南京地鐵一號線S700K型道岔設(shè)備的故障分析

吳騰云

摘要：介紹在南京地鐵一號線應(yīng)用的S700K型道岔設(shè)備的原理、轉(zhuǎn)轍機(jī)的動作電路和表示電路原理，以及室內(nèi)外設(shè)備的整體控制電路，結(jié)合實際案例分析在實際生產(chǎn)工作中出現(xiàn)的三種主要道岔故障的處置方法，最后總結(jié)道岔故障的處置經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī);系統(tǒng)電路;道岔故障

0引言

在南京地鐵已經(jīng)開通的十條地鐵線路中，S700K型道岔設(shè)備是應(yīng)用最多也是最主要的道岔設(shè)備。南京地鐵一號線，主要采用的是針對中國地鐵設(shè)計的S700K-C型道岔設(shè)備，其模塊化的設(shè)計思路，使得電路簡單，維護(hù)方便，故障率低，性能優(yōu)越。但是在實際應(yīng)用中，仍然會出現(xiàn)一些故障，值得技術(shù)人員進(jìn)行深一步的探究，以便更好的保障設(shè)備安全及人身安全，從而穩(wěn)定地鐵的運營，保證市民出行的高效便捷。

1.S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī)工作原理

1.1 ?S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī)的結(jié)構(gòu)

S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī)從結(jié)構(gòu)上可以分為五大塊：外殼保護(hù)模塊、動力傳動模塊、檢測和鎖閉模塊、安全保障模塊以及配線接口模塊。

外殼保護(hù)模塊包括：鑄鐵底殼、鋼制機(jī)蓋、動作桿套筒、導(dǎo)向法蘭和導(dǎo)向套筒。

動力傳動模塊包括：三相電機(jī)、齒輪組、保持連接器、摩擦連接器、動作桿和滾珠絲杠。

檢測和鎖閉模塊包括：叉形接頭、速動開關(guān)組、指示標(biāo)、檢測桿以及鎖閉塊和鎖舌。

安全保障模塊包括：開關(guān)鎖、遮斷開關(guān)、連桿和搖把兒孔擋板。

配線接口模塊包括：接插件插座和電纜密封裝置。

1.2 ?S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī)的傳動原理

接收轉(zhuǎn)換信號→電動機(jī)啟動，開始做旋轉(zhuǎn)運動→中間齒輪連動旋轉(zhuǎn)→齒輪帶動摩擦連接器運動→滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，帶動滾珠絲杠螺母運動→旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動→滾珠絲杠螺母的直線運動推動操縱板→操縱板將鎖閉塊頂入，同時切斷原表示電路→鎖舌縮入→操縱板繼續(xù)運動，并與保持器連動→保持器通過作用在動作桿上的保持力，帶動動作桿移動→電動機(jī)被切斷，停止轉(zhuǎn)動→原縮入的鎖閉塊伸出，同時接通新的表示→相應(yīng)的鎖舌彈出→發(fā)出動作完成指令【1】。

從接收轉(zhuǎn)換信號到切斷原表示電路，這個過程屬于原表示電路由接通狀態(tài)被切斷，先斷開表示，后機(jī)械解鎖。鎖舌縮入這個動作為解鎖。操縱板運動到電動機(jī)被斷電停止這個過程，是轉(zhuǎn)換的過程。原縮入的鎖閉塊伸出到整個動作完成，這個過程屬于鎖閉并接通新的表示電路，先機(jī)械解鎖，后接通表示電路。

2.S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī)室外部分表示電路與道岔轉(zhuǎn)換

2.1道岔從右位轉(zhuǎn)到左位

1）圖1為道岔在右位時，轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部的電路圖。道岔在右位狀態(tài)時：

速動開關(guān)的接點A組、B組頂起，接通下層的接點A3—A4和B3—B4;同時，速動開關(guān)的接點C組、D組是落下的狀態(tài)，則接通上層的接點C1—C2和D1—D2。

