錢佳旻
(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司,上海 201103)
在地鐵運(yùn)營過程中,列車運(yùn)行的可靠性程受到設(shè)施設(shè)備的穩(wěn)定性、車站客流規(guī)模以及外部情況等因素的影響,而在設(shè)施設(shè)備中,又可以根據(jù)類型分為信號(hào)設(shè)備、電力設(shè)備、車輛設(shè)備、環(huán)控設(shè)備等,其中,道岔設(shè)備作為信號(hào)設(shè)備中日常動(dòng)作頻次最多、維護(hù)體量最大的設(shè)備,其故障發(fā)生的頻次也遠(yuǎn)高于其他設(shè)備[1],因此,該文通過對2017—2021 年間上海地鐵路網(wǎng)道岔故障事件進(jìn)行分析,找出上海地鐵在道岔故障發(fā)生方面的規(guī)律和特點(diǎn),為提高道岔設(shè)備的穩(wěn)定性,降低道岔故障發(fā)生概率提供參考和借鑒。
截至2021 年年底,上海地鐵全路網(wǎng)共有有岔車站205 座,總計(jì)道岔設(shè)備1 106 組,根據(jù)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)類型的不同可分為ZYJ7 型道岔、ZDJ9 型道岔以及ZD6 型道岔3 種。其中,ZYJ7 型采用液壓型轉(zhuǎn)轍機(jī),共464 組;ZDJ9 型以及ZD6 型均為采用機(jī)械型轉(zhuǎn)轍機(jī),共642 組。除地鐵1、2、3、5 號(hào)線部分線路仍保留ZD6 型道岔外,其余線路主要以ZYJ7 型道岔或ZDJ9 型道岔為主。
2017—2021 年間,上海地鐵全路網(wǎng)共發(fā)生道岔設(shè)備故障1 363 起,呈逐年上升的趨勢,涉及全路網(wǎng)205 座有岔車站中的145 座,占全路網(wǎng)有岔車站總數(shù)的70.73%,而隨著路網(wǎng)運(yùn)營里程的不斷增長,年道岔運(yùn)行可靠度從2017 年的405 萬車km/起下降至2021 年的117 萬車km/起,成逐年下降的趨勢,如圖1 所示。
圖1 2017—2021 年上海地鐵道岔故障事件數(shù)量圖
根據(jù)道岔故障表象不同,可將2017—2021 年間全路網(wǎng)道岔故障現(xiàn)象劃分為失表、道岔曲線異常以及本體隱患3 種。通過進(jìn)一步分析,造成上述3 種故障的因素可分為道岔本體故障、夜間施工影響、外部天氣影響、偶發(fā)性故障、監(jiān)測系統(tǒng)誤報(bào)、道岔異物侵限以及信號(hào)軟件錯(cuò)誤等7 類,如表1 所示。
表1 道岔故障原因分類表
本體故障主要指道岔本體設(shè)備發(fā)生問題,例如本體存在安全隱患、空氣開關(guān)跳閘、道岔動(dòng)靜接點(diǎn)故障、滑床板損壞、道岔設(shè)備因線路震動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)松動(dòng)等情況[2],也是導(dǎo)致道岔失表的主要因素。
夜間施工影響主要指夜間因施工作業(yè)不規(guī)范,未做到施工工完場清導(dǎo)致人為造成道岔設(shè)備故障的情況,例如現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備遺漏導(dǎo)致岔區(qū)異物侵限或者保養(yǎng)工序不到位導(dǎo)致現(xiàn)場線路出現(xiàn)破損等情況。
天氣原因影響主要指因惡劣天氣,例如臺(tái)風(fēng)、暴雨或者寒潮、冰凍等極端氣象,導(dǎo)致道岔滑床板因雨水沖刷導(dǎo)致缺油或者出現(xiàn)冰凍情況從而造成道岔失表或者曲線異常,多見于高架車站,也是導(dǎo)致道岔曲線異常的主要因素。
偶發(fā)性故障主要是指道岔瞬時(shí)失表后自行恢復(fù),經(jīng)后續(xù)現(xiàn)場確認(rèn)未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn),僅能做預(yù)防性處理的故障。
監(jiān)測系統(tǒng)誤報(bào)主要指道岔監(jiān)測設(shè)備因軟件參數(shù)問題,例如道岔動(dòng)作曲線正常但監(jiān)控設(shè)備無表示[3],導(dǎo)致系統(tǒng)誤判道岔出現(xiàn)問題的故障。
道岔異物侵限主要指外來物體遺落岔區(qū),導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)轍過程中因受到異物影響而發(fā)生道岔四開等情況。
信號(hào)軟件錯(cuò)誤主要是指中央或車站ATS 系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤,無法對現(xiàn)場道岔發(fā)布動(dòng)作指令,從而導(dǎo)致道岔出現(xiàn)失表,此問題多見于3 號(hào)線ATS 設(shè)備。
通過對各線路道岔故障事件總數(shù)上看,全路網(wǎng)發(fā)生道岔故障次數(shù)前3 的線路分別為16 號(hào)線、11 號(hào)線以及8號(hào)線,分別達(dá)到了367 起、325 起以及108 起。除14 號(hào)線外,其余線路均發(fā)生過道岔故障事件,其中,16 號(hào)線以及11 號(hào)線高架車站發(fā)生的道岔故障數(shù)遠(yuǎn)高于其他線路,如表2 所示。
