造示意圖

1.3.2 減少列車振動對轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置的影響

道岔轉(zhuǎn)轍裝置易受列車運行振動、沖擊和環(huán)境影響。在本改造方案中，槽鋼內(nèi)部頂面設(shè)加強(qiáng)支撐鋼板，提高了槽鋼的剛性和耐振動力;轉(zhuǎn)轍機(jī)托板設(shè)加強(qiáng)筋，轉(zhuǎn)轍機(jī)托架四角增設(shè)支撐架，L鐵固定螺栓采用三角形面固定，確保轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置處于合理的應(yīng)力和位移之內(nèi)。

在倒接工作完成后，選擇上海火車站站進(jìn)行了道岔轉(zhuǎn)轍裝置應(yīng)力與位移測試，得到加支撐前后位移波形(見圖3)和應(yīng)力波形(見圖4)。通過應(yīng)力和位移測試，確認(rèn)安裝裝置剛度匹配，線性度較好;施加支撐后初始應(yīng)力減小，振動衰減加快。

圖3 加支撐前后位移波形比較

2 ZYJ 7型轉(zhuǎn)轍裝置的問題及改進(jìn)措施

2.1 案例

某站道岔在正常操動時無表示，現(xiàn)場道岔處于四開位置;單操道岔時，電機(jī)轉(zhuǎn)動但道岔不動作，采用手搖方式也不動作。經(jīng)檢查，該道岔的電液轉(zhuǎn)轍機(jī)和桿件整體無異?，F(xiàn)象，但油尺測量油缸見油量很少;因手搖操作不足以帶動油壓上升，故導(dǎo)致道岔無法動作到位。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，在液壓站至轉(zhuǎn)轍機(jī)主機(jī)的油管附近有大量滲油，油管破裂。經(jīng)更換油管、加注液壓油至規(guī)定位置、調(diào)整液壓壓強(qiáng)后，道岔恢復(fù)正常。仔細(xì)查看更換下來的油管，發(fā)現(xiàn)破損處橡膠護(hù)套有燒灼痕跡。

圖4 加支撐前后應(yīng)力波形比較

2.2 存在問題

目前采用ZYJ 7型轉(zhuǎn)轍機(jī)的線路中，由于地下空間限界等原因，大多采用了ZYJ 7軌枕型液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)。其存在的問題是:安裝空間較小，各部位桿件、鎖閉裝置安裝密集，容易隱藏一些不易發(fā)覺的故障隱患;其他設(shè)備單位的維護(hù)作業(yè)也可能對油管造成損傷;油管所處的環(huán)境較差，部分線路轉(zhuǎn)轍機(jī)基坑位經(jīng)常發(fā)生積水，各種有害物質(zhì)對油管有腐蝕作用，加劇了油管表皮受損處的老化，由量變到質(zhì)變，最終在油管處于高壓工作下爆裂。此外，油管防護(hù)套內(nèi)側(cè)及轉(zhuǎn)轍機(jī)與電纜盒之間的橡膠引線管內(nèi)的金屬網(wǎng)保護(hù)層在電氣回路中等效于導(dǎo)線，將轉(zhuǎn)轍機(jī)、轉(zhuǎn)換鎖閉器、液壓站和電纜盒連成一體;當(dāng)安裝裝置角鋼絕緣破損時，牽引回流或迷流有可能侵入油管，導(dǎo)致油管腐蝕甚至擊穿。油管破裂照片見圖5。

2.3 改進(jìn)措施

(1)油管防護(hù)措施的改進(jìn):在轉(zhuǎn)轍裝置內(nèi)側(cè)布放的油管，采用尼龍等非金屬材料定制J型油管固定支架(見圖6)，把油管固定于長角鋼外側(cè)面，使油管脫離長角鋼和轉(zhuǎn)轍機(jī)基坑底部，并遠(yuǎn)離鎖閉裝置，以避開設(shè)備維護(hù)過程中的機(jī)械損傷;在轉(zhuǎn)轍裝置外側(cè)布放的油管，采用小槽鋼防護(hù)。

圖5 油管破裂照片

圖6 油管固定支架示意圖

(2)電纜盒與轉(zhuǎn)轍機(jī)引線管的改進(jìn):對電纜盒與轉(zhuǎn)轍機(jī)引線管實施更換，將帶金屬網(wǎng)保護(hù)層的引線管全部更換為高強(qiáng)度橡膠管，實現(xiàn)電氣隔斷。

(3)轉(zhuǎn)轍機(jī)基坑位積水整治:基坑底部采用防水處理，解決基坑底部滲水現(xiàn)象;對排水溝進(jìn)行改造，解決排水溝不暢溢入基坑等問題。目前已基本解決了轉(zhuǎn)轍機(jī)基坑位積水問題。

(4)維護(hù)上的改進(jìn):通過設(shè)備預(yù)防性維護(hù)，定期對液壓轉(zhuǎn)轍設(shè)備的油管進(jìn)行檢查。重點檢查部位為長角鋼與鎖閉裝置間，查看是否表面有損傷痕跡，發(fā)現(xiàn)問題及時更換。定期對液壓站油箱液壓油的油量和油壓進(jìn)行檢查，看是否存在油量減少的痕跡。通過比對，判斷是否存在漏油跡象，若漏油，及時查找漏油點。定期檢查道岔安裝裝置的各類絕緣，看是否存在絕緣破損情況。特別是CBTC(基于通信的列車控制)信號系統(tǒng)，因未設(shè)置軌道電路，道岔安裝裝置的絕緣破損不能通過軌道電路的紅光帶故障反映出來，絕緣破損情況易被疏忽。

