鐵路道岔偶發(fā)故障分析及防范

汪張晶

【摘? 要】鐵路道岔及轉(zhuǎn)轍機(jī)在軌道交通中有著廣泛的應(yīng)用。論文以ZD6系列轉(zhuǎn)轍機(jī)為例，通過道岔的啟動(dòng)電路和表示電路對(duì)道岔可能發(fā)生的故障進(jìn)行分析，并針對(duì)偶發(fā)故障從其結(jié)構(gòu)及電路原理入手逐一進(jìn)行排查分析，重點(diǎn)論述了故障原因及防范措施，目的在于當(dāng)未發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)防范;當(dāng)故障產(chǎn)生時(shí)，能夠及時(shí)做出故障判斷及排查。

【Abstract】Railway turnout and switch machine are widely used in rail transit. Taking the ZD6 series switch machine as an example， the paper analyzes the possible faults of the turnout through the starting circuit and the expressing circuit of the turnout， and investigates and analyzes them one by one according to their structure and circuit principle， discusses the causes of the faults and the preventive measures， aiming at preventing the faults in time when they do not occur， and judging and checking the faults in time when they occur.

【關(guān)鍵詞】道岔;ZD6系列轉(zhuǎn)轍機(jī);故障;防范措施

【Keywords】turnout; ZD6 series switch machine; fault; preventive measures

【中圖分類號(hào)】U216.42+5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）10-0188-03

1 引言

隨著鐵路運(yùn)營(yíng)量日益增多，作為聯(lián)結(jié)軌道分支的重要設(shè)備道岔，動(dòng)作更加頻繁，其故障概率加大，所帶來的影響范圍也較廣，一直以來是鐵路維護(hù)的重點(diǎn)設(shè)備。根據(jù)鐵路維護(hù)部門反映，部分車站偶爾發(fā)生多機(jī)牽引的交流道岔中途停止轉(zhuǎn)換的故障問題，由于是偶發(fā)故障，且是瞬時(shí)，因此問題查找和故障分析的難度非常大。

首先，調(diào)閱信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄道岔電氣參數(shù)，其他時(shí)間道岔曲線均正常，僅在停轉(zhuǎn)時(shí)有異常，過后道岔啟動(dòng)電路再動(dòng)作，曲線又恢復(fù)正常，故不足以判斷道岔故障原因。

其次，檢查道岔室外設(shè)備和連接鋼軌，沒有卡阻和鋼軌“肥邊”問題，初步判定偶發(fā)瞬時(shí)故障的主因在室內(nèi)。故此，本研究從鐵路道岔偶發(fā)故障分析及防范進(jìn)行分析，分析道岔動(dòng)作時(shí)序，結(jié)合測(cè)試結(jié)果，深入查找偶發(fā)故障原因，為排除道岔故障隱患，提升維修效率奠定基礎(chǔ)。

2 鐵路道岔現(xiàn)狀概述

如今人民生活水平提高，不論是客運(yùn)或是貨運(yùn)，鐵路運(yùn)輸已成為人們生活的剛需。而道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備作為鐵路信號(hào)室外三大基礎(chǔ)設(shè)備之一，在鐵路的運(yùn)行中具有至關(guān)重要的作用。如若道岔發(fā)生故障，對(duì)于貨運(yùn)，運(yùn)輸效率會(huì)降低;對(duì)于客運(yùn)，乘客的乘坐體驗(yàn)會(huì)下降，甚至?xí)绊懙匠丝偷纳踩Ｎ覈?guó)對(duì)于道岔故障檢測(cè)的方式主要有故障維修和定期維護(hù)2種。但有時(shí)在道岔的運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)偶發(fā)故障，沒有任何警告，這使得信號(hào)人對(duì)于偶發(fā)故障問題的解決變得更加困難。