2）啟動初始：

室內(nèi)設(shè)備接收到道岔轉(zhuǎn)換命令后，轉(zhuǎn)轍機(jī)將從表示電路切換到動作電路。室內(nèi)設(shè)備通過1、2、3、4端子輸出交流380V電壓，其中4端子是N端，而1、2、3端子分別對應(yīng)L1、L2、L3的三相。此時，2、3端子間電壓為380V，1、4端子間為220V，而室外電路沒有變化，但電機(jī)開始轉(zhuǎn)動。

3）轉(zhuǎn)換道岔的過程：

電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動傳動裝置使速動開關(guān)C組、D組接點被頂起，此時速動開關(guān)狀態(tài)為：速動開關(guān)接點A組、B組是頂起的，接通下層接點A3—A4和B3—B4，同時速動開關(guān)接點C組、D組也是頂起的，接通下層接點C3—C4和D3—D4。這時，電機(jī)為Y型連接，1、2、3端子之間分別為交流380V，電機(jī)實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，道岔開始動作。

4）道岔轉(zhuǎn)換結(jié)束：

道岔動作完成之后速動開關(guān)A組、B組接點落下來，此時速動開關(guān)狀態(tài)為：速動開關(guān)接點A組、B組落下，接點接通上面接點A1—A2和B1—B2;速動開關(guān)接點C組、D組頂起，接點接通下面接點C3—C4和D3—D4。室內(nèi)設(shè)備切換電路動作，切斷交流380V的電源，之后接通直流60V的表示電源，從而給出道岔左位表示，此時道岔右位到左位轉(zhuǎn)換完畢。

2.2 道岔從左位轉(zhuǎn)到右位

道岔在左位狀態(tài)時，速動開關(guān)接點A組、B組落下，接通上層接點A1—A2和B1—B2;于此同時速動開關(guān)接點C組、D組頂起，接通下層接點C3—C4和D3—D4。啟動初始狀態(tài)時，室外電路在左位表示電路狀態(tài)。然后轉(zhuǎn)換道岔的過程與上面右轉(zhuǎn)左相同。道岔轉(zhuǎn)換結(jié)束后，速動開關(guān)動作接通右位表示。

3 ?S700K型道岔設(shè)備系統(tǒng)電路

3.1 系統(tǒng)模塊的電路連接

S700K型道岔設(shè)備模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單清晰如下圖：

其中，STEKOP模塊的功能與信號機(jī)的大致相同。DEWEMO板件主要是從STEKOP板件接收控制命令，從而直接控制室外轉(zhuǎn)轍機(jī)來轉(zhuǎn)換道岔，且可監(jiān)督道岔的位置并傳送回STEKOP板件。同時，接收從STEKOP板送來的位置命令。轉(zhuǎn)轍機(jī)采用三相交流電，依據(jù)STEKOP的命令轉(zhuǎn)換道岔，并且能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)【2】。

3.2 室內(nèi)外電路連接

由圖3可以看到室內(nèi)外連接端子、STEKOP板和DEWEMO板端子連接詳情，在發(fā)生電路故障時，可根據(jù)電路圖對故障點進(jìn)行排查。

室外轉(zhuǎn)轍機(jī)部分使用三相交流電，三相交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與A、B、C三相的排列順序一致。當(dāng)A、B、C三相順時針排列時，電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)，反之亦然。交流電機(jī)的啟動方式有兩種：三相交流電機(jī)的Y型連接啟動、單相交流電機(jī)的輔助啟動。三相交流電機(jī)啟動后可以進(jìn)行斷相旋轉(zhuǎn)。

4.S700K型道岔設(shè)備故障分析

4.1 分析S700K型道岔設(shè)備三種故障現(xiàn)象類型

根據(jù)故障現(xiàn)象來分，S700K型道岔設(shè)備故障可以大致分為道岔長閃故障、道岔短閃故障和道岔灰顯故障三類。

1）道岔長閃故障

S700K道岔長閃故障指在LOW機(jī)、HMI上，岔后兩個方向的光帶閃動黃色、綠色或者灰色的光帶，閃動的光帶長度較長。道岔區(qū)段有進(jìn)路、沒有進(jìn)路以及列車占用的三種情況下，岔后兩個方向的光帶顏色分別不同。

