城市軌道交通信號(hào)與線路專業(yè)接口研究

易楸尋

（重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司，重慶 401120）

0 前言

城市軌道交通是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，設(shè)備組成包括接觸網(wǎng)、線路、車輛、信號(hào)、通信以及機(jī)電等專業(yè)。其中信號(hào)與線路專業(yè)存在接口關(guān)系，接口設(shè)備為轉(zhuǎn)轍機(jī)，線路專業(yè)對(duì)應(yīng)的設(shè)備是道岔。轉(zhuǎn)轍機(jī)實(shí)現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)換，從而改變道岔的開(kāi)通方向，道岔轉(zhuǎn)換至所需位置并密貼后，由轉(zhuǎn)轍機(jī)實(shí)現(xiàn)鎖閉，防止外力轉(zhuǎn)換道岔。轉(zhuǎn)轍機(jī)還向行車人員顯示道岔的位置狀態(tài)、定位或者反位，當(dāng)?shù)啦硎ノ恢脿顟B(tài)信息時(shí)進(jìn)行擠岔報(bào)警[2]。轉(zhuǎn)轍機(jī)從組成上可分為電氣與機(jī)械2 個(gè)部分，信號(hào)與線路專業(yè)的接口在機(jī)械部分。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，轉(zhuǎn)轍機(jī)機(jī)械部分故障率高于電氣部分故障率，以重慶某軌道交通線路為例，2018 年1 月—2019 年12 月，轉(zhuǎn)轍機(jī)共發(fā)生故障6 起，全部為機(jī)械部分故障。因此為做好行車安全工作，需要重點(diǎn)對(duì)信號(hào)與線路專業(yè)的接口進(jìn)行系統(tǒng)的研究，該文以重慶某地鐵線路為例，對(duì)信號(hào)與線路專業(yè)常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法進(jìn)行深入分析。

1 相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

城市軌道交通正線道岔一般采用雙機(jī)牽引形式，例如重慶、杭州、青島、福州等城市地鐵均采用雙機(jī)牽引，常見(jiàn)轉(zhuǎn)轍機(jī)型號(hào)為S700K 及ZDJ9。重慶某地鐵線路為9 號(hào)道岔及60 kg 鋼軌，采用雙機(jī)牽引、ZD J9 型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)，鎖閉形式為內(nèi)鎖閉。

1.1 信號(hào)部分主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

為了確保行車安全，第一牽引點(diǎn)密貼須滿足4 mm 不鎖閉[2]；為確保電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)正常使用不出現(xiàn)失去表示的故障，第一牽引點(diǎn)密貼須滿足2 mm 鎖閉，且表示缺口范圍1 mm～2 mm[1]。第一牽引點(diǎn)電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)摩擦轉(zhuǎn)換力范圍：3.4 kN～4.2 kN。第二牽引點(diǎn)電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)摩擦轉(zhuǎn)換力范圍6.1 kN～7.5 kN。ZDJ9電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)主要技術(shù)特性見(jiàn)表1[1]。

表1 ZDJ9 電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)主要技術(shù)特性

1.2 線路相關(guān)部分主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

道岔尖軌爬行、串動(dòng)量不得超過(guò)20 mm，兩尖軌相對(duì)位置偏差小于10 mm。道岔密貼側(cè)尖軌尖端至第一牽引點(diǎn)范圍內(nèi)縫隙不得大于0.5 mm，尖軌頂鐵與軌腰的間隙不應(yīng)大于1 mm，且間隙均勻。道岔第一牽引點(diǎn)開(kāi)程范圍157 mm～163 mm，第二牽引點(diǎn)開(kāi)程范圍77 mm～83 mm。道岔轉(zhuǎn)換阻力不得大于轉(zhuǎn)轍機(jī)的牽引力。第一牽引點(diǎn)1～3 塊、第二牽引點(diǎn)前后各1塊滑床板須保持與尖軌離縫不大于1 mm。

2 日常維護(hù)工作要點(diǎn)