3 鐵路道岔結(jié)構(gòu)及工作原理

道岔是使列車從一條線路轉(zhuǎn)向另外一條線路的轉(zhuǎn)轍設(shè)施，道岔的開通方向決定了列車的走向。道岔由基本軌、尖軌、合攏軌和轍叉組成。其中，合攏軌由2個(gè)直合攏軌和2根彎合攏軌構(gòu)成，轍叉由2根翼軌、2根護(hù)輪軌和轍叉心構(gòu)成?；拒墶⒑蠑n軌和轍叉都是固定在軌道上的，不可以移動(dòng)。尖軌是道岔的可動(dòng)部分，尖軌的動(dòng)作由道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制，2根尖軌隨轉(zhuǎn)轍機(jī)的推拉桿一起動(dòng)作從而使道岔開通不同的方向。由轍叉心所形成的角，叫作轍叉角，用轍叉角的余切值來表示道岔號(hào)數(shù)N，道岔號(hào)數(shù)反映了道岔各部分的主要尺寸，號(hào)數(shù)越大，轍叉角的角度越小，則列車通過道岔的速度越快，如圖1所示。

道岔主要分為定位和反位2種狀態(tài)，偶爾會(huì)出現(xiàn)四開的情況。一般講道岔經(jīng)常所處的位置稱為定位，另一位置稱為反位。同時(shí)，道岔定位位置的確定需要根據(jù)2條原則：考慮站內(nèi)行車和調(diào)車作業(yè)的安全;提高作業(yè)效率，減少搬動(dòng)道岔的次數(shù)。

4 以ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)為例針對(duì)道岔故障進(jìn)行分析

4.1 ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)的主要組成及工作原理

轉(zhuǎn)轍機(jī)是道岔控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于道岔轉(zhuǎn)轍和鎖定道岔，并監(jiān)督道岔的位置和狀態(tài)。轉(zhuǎn)轍機(jī)是轉(zhuǎn)接裝置的核心和主體。

ZD6系列電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)采用內(nèi)鎖閉方式，主要用于非提速區(qū)段能力以及經(jīng)濟(jì)提速區(qū)段的側(cè)線上。它主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、摩擦聯(lián)結(jié)器、主軸、動(dòng)作桿、表示桿、移位接觸器、外殼等組成，如圖2所示。

直流電動(dòng)機(jī)是ZD6的動(dòng)力源，配用斷續(xù)工作制直流220V電壓，同時(shí)，必須具有足夠的功率，才能夠產(chǎn)生必要的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而克服導(dǎo)軌和滑板之間的靜摩擦。

減速器分為2級(jí)，主要作用為減小轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。

摩擦連接器的主要作用在于調(diào)節(jié)摩擦電流，其值在2.3～2.9A。如果摩擦電流值太小會(huì)使轉(zhuǎn)轍機(jī)無法正常轉(zhuǎn)換或鎖閉，如果摩擦電流值過大會(huì)使對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)作用失效。

4.2 道岔主要故障分類及理論分析

在道岔運(yùn)行過程中，常見故障主要分為機(jī)械故障和電路故障2類。其中，機(jī)械故障一般又分為：解鎖不良、道岔轉(zhuǎn)換過程中阻力異常、轉(zhuǎn)換過程中卡阻空轉(zhuǎn)、卡缺口。電路故障一般分為：室外二極管短路和表示電路斷路。機(jī)械故障在職能科室檢查以及設(shè)計(jì)等時(shí)都可以被解決。而電路故障則是可能會(huì)在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的偶發(fā)故障情況。因此，以ZD6道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)為例，對(duì)其繼電接口電路進(jìn)行理論分析。

道岔繼電接口電路實(shí)現(xiàn)了道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)換控制和道岔位置的狀態(tài)監(jiān)視，主要是由啟動(dòng)電路和表示電路2部分組成。ZD6直流轉(zhuǎn)轍機(jī)通常采用四線制控制電路，道岔啟動(dòng)電路使用分級(jí)控制來控制道岔的轉(zhuǎn)換。