案例：2016年10月31日22點31分，1號線邁皋橋D1604道岔長閃。經(jīng)故障分析后，進(jìn)行擠岔恢復(fù)操作無效，判斷是電路問題。經(jīng)排查后更換接點組恢復(fù)。使用電阻法測量遮斷開關(guān)節(jié)點，2、3、6組節(jié)點接觸不良，更換后故障恢復(fù)。

故障分析：當(dāng)發(fā)生道岔長閃故障時，要確認(rèn)道岔區(qū)段是否有車輛停留或者經(jīng)過。如果有車子經(jīng)過，則要去現(xiàn)場查看道岔是否擠岔。如果沒有擠岔，則進(jìn)行擠岔恢復(fù)操作。如果沒有車子經(jīng)過也進(jìn)行擠岔恢復(fù)操作。如果擠岔就此恢復(fù)，則進(jìn)一步排查速度開關(guān)組及根據(jù)圖3電路圖排查故障點。如果沒有恢復(fù)，則參照圖1檢查轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部電路。如果是道岔尖軌被擠，則檢查擠岔道岔的轉(zhuǎn)轍機(jī)及受損部件，更換轉(zhuǎn)轍機(jī)或受損部件。

2）道岔短閃故障

S700K道岔短閃故障指在LOW機(jī)、HMI上，岔后兩個方向的光帶閃動黃色、綠色或者灰色的光帶，閃動的光帶長度較短。道岔區(qū)段有進(jìn)路、沒有進(jìn)路以及列車占用的三種情況下，岔后兩個方向的光帶顏色分別不同。

案例：2018年7月17日8：24分，一號線D1605道岔短閃故障，室內(nèi)查看DEWEMO燈位顯示異常。重啟STEKOP板后故障暫時恢復(fù)，之后D1605再次發(fā)生短閃，DEWEMO燈位顯示仍然異常。更換D1605 DEWEMO板件后故障未恢復(fù)。之后室外測量發(fā)現(xiàn)速動開關(guān)組D3-D4接點不通，隨后更換速動開關(guān)組，更換完畢后測試接點導(dǎo)通正常。重啟STEKOP板后D1603、D1605卻發(fā)生了長閃故障，更換STEKOP板后操作擠岔恢復(fù)，此時D1603恢復(fù)，D1605短閃且有繼電器故障報警。再次重啟STEKOP板，D1605恢復(fù)正常。分析該道岔第一次發(fā)生短閃故障時，檢查室外接線無異常，測量電路導(dǎo)通正常，重啟板件后恢復(fù)。第二次發(fā)生故障時重啟板件無效，DEWEMO燈位顯示一路表示燈異常狀態(tài)。測量發(fā)現(xiàn)速動開關(guān)組D3-D4接點不通，判定該道岔速動開關(guān)組故障，更換速動開關(guān)組。但是由于D1603/D1605由同一塊STEKOP板控制，更換并重啟STEKOP板導(dǎo)致D1605短閃，再次重啟STEKOP板設(shè)備恢復(fù)正常