轉(zhuǎn)轍機(jī)通過(guò)輸出一定的力，將道岔從一個(gè)位置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)位置，為確保該過(guò)程正常進(jìn)行，機(jī)械部分主要考慮轉(zhuǎn)轍機(jī)自身輸出的動(dòng)力以及道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程中的阻力是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 信號(hào)專業(yè)

信號(hào)專業(yè)重點(diǎn)關(guān)注電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的摩擦轉(zhuǎn)換力，摩擦轉(zhuǎn)換力表示轉(zhuǎn)轍機(jī)可以輸出的最大動(dòng)力。如果該力過(guò)小，則可能導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)換不到位。如果摩擦轉(zhuǎn)換力過(guò)大，則說(shuō)明轉(zhuǎn)轍機(jī)超負(fù)荷工作，將影響轉(zhuǎn)轍機(jī)使用壽命。因此在實(shí)際使用中ZDJ9 電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)需要將摩擦轉(zhuǎn)換力調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)范圍，即第一牽引點(diǎn)3.4 kN～4.2 kN。第二牽引點(diǎn)6.1 kN～7.5 kN。當(dāng)電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)摩擦轉(zhuǎn)換力無(wú)法調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，須對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行更換處理。

2.2 線路專業(yè)

線路專業(yè)重點(diǎn)關(guān)注道岔轉(zhuǎn)換阻力，道岔轉(zhuǎn)換阻力越小，則道岔轉(zhuǎn)換越順暢。現(xiàn)場(chǎng)造成道岔轉(zhuǎn)換阻力過(guò)高的因素主要有4 個(gè)，即“繃”“卡”“爬”“松”?！翱嚒笔侵傅啦韼缀纬叽绨l(fā)生變化，造成道岔尖軌各部不能同時(shí)與基本軌密貼，如尖軌弓腰?！翱ā笔侵傅啦磙D(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)生異物卡阻導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)換不到位，道岔油潤(rùn)不良、道岔滑床板不密靠（離縫過(guò)大）等情況都是導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)換阻力變大的重要因素。“爬”是指尖軌相對(duì)于鋼軌的基本軌前后爬行，要求道岔尖軌爬行要小于20 mm，兩尖軌相對(duì)位置差小于10 mm?！八伞笔侵傅啦砀鞑窟B接有松動(dòng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)轍機(jī)輸出的力不能全部加載至道岔而導(dǎo)致道岔不能正常轉(zhuǎn)換。

2.3 道岔轉(zhuǎn)換力測(cè)試

現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)專用的測(cè)量?jī)x器測(cè)試道岔轉(zhuǎn)換力，測(cè)試時(shí)將測(cè)量?jī)x器的力傳感器部分插入轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作桿的連接銷孔中，通過(guò)力傳感器監(jiān)測(cè)受力的變化，表現(xiàn)道岔在電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中、轉(zhuǎn)轍機(jī)輸出力的變化，這個(gè)力也是實(shí)時(shí)的道岔轉(zhuǎn)換阻力。在道岔轉(zhuǎn)換受阻時(shí)，測(cè)量出的道岔轉(zhuǎn)換力表示轉(zhuǎn)轍機(jī)可輸出的最大動(dòng)力，即摩擦轉(zhuǎn)換力。

在日常維護(hù)過(guò)程中一般通過(guò)手搖道岔檢查道岔轉(zhuǎn)換阻力是否正常，并不測(cè)量道岔轉(zhuǎn)換力?，F(xiàn)場(chǎng)維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每2年需進(jìn)行1 次道岔轉(zhuǎn)換力測(cè)試。當(dāng)?shù)啦沓霈F(xiàn)異常時(shí)，需要測(cè)試道岔轉(zhuǎn)換力以判斷導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)換異常的原因。