3 道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的維護(hù)策略優(yōu)化

上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)中道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備數(shù)量龐大，在運營中的重要程度不同。以上述虹橋路站2#道岔為例:2#道岔是3、4號線轉(zhuǎn)線唯一的分線道岔，不能故障旁置停用，因此在故障處置過程中，按照預(yù)案采用了人工扳道加鉤鎖的方式手信號降級運營。可以想象，一旦此類道岔出了故障，對運營的影響面是非常大的。因此，網(wǎng)絡(luò)化運營后，在設(shè)備維護(hù)管理上，應(yīng)考慮以下問題:①如何根據(jù)全網(wǎng)絡(luò)道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備在運營中的重要程度，制定維護(hù)和預(yù)防策略;②如何運用輔助手段和設(shè)備，對道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備實施有效的監(jiān)控;③如何評價全網(wǎng)絡(luò)道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的運營質(zhì)量，制定績效激勵和質(zhì)量監(jiān)督。

3.1 實行分級管理

網(wǎng)絡(luò)化運營后，道岔轉(zhuǎn)轍裝置總量龐大，因此，上海軌道交通實施了道岔分級管理，將道岔按不同等級分為三級:單日動作600次以上的道岔、單渡線唯一徑路的折返道岔、兩線交會的分線道岔、大小交路的分叉道岔，定為一級道岔;折返道岔(含小交路折返道岔)、出入庫道岔、快慢車交會道岔、特殊型號道岔，定為二級道岔;其他正線道岔定為三級道岔。并根據(jù)不同道岔分類，在維護(hù)人員技能等級配置、維護(hù)頻度、道岔監(jiān)測跟蹤分析、值守布點、工電聯(lián)檢、計表規(guī)范和跟表檢查考核等方面，制定不同的維護(hù)策略和管理舉措。

3.2 落實有效監(jiān)控

上海軌道交通主要設(shè)備集中站已設(shè)有微機(jī)監(jiān)測設(shè)備，可基本實現(xiàn)室內(nèi)道岔監(jiān)測功能。在此基礎(chǔ)上，將已有道岔監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，在控制中心設(shè)置微機(jī)監(jiān)測設(shè)備維護(hù)終端，實現(xiàn)微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理及遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。目前，正在積極策劃液壓道岔監(jiān)測的改造，對動作壓力、油缸液位和缺口偏移等重要參數(shù)實施監(jiān)測。實施有效監(jiān)控的主要做法為:①夜間施工作業(yè)前將道岔監(jiān)測中獲取的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場采測的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，夜間施工作業(yè)后對全網(wǎng)絡(luò)道岔實施單操檢查，確保設(shè)備處于良好狀態(tài);②對于一、二級道岔，運營期間每日不少于5次檢查道岔監(jiān)測電流曲線等參數(shù)，以比較捕獲狀態(tài)趨勢、不良癥狀和故障預(yù)兆;③實施維護(hù)人員、管理人員和專業(yè)工程師的責(zé)任承包和跟表檢查;④在工電聯(lián)檢的基礎(chǔ)上，實施車、工、電聯(lián)檢，三位一體，各司其責(zé)。

3.3 實施道岔萬次動作故障率統(tǒng)計分析

道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的重要度和故障頻度與其轉(zhuǎn)換動作頻度有直接的關(guān)系。線網(wǎng)中各道岔的動作次數(shù)相差非常大，有些繁忙折返道岔一天動作幾千次，有些通過道岔則很少動作。用道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備每10萬次動作故障數(shù)來評價其運營質(zhì)量，具有可比性和可操作性。轉(zhuǎn)轍設(shè)備的動作次數(shù)可從道岔監(jiān)測中獲取，也可通過運營圖測算。其故障數(shù)可從故障管理平臺中獲取。依據(jù)萬次動作故障率質(zhì)量指標(biāo)，一可實現(xiàn)不同線路、不同時間段、不同機(jī)型之間的比較，為考核激勵提供了有效依據(jù);二可實現(xiàn)相同動作次數(shù)下不同故障模式的分類統(tǒng)計分析，如從故障表現(xiàn)形式可分為瞬時失表或單操恢復(fù)，從故障處置方式分為電氣、機(jī)械參數(shù)調(diào)整或更換部件，從故障原因分析可分為外部因素、維護(hù)不當(dāng)或其他原因，從中找出主要問題，及時調(diào)整維護(hù)策略;三可通過道岔萬次動作次數(shù)的統(tǒng)計，反映道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備的工作負(fù)荷，為全生命周期的維護(hù)，以及在限定的動作次數(shù)內(nèi)確定易耗部件的定期更換、返所輪修及大中修提供數(shù)據(jù)支持。

4 實施效果評估

目前，1、2號線道岔轉(zhuǎn)轍裝置改造已實施完畢，3號線改造也已接近尾聲。從改造后轉(zhuǎn)轍機(jī)的運行情況來看，基本杜絕了原承軌臺路肩預(yù)埋安裝方式帶來的安全隱患;ZYJ 7液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)的油管和積水問題也已整改完畢，該機(jī)型的運營質(zhì)量得到顯著提升。為避免ZYJ 7液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)中置安裝部件密集的問題，在2013年新開通的線路中，ZYJ 7轉(zhuǎn)轍機(jī)普遍采用了側(cè)式安裝。通過實施道岔分級管理和車工電聯(lián)檢，實施道岔檢修標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序，用道岔10萬次動作故障率指標(biāo)實施激勵考核，用道岔監(jiān)測設(shè)備跟蹤和分析道岔轉(zhuǎn)轍裝置的參數(shù)性能，效果顯著，道岔10萬次動作故障數(shù)逐年下降，全網(wǎng)絡(luò)道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備質(zhì)量顯著提升。

［1］應(yīng)名洪，俞光耀.上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營管理體系［M］.北京:中國鐵道出版社，2013:253.