故障分析：當(dāng)發(fā)生道岔短閃故障時，先排除是不是道岔卡缺口。如不是卡缺口，則轉(zhuǎn)換道岔確認(rèn)是否左右位指示燈都亮，如有一邊無指示燈，則判定是室外設(shè)備故障，根據(jù)圖1排查室外電路的問題，同時排查是否室外有其他卡阻。如兩邊都無表示，手搖道岔觀察道岔是否能轉(zhuǎn)換到位，如果轉(zhuǎn)換不到位則判定是室外部分故障。如手搖道岔可以轉(zhuǎn)換到位，則檢查DEWEMO板是否有位置表示燈，有指示燈則重啟STEKOP板件;DEWEMO板無指示燈則需要在分線架拔掉防雷測兩路電壓是否正常。假如是電壓的問題，則更換DEWEMO板件之后進(jìn)一步檢查DEWEMO至終端架的電路是否存在問題。如電壓是正常的，檢查1至4線電氣特性是否正常。如電氣特性正常，再檢查防雷模塊及線路端子。如不正常，則依次檢查電纜盒、插頭座、遮斷開關(guān)、速動開關(guān)組、防雷等道岔表示回路是否存在斷點，以及檢查電機(jī)線圈是否混線、接地。逐一排查后，設(shè)備仍舊沒有恢復(fù)正常則考慮更換轉(zhuǎn)轍機(jī)。

3）道岔灰顯故障

S700K道岔短閃故障指在LOW機(jī)、HMI上道岔光帶呈灰色。

案例：2012年4月1日09：45分，D1401道岔灰顯?？赡艽嬖诘膯栴}有：一、供電電源問題，DSTT機(jī)柜板件工作電源60V存在問題;二、板件問題，2塊板卡同時性能下降造成故障;三、道岔信息在傳遞到聯(lián)鎖過程中出現(xiàn)問題，具體需檢查邁皋橋-南京站OLM問題;四、邁皋橋聯(lián)鎖SICAS BUMA5板卡負(fù)責(zé)接收道岔信息，出現(xiàn)故障。查看LOW機(jī)報警，發(fā)現(xiàn)STEKOP板顯示錯誤，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)道岔STEKOP板死機(jī)，初步判斷為D1401道岔控制模塊STEKOP板死機(jī)，重啟后恢復(fù)正常。

故障分析：S700K道岔在LOW機(jī)、HMI上出現(xiàn)道岔灰顯現(xiàn)象，如果是單個道岔灰顯，則查看STEKOP板顯示狀態(tài)，確認(rèn)DEWEMO板有燈位表示、并確認(rèn)STEKOP板電源5V電源正常，此時重啟STEKOP板，重啟無效則更換STEKOP板。如果是站內(nèi)多個道岔灰顯，則判定是電源或者主機(jī)的問題。依次查看電源屏DSTT電源模塊狀態(tài)、DSTT機(jī)柜內(nèi)電源模塊、檢測板、SICAS機(jī)柜對應(yīng)的BUMA板、OLM狀態(tài)、尾纖和PROFIBUS狀態(tài)等。

4.2 S700K型道岔設(shè)備故障總結(jié)

南京地鐵一號線S700K道岔設(shè)備故障，大多是由板件死機(jī)、接點接觸不良、異物卡阻等原因造成。板件死機(jī)主要是指STEKOP板、電源板、檢測板、BUMA板等死機(jī)，這就要求技術(shù)人員平時關(guān)注板件有無異常，對使用壽命到期、性能不穩(wěn)的板件及時更換。接點接觸不良主要指速動開關(guān)組、遮斷開關(guān)、室內(nèi)外線頭等接觸不良，對這類接點設(shè)備定期檢測及時更換以減少此類故障發(fā)生。異物卡阻主要指室外轉(zhuǎn)轍機(jī)卡缺口、道岔鋼軌內(nèi)有異物等，平時道岔維護(hù)時及時清理異物，保持室外道岔設(shè)備的干凈清潔。

5 ?結(jié)語

雖然S700K道岔設(shè)備模塊化的設(shè)計使得電路結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)維護(hù)人員在處理實際的地鐵道岔故障過程中，還需要根據(jù)現(xiàn)場情況，結(jié)合電路結(jié)構(gòu)知識和道岔電路原理，進(jìn)一步強(qiáng)化在實際生產(chǎn)過程中處置故障的技能，提高處置故障的效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡湘洲，宋戈文. 西門子S700K型道岔監(jiān)控電路故障分析 [J]. 城市軌道交通研究，2009（9）：79.

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