3 現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)問(wèn)題及整改措施

自2020 年2 月開(kāi)始，重慶某線路現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)專業(yè)維修人員在日常檢修時(shí)，多次發(fā)現(xiàn)道岔存在轉(zhuǎn)換力過(guò)大的情況，但是難以查找原因。為解決該問(wèn)題，特組織信號(hào)專業(yè)工程師聯(lián)合線路專業(yè)工程師對(duì)該線路所有道岔集中進(jìn)行一次全面整治，通過(guò)測(cè)試道岔轉(zhuǎn)換力深入分析道岔存在問(wèn)題。該次集中整治，發(fā)現(xiàn)ZDJ9 轉(zhuǎn)轍機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用當(dāng)中，存在3 類問(wèn)題。1）道岔幾何尺寸發(fā)生變化導(dǎo)致第一牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)換鎖閉力過(guò)大。2）第二牽引點(diǎn)密貼調(diào)整過(guò)緊。3）電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)摩擦轉(zhuǎn)換力過(guò)低。表2 為某站8 組道岔問(wèn)題統(tǒng)計(jì)。

表2 重慶某線路某站8 組道岔問(wèn)題統(tǒng)計(jì)

從表2 的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，道岔幾何尺寸發(fā)生變化導(dǎo)致第一牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)換鎖閉力過(guò)大，以及第二牽引點(diǎn)密貼調(diào)整過(guò)緊2個(gè)問(wèn)題是此次集中整治發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題。尤其是第二牽引點(diǎn)密貼調(diào)整過(guò)緊，有問(wèn)題的6 組道岔均存在該問(wèn)題。

3.1 道岔幾何尺寸發(fā)生變化導(dǎo)致第一牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)換鎖閉力過(guò)大的問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)測(cè)試道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程當(dāng)中力的變化，發(fā)現(xiàn)道岔第一牽引點(diǎn)在鎖閉時(shí)力會(huì)異常變大，甚至超過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)的額定轉(zhuǎn)換力。第一牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)額定轉(zhuǎn)換力為2.5 kN，實(shí)際測(cè)量時(shí)能達(dá)到3 kN 以上。

第一牽引點(diǎn)在調(diào)整密貼符合2 mm 鎖閉、4 mm 不鎖閉的前提下，道岔鎖閉力原則上不能超出道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程中的力太多，且不得超過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)的額定轉(zhuǎn)換力?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)有道岔存在該情況時(shí)，經(jīng)過(guò)深入檢查道岔幾何尺寸，發(fā)現(xiàn)主要原因?yàn)榧廛壖舛讼扔诘谝粻恳c(diǎn)與基本軌密貼（尖軌弓腰），即道岔幾何尺寸發(fā)生變化，導(dǎo)致道岔鎖閉時(shí)轉(zhuǎn)換阻力異常增大，該問(wèn)題通過(guò)聯(lián)系線路專業(yè)整改后得到解決。

由于日常維護(hù)過(guò)程中能夠較好地完成道岔滑床板離縫檢查、尖軌頂鐵與軌腰的間隙檢查以及道岔油潤(rùn)情況檢查，因此集中整治時(shí)未發(fā)現(xiàn)該類問(wèn)題。通過(guò)該次集中整治還發(fā)現(xiàn)城市軌道交通一般采用整體道床，線路狀態(tài)相比碎石道床更穩(wěn)定，尖軌爬行的情況比較少。而對(duì)于道岔幾何尺寸方面，雖然也能很容易完成道岔各點(diǎn)的開(kāi)程的測(cè)量，但道岔各點(diǎn)開(kāi)程均符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，并不代表道岔幾何尺寸沒(méi)有問(wèn)題。道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程中，要求道岔從尖軌尖端到道岔根部刨切面最末端必須同時(shí)與基本軌密靠，才能保證道岔鎖閉時(shí)鎖閉力不會(huì)異常過(guò)大。因?yàn)榈啦碇灰幸稽c(diǎn)先與基本軌密貼，其余各部后密貼時(shí)，因?yàn)檫€要克服該點(diǎn)基本軌對(duì)尖軌的反作用力，從而造成道岔轉(zhuǎn)換阻力異常變大。

綜上所述，如果通過(guò)測(cè)試道岔轉(zhuǎn)換力發(fā)現(xiàn)存在鎖閉力過(guò)大時(shí)，應(yīng)深入檢查道岔尖軌的幾何尺寸是否發(fā)生變化，線路專業(yè)必須保證道岔尖軌各部同時(shí)與基本軌密貼。