為確保行車的安全，道岔啟動(dòng)電路通常需要滿足6個(gè)技術(shù)條件：

①對(duì)道岔實(shí)行區(qū)段鎖閉，當(dāng)?shù)啦韰^(qū)段出現(xiàn)有車占用或者所在道岔發(fā)生區(qū)段軌道電路故障時(shí)，道岔不可以轉(zhuǎn)動(dòng)。

②對(duì)道岔實(shí)行進(jìn)路鎖閉，當(dāng)進(jìn)路在鎖閉狀態(tài)下，進(jìn)路上的道岔不可以再轉(zhuǎn)換。

③道岔啟動(dòng)后，如若隨后有列車或調(diào)車車列駛?cè)朐摰啦韰^(qū)段，則需保證道岔可以繼續(xù)轉(zhuǎn)到底而不受第一技術(shù)條件限制而發(fā)生停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。如若使道岔停轉(zhuǎn)或允許車站值班員控制其回轉(zhuǎn)，都將造成脫軌等嚴(yán)重事故。

④在接通道岔啟動(dòng)電路后，如若電路發(fā)生故障使道岔沒有成功啟動(dòng)，如自動(dòng)開閉器接觸不良、電機(jī)碳刷與換向片不密貼等，使得道岔未能轉(zhuǎn)動(dòng)，則啟動(dòng)電路應(yīng)自動(dòng)切斷。防止因鄰線行車震動(dòng)等而使接觸不良故障自動(dòng)消除，從而造成道岔自行轉(zhuǎn)換，此時(shí)若有車進(jìn)入則會(huì)造成道岔中途轉(zhuǎn)換事故。

⑤保證當(dāng)?shù)啦聿荒苻D(zhuǎn)換到底的情況下，通過車站值班員的操作，隨時(shí)都可以將其返回原位。

⑥道岔轉(zhuǎn)換完畢且密貼后，應(yīng)自動(dòng)切斷啟動(dòng)電路使電機(jī)停轉(zhuǎn)。

同時(shí)，道岔表示電路是否正常工作直接影響到行車的安全，因此，為堅(jiān)持故障導(dǎo)向安全的原則，道岔表示電路也需要滿足3個(gè)技術(shù)條件：

①為實(shí)現(xiàn)斷線保護(hù)，道岔的工作狀態(tài)只能用繼電器的吸起狀態(tài)表示，而繼電器的落下狀態(tài)只能反映道岔處于非工作狀態(tài)。所以，每組道岔通常需要設(shè)置2個(gè)表示繼電器，用定位表示繼電器的吸起表示道岔在定位，用反位表示繼電器的吸起表示道岔在反位。

②若外線發(fā)生混線或混入其他電源時(shí)，必須保證定位表示繼電器和反位表示繼電器不會(huì)錯(cuò)誤地勵(lì)磁。

③在道岔轉(zhuǎn)換過程中，如若發(fā)生四開，即發(fā)生擠岔、停電、斷線等故障時(shí)，應(yīng)保證定位表示繼電器和反位表示繼電器都落下。

一級(jí)控制：在啟動(dòng)電路中，由第一道岔啟動(dòng)時(shí)間繼電器1DQJ檢查聯(lián)鎖技術(shù)條件可以滿足后才能勵(lì)磁。當(dāng)?shù)啦硖幱诙ㄎ粻顟B(tài)，進(jìn)行定位轉(zhuǎn)反位狀態(tài)時(shí)聯(lián)鎖系統(tǒng)控制FCJ吸起，由FCJ第六組前接點(diǎn)將1DQJ的3-4線圈勵(lì)磁電路解控，1DQJ的勵(lì)磁電路接通公式如下：

KZ→SJ81-82→1DQJ3-4→2DQJ141-142→FCJ61-62→KF

二級(jí)控制：由第二道岔起動(dòng)機(jī)動(dòng)氣2DQJ控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以決定使電動(dòng)機(jī)將道岔轉(zhuǎn)向定位還是轉(zhuǎn)向反位。1DQJ勵(lì)磁后，用其前接點(diǎn)接通2DQJ的轉(zhuǎn)極電路接通公式如下：

