鐵路道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備防水通風(fēng)裝置的研究

楊曉剛，姚 艷

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安 710300）

0 引言

道岔是列車從一股道轉(zhuǎn)向另一股道的列車換軌設(shè)備。道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)主要用于鐵路電氣集中站場，轉(zhuǎn)換、鎖閉道岔尖軌或心軌，改變道岔開通方向并給出道岔位置狀態(tài)指示。道岔密貼檢查器主要用于檢查尖軌、心軌的密貼和斥離位置狀態(tài)。道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)和密貼檢查器作為鐵路信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，其性能優(yōu)越穩(wěn)定與否直接影響鐵路信號系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，在鐵路信號系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用。

1 現(xiàn)狀分析

道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)和密貼檢查器作為露天使用設(shè)備，它們的密封方式不盡相同，但均存在亟待解決的因溫差變化而引起的機(jī)蓋內(nèi)壁出現(xiàn)水蒸氣和水珠（凝露現(xiàn)象）的問題[1]。道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備機(jī)內(nèi)的水蒸氣遇冷凝結(jié)成水滴附著在機(jī)內(nèi)零件表面，造成機(jī)內(nèi)金屬零部件的腐蝕；更有甚者，水滴附著在機(jī)內(nèi)接點(diǎn)組上，造成接點(diǎn)銹蝕“長霜”，或因氣溫驟降，造成水滴結(jié)冰，均可能導(dǎo)致接點(diǎn)系統(tǒng)無法正常通斷，出現(xiàn)道岔無法轉(zhuǎn)換到位或無法正常檢測道岔所處位置的事故，對鐵路行車安全帶來一定的安全隱患。

為了提高道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，技術(shù)人員一直在不斷的研究、試驗(yàn)，并采用以下措施來降低道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)和密貼檢查器機(jī)內(nèi)凝露現(xiàn)象的發(fā)生率：

（1）日常維護(hù)。增加日常維護(hù)次數(shù)、縮短維護(hù)周期，通過棉紗等吸附材料擦拭機(jī)內(nèi)水珠[2]。

（2）使用干燥劑。在機(jī)內(nèi)的防潮干燥劑，懸掛在機(jī)蓋內(nèi)壁的水珠無法被有效吸附，干燥劑因過車振動在機(jī)殼內(nèi)竄動，易造成機(jī)內(nèi)運(yùn)動部件卡阻。

（3）使用吸水板。在機(jī)蓋內(nèi)壁上粘貼具有吸附水汽作用的吸水板來解決凝露現(xiàn)象，但因室外環(huán)境條件比較差，影響粘貼劑使用壽命，吸水板存在龜裂、掉落的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）使用透氣閥。在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器側(cè)壁設(shè)置通用通氣閥來解決凝露現(xiàn)象，現(xiàn)場使用時(shí)起到一定的通風(fēng)作用，但在暴雨等惡劣天氣，容易出現(xiàn)雨水沿通氣孔進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)部的問題，加劇設(shè)備內(nèi)部零部件的銹蝕。

以上措施均在解決設(shè)備內(nèi)部凝露問題上取得一定的成效，但距理想的使用狀態(tài)還存在一定的差距。因此，開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的防水通風(fēng)裝置是必要的。

2 防水通風(fēng)裝置設(shè)計(jì)

以道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)和道岔密貼檢查器為研究對象，在保證整機(jī)結(jié)構(gòu)和鐵路現(xiàn)場安裝接口不變的前提下設(shè)計(jì)一種防水通風(fēng)裝置，防水的同時(shí)增加設(shè)備透氣性。防水通風(fēng)裝置如圖1 所示。

圖1 防水通風(fēng)裝置

（1）結(jié)構(gòu)、原理。防水通風(fēng)裝置由端蓋、吸水板、防護(hù)膜、殼體、密封圈組成。防護(hù)膜、吸水板、端蓋依次設(shè)置在外殼腔體內(nèi)，端蓋通過過盈配合壓入殼體外側(cè)腔體，防止雨水從通氣板與腔體結(jié)合面處進(jìn)入機(jī)內(nèi)。內(nèi)側(cè)吸水板用來吸附轉(zhuǎn)換設(shè)備動作桿件帶入機(jī)內(nèi)的水氣，以免加速接點(diǎn)組等關(guān)鍵部件的銹蝕。外側(cè)吸水板用來吸附附著在防護(hù)膜上的水珠，以免因吸附環(huán)境中的灰塵等而降低防護(hù)膜的通氣效果。在殼體與設(shè)備安裝結(jié)合面、端蓋與通氣板結(jié)合面設(shè)置有密封圈，防止雨水浸入設(shè)備內(nèi)部。