3.2 第二牽引點(diǎn)密貼調(diào)整過(guò)緊的問(wèn)題

地鐵9 號(hào)道岔采用雙機(jī)牽引設(shè)計(jì)，但國(guó)鐵對(duì)同樣的9 號(hào)道岔一般采用單機(jī)牽引，國(guó)鐵采用雙機(jī)牽引的道岔對(duì)第二牽引點(diǎn)的密貼檢查要求4 mm 鎖閉、6 mm 不鎖閉，但該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不能運(yùn)用到城市軌道交通系統(tǒng)。實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)維護(hù)人員按照宏觀密貼的原則檢查第二牽引點(diǎn)密貼情況，容易錯(cuò)誤地認(rèn)為該點(diǎn)道岔尖軌與基本軌不應(yīng)該有縫隙，從而導(dǎo)致該點(diǎn)密貼調(diào)整過(guò)緊。

通過(guò)仔細(xì)檢查第二牽引點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)尖軌與基本軌密貼的刨切面最末端在第二牽引點(diǎn)之前，第二牽引點(diǎn)并不在尖軌、基本軌的刨切面上。因此第二牽引點(diǎn)肯定有縫隙，且由于受直尖軌方向曲基本軌彎曲半徑的影響，道岔直尖軌方向縫隙要大于曲尖軌方向縫隙。為明確第二牽引點(diǎn)密貼側(cè)縫隙范圍，通過(guò)查閱信號(hào)專業(yè)轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)計(jì)圖紙和線路專業(yè)道岔設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況總結(jié)形成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：曲尖軌方向3 mm～5 mm，直尖軌方向7 mm～9 mm。在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上如果檢查發(fā)現(xiàn)密貼力過(guò)緊時(shí)，應(yīng)聯(lián)合線路專業(yè)檢查道岔幾何尺寸是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

第二牽引點(diǎn)如果密貼調(diào)整過(guò)緊，同樣會(huì)導(dǎo)致該牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉力過(guò)大，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，如果該點(diǎn)密貼調(diào)整過(guò)緊，將導(dǎo)致道岔鎖閉力超過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)額定轉(zhuǎn)換力。在第二牽引點(diǎn)密貼調(diào)整過(guò)緊問(wèn)題基礎(chǔ)上，疊加道岔幾何尺寸發(fā)生變化導(dǎo)致第一牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)換鎖閉力過(guò)大的問(wèn)題，極有可能導(dǎo)致道岔出現(xiàn)故障。

3.3 電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)摩擦轉(zhuǎn)換力過(guò)低

ZDJ9 電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)性能優(yōu)良，但城市軌道交通地鐵線路為密閉潮濕空間、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，轉(zhuǎn)轍機(jī)摩擦轉(zhuǎn)換力容易發(fā)生變化?？? 年測(cè)試一次摩擦轉(zhuǎn)換力，發(fā)生異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通信號(hào)與線路接口部分存在的主要問(wèn)題有2個(gè)。道岔幾何尺寸發(fā)生變化導(dǎo)致第一牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)換鎖閉力過(guò)大，以及第二牽引點(diǎn)密貼調(diào)整過(guò)緊。同時(shí)也要關(guān)注電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)摩擦轉(zhuǎn)換力降低導(dǎo)致?tīng)恳Σ蛔愕膯?wèn)題。

城市軌道交通是一個(gè)系統(tǒng)工程，各系統(tǒng)之間的接口是比較容易出現(xiàn)問(wèn)題的部分，且接口問(wèn)題往往因?yàn)榭鐚I(yè)而變成疑難雜癥。為解決信號(hào)與線路專業(yè)的接口問(wèn)題，需要有信號(hào)與線路2 個(gè)專業(yè)的技術(shù)知識(shí)為基礎(chǔ)、加強(qiáng)設(shè)備的理論分析，同時(shí)也要重視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以問(wèn)題為導(dǎo)向。城市軌道交通可參考國(guó)鐵信號(hào)專業(yè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但也要關(guān)注自身與國(guó)鐵不同的地方，具體問(wèn)題具體分析，只有這樣才能扎實(shí)做好設(shè)備維護(hù)的技術(shù)管理，確保行車安全。