KZ→1DQJ41-42→2DQJ2-1→FCJ61-62→KF

三級(jí)控制：由1DQJ自閉電路接通直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)作電路以轉(zhuǎn)換道岔，道岔到底后由轉(zhuǎn)轍機(jī)自動(dòng)開閉器接點(diǎn)斷開動(dòng)作電路。2DQJ轉(zhuǎn)極后用第四組節(jié)點(diǎn)切斷1DQJ的3-4線圈勵(lì)磁電路。由于1DQJ的吸合和2DQJ的轉(zhuǎn)極，連通1DQJ的1-2線圈自閉電路向室外電機(jī)送電，使轉(zhuǎn)轍機(jī)的DC電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將開關(guān)從定位轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)位置。在此過程中，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中保持1DQJ自閉和吸氣電機(jī)供電電路的接通公式如下：

DZ220→RD3→1DQJ1-2→1DQJ12-11→2DQJ111-113→外線X2→ 自動(dòng)開閉器接點(diǎn)11-12→電動(dòng)機(jī)定子線圈2-3→電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線圈3-4→遮斷器05-06→外線X4→1DQJ21-22→2DQJ121-123→RD2→DF220

依據(jù)以上道岔啟動(dòng)電路的接通公式可以看出，其中關(guān)鍵的幾個(gè)繼電器有：1DQJ、2DQJ、FCJ，它們的工作狀態(tài)影響了整個(gè)道岔的動(dòng)作狀態(tài)。

道岔表示電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)的定位接通公式如下：

BBⅡ3→R1-2→X3→移位接觸器04-03→自動(dòng)開閉器14-13→自動(dòng)開閉器34-33→Z1-2→自動(dòng)開閉器32-31→X1→2DQJ112-111→1DQJ11-13→2DQJ131-132→DBJ1-4→BBⅡ4

依據(jù)以上接通公式能夠看出，當(dāng)由于障礙物原因，道岔尖軌使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生空轉(zhuǎn)時(shí)，1DQJ就會(huì)落下，表示系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)不可以通過接通或道岔被擠，自動(dòng)控制開閉器2組動(dòng)接點(diǎn)，被表示桿移位將檢查柱抬起處于中間狀態(tài)而斷開表示電路。

如若存在故障，則轉(zhuǎn)轍機(jī)不可正常工作，并且在ATS自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置的顯示終端發(fā)出報(bào)警。正在值班的調(diào)度員收到報(bào)警之后會(huì)根據(jù)報(bào)警情況及時(shí)聯(lián)系所在的值班員等進(jìn)行及時(shí)的搶救，同時(shí)告知列車駕駛員故障區(qū)段，改變運(yùn)行模式和區(qū)段。

4.3 鐵路道岔故障的防范措施

鐵路道岔的頻繁運(yùn)行，在運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)遇到很多故障，我們只要及時(shí)地處理好故障，利用故障導(dǎo)向安全原則，就能夠避免很多災(zāi)難的發(fā)生。作為信號(hào)人，首先最基本的要求是熟悉室內(nèi)外設(shè)備，熟練掌握其原理、使用方法和運(yùn)行特點(diǎn)，并且當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)并準(zhǔn)確地記錄下產(chǎn)生的一些故障參數(shù)，為下一次可能出現(xiàn)的故障提供參考。

當(dāng)出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)，根據(jù)具體情況具體分析采用不同的方法進(jìn)行故障處理，如果道岔不能夠正常解鎖，檢測(cè)員可以拆下主軸的堵孔板，將2根螺栓擰緊;調(diào)整動(dòng)作桿表示桿，使之滿足轉(zhuǎn)轍機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的原則要求等。如果道岔能夠正常解鎖并轉(zhuǎn)換，但尖軌與基本軌不密貼且不能正常鎖閉，則需要更換及切削、清理道床等。