防護(hù)膜用來隔斷液體和灰塵，實(shí)現(xiàn)空氣和水蒸氣自由出入設(shè)備，以減小凝露現(xiàn)象的發(fā)生，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

（2）材料選擇。防護(hù)膜以聚四氟乙烯（EPTFE）經(jīng)膨化形成的微孔薄膜為核心材料，再輔以阻燃布、網(wǎng)格加強(qiáng)筋等輔材特殊復(fù)合而成[4]。

（3）安裝?？赏ㄟ^螺紋連接或軸用彈性擋圈將防水通風(fēng)裝置固定安裝在道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器的機(jī)蓋側(cè)壁或殼體側(cè)壁，以保證牢固、可靠。防水通氣閥在機(jī)蓋或殼體側(cè)壁應(yīng)成對使用，并對稱布置。安裝過程中應(yīng)保證防護(hù)蓋上的通風(fēng)口朝下，以免雨水浸入。

3 試驗(yàn)測試

為了驗(yàn)證該防水通風(fēng)裝置的可行性，對安裝了該裝置的一臺密封良好的道岔密貼檢查器進(jìn)行了試驗(yàn)測試，具體如下：

3.1 噴水試驗(yàn)

該試驗(yàn)?zāi)康氖窃诩友b該防水通風(fēng)裝置后，是否滿足設(shè)備的防護(hù)等級（IP56）要求，即驗(yàn)證防水通風(fēng)裝置的防水密封性能[5]。

（1）試驗(yàn)方法。在試驗(yàn)水溫與設(shè)備溫差不大于5 K 的情況下，將無包裝、不通電的道岔密貼檢查器在“準(zhǔn)備使用”狀態(tài)下，放置于試驗(yàn)臺上，按照6 級防水等級進(jìn)行強(qiáng)烈噴水試驗(yàn)：使用噴嘴內(nèi)徑為12.5 mm 的噴槍，在噴嘴距離外殼表面2.5～3 m 的位置以（100±5）L/min 的水流量全方位向外殼噴水不少于3 min[6]。試驗(yàn)結(jié)束后，將設(shè)備外表面水漬擦拭干凈，并打開機(jī)蓋檢查設(shè)備內(nèi)部防水透氣裝置周圍是否存在進(jìn)水現(xiàn)象。

（2）試驗(yàn)結(jié)果。噴水試驗(yàn)過程中，防水通風(fēng)裝置周圍未發(fā)現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象，表明液體無法通過保護(hù)膜進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，即該裝置防水效果良好。

3.2 交變濕熱試驗(yàn)

該試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證在密閉環(huán)境中因環(huán)境溫度、濕度變化，設(shè)備內(nèi)部是否會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，即驗(yàn)證防水通風(fēng)裝置的通氣性能。

（1）試驗(yàn)方法。將無包裝、不通電的道岔密貼檢查器在“準(zhǔn)備使用”狀態(tài)下，按其正常工作位置放于試驗(yàn)箱內(nèi)，并將試驗(yàn)箱溫度調(diào)整至25 ℃，之后按照溫度40 ℃、循環(huán)5 次的嚴(yán)酷等級下進(jìn)行交變濕熱（12 h+12 h）試驗(yàn)：在3 h+30 min 之間將溫度從25 ℃±3 k 的室溫提升至40 ℃±3 k，到12±30 min 時(shí)開始降溫，并于3～6 h 內(nèi)降溫至常溫，保持至滿24 h，即完成1 次循環(huán)[6]。當(dāng)完成5 次24 h 循環(huán)后結(jié)束試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，將濕度保持90%～95%范圍內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)束并恢復(fù)2 h 后，檢查設(shè)備內(nèi)部關(guān)鍵零部件和機(jī)蓋內(nèi)壁是否存在凝露現(xiàn)象。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。交變濕熱試驗(yàn)結(jié)束后，道岔密貼檢查器內(nèi)部未出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，表明水蒸氣可以通過保護(hù)膜進(jìn)入、排除設(shè)備，即該裝置通氣效果良好。

4 結(jié)束語

試驗(yàn)測試結(jié)果表明，使用該通風(fēng)裝置后，可實(shí)現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備內(nèi)外的蒸汽互通，有效平衡設(shè)備內(nèi)外氣壓，減小因凝露現(xiàn)象而導(dǎo)致的機(jī)內(nèi)零部件銹蝕，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)行，并進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。因水珠不能通過通風(fēng)裝置的防護(hù)膜，故應(yīng)進(jìn)一步提高設(shè)備整機(jī)的防護(hù)等級，以免因密封不良出現(xiàn)機(jī)內(nèi)進(jìn)水現(xiàn)象。當(dāng)然，該防水通風(fēng)裝置可在露天使用的其他電氣設(shè)備上推廣使用。