當(dāng)出現(xiàn)電路故障時(shí)，如果啟動(dòng)電路出現(xiàn)斷線故障時(shí)，先用萬(wàn)用表測(cè)量第一道啟動(dòng)繼電器前后接點(diǎn)的電壓是否正確。如果電壓為0V，則萬(wàn)用表的黑表筆不動(dòng)，紅表筆逐一排查，當(dāng)電壓表發(fā)現(xiàn)改變時(shí)，即為故障出現(xiàn)點(diǎn)。如果電壓為220V，應(yīng)用萬(wàn)用表的電阻檔，對(duì)第一道啟動(dòng)繼電器前后接點(diǎn)進(jìn)行逐一排查，如果電阻出現(xiàn)無窮大的情況，則是一啟動(dòng)繼電器與分線盤之間出現(xiàn)了斷線故障。

如果道岔在轉(zhuǎn)換過程中，電壓不穩(wěn)定造成非正常落下，則會(huì)產(chǎn)生偶發(fā)故障，由此，相關(guān)電力部門需要加強(qiáng)供電檢測(cè)并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道岔曲線，避免道岔中途停轉(zhuǎn)。此外，在道岔的轉(zhuǎn)換過程中，定位表示繼電器在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生斷電，使保護(hù)繼電器在落下后又瞬間恢復(fù)吸起狀態(tài)，此時(shí)也會(huì)導(dǎo)致道岔中途停止運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，可以在保護(hù)繼電器上串聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管，保證吸起狀態(tài)，就能夠防止偶發(fā)故障。此外，除去道岔設(shè)備本身的故障問題，還要加強(qiáng)對(duì)值班人員的崗位培訓(xùn)，加強(qiáng)執(zhí)行力度，進(jìn)行每隔半個(gè)小時(shí)的檢查監(jiān)測(cè)制度，以及每月對(duì)設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行檢查，停止使用老舊及存在安全隱患的設(shè)備，在故障發(fā)生前做好防范工作，以及故障發(fā)生時(shí)確保能夠得到及時(shí)的解決。

由于當(dāng)?shù)啦砼及l(fā)故障時(shí)，很多故障都沒有表現(xiàn)出來，基本都在表示電路中出現(xiàn)問題，因此，在職能科室將養(yǎng)護(hù)和檢修工作做好的情況下，出現(xiàn)偶發(fā)故障時(shí)，調(diào)度員、車站值班員以及駕駛員要默契配合，觀察控制面板，測(cè)量出相應(yīng)的電壓值，判斷故障的原因及性質(zhì)，才能準(zhǔn)確地解決好故障問題。

5 結(jié)語(yǔ)

鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過十多年的發(fā)展，經(jīng)歷了從模擬視頻監(jiān)控、數(shù)字視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控到高清視頻監(jiān)控的發(fā)展過程，從默默無聞的安防視頻監(jiān)控，發(fā)展到能滿足客運(yùn)、調(diào)度、車務(wù)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛、供電、公安等業(yè)務(wù)部門及災(zāi)害監(jiān)測(cè)、救援搶險(xiǎn)和應(yīng)急管理等多種需求的綜合視頻監(jiān)控。鐵路運(yùn)輸已廣泛運(yùn)用于生活的方方面面，而道岔作為其核心部分，在未得到防范的情況下偶發(fā)故障或多或少都會(huì)影響到鐵路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。以ZD6系列轉(zhuǎn)轍機(jī)為例，對(duì)直流單動(dòng)道岔的四線制控制電路的道岔啟動(dòng)電路和道岔表示電路進(jìn)行分析，得出可能出現(xiàn)的故障情況，對(duì)已出現(xiàn)的故障進(jìn)行針對(duì)性的分析，對(duì)未出現(xiàn)的故障加以防范。

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