表2 各線路道岔故障匯總表
通過對各線路車站道岔故障總數(shù)的進(jìn)一步分析,可以發(fā)現(xiàn),線路折返站、車場接軌站以及“Y”字形線路接口站的道岔動(dòng)作頻次遠(yuǎn)高于非常用道岔車站的道岔,因此,上述車站道岔發(fā)生故障的概率也高于其他非常用道岔車站,如圖2 所示。
圖2 各線路道岔故障匯總圖
從車站類型分布上看,在發(fā)生過道岔故障的車站中,地下車站達(dá)到93 座,占所有故障車站總數(shù)的64.14%,而在故障總數(shù)上,高架車站發(fā)生的故障總數(shù)達(dá)到939 起,占所有故障總數(shù)的68.89%。通過車站總數(shù)與故障總數(shù)的比值看,高架車站的故障比達(dá)到了1 ∶21.3,遠(yuǎn)超過地面及地下車站的比值,由此可以得知高架車站的道岔發(fā)生頻次較高,且存在重復(fù)發(fā)生故障的情況,如表3 所示。
表3 不同類型車站故障情況匯總表
根據(jù)道岔故障發(fā)生的時(shí)段不同,可以分為非運(yùn)營時(shí)段、高峰時(shí)段(7:00—9:00 以及17:00—19:00)以及平峰時(shí)段等3 個(gè)時(shí)段。各時(shí)間段發(fā)生的道岔故障總數(shù)分別為228 起、1 019 起以及118 起。
2017—2021 年間,上海地鐵路網(wǎng)發(fā)生因道岔造成的5 min 晚點(diǎn)事件51 起,其中非運(yùn)營時(shí)段發(fā)生1 起、高峰時(shí)段發(fā)生20 起、平峰時(shí)段發(fā)生30 起。通過對51 起5 min 晚點(diǎn)事件發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn),高峰時(shí)段雖然僅發(fā)生20 起5 min 晚點(diǎn)事件,但是5 min 晚點(diǎn)事件數(shù)與道岔故障數(shù)的比值達(dá)到了1 ∶5.9,即平均每發(fā)生5.9 次道岔故障就會(huì)造成1 次5 min 晚點(diǎn)事件,其比值遠(yuǎn)高于平峰時(shí)段1 ∶33.97 以及非運(yùn)營時(shí)段1 ∶226 的比值,由此可以得知高峰時(shí)段發(fā)生道岔故障對運(yùn)營的影響較大。
在51 起5 min 晚點(diǎn)事件中,發(fā)生2 起以上的車站數(shù)達(dá)到了12 座,占所有發(fā)生道岔故障的車站總數(shù)的37.5%,除5 號(hào)線金平路站外,其余車站均為各線路常用折返站、Y 字形線路接口站或者線路出入庫接軌站,且多數(shù)都為線路一級(jí)或者二級(jí)道岔,其中,8 號(hào)線延吉中路站共發(fā)生5 min晚點(diǎn)事件5起,為全路網(wǎng)最高,如表4所示。
表4 5 min 晚點(diǎn)事件統(tǒng)計(jì)表
建議對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)及控制設(shè)備等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化,在現(xiàn)有等級(jí)編制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,可設(shè)置動(dòng)態(tài)閾值并進(jìn)行年度更新,當(dāng)某一副道岔在一個(gè)周期年內(nèi)因故障造成過1次及以上的5 min 晚點(diǎn)事件或者年度故障數(shù)量總數(shù)超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn),可向上提升一個(gè)道岔等級(jí)標(biāo)準(zhǔn);為提高道岔供電聯(lián)檢的周期頻次提供依據(jù),當(dāng)該道岔在下一整年中未觸發(fā)動(dòng)態(tài)閾值,可降低一個(gè)道岔等級(jí)直至恢復(fù)為原道岔等級(jí)。
對于線路常用的重要道岔,在進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)的同時(shí),建議對道岔的使用壽命及道岔本體情況進(jìn)行定期檢測,對于存在安全隱患,且可能對線路運(yùn)行造成重大影響的一級(jí)、二級(jí)道岔,可通過制定專項(xiàng)方案并開展道岔轉(zhuǎn)型整治等手段,通過對零部件定期更換或者道岔整體更換,排除道岔故障隱患。
建議制定手搖道岔作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)時(shí)間,對現(xiàn)場人員走行、手搖道岔作業(yè)等各環(huán)節(jié)的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化制定,并通過開展專項(xiàng)演練,提升道岔故障的處置能力,優(yōu)化作業(yè)效率。
針對液壓型道岔,通過配備手板軸設(shè)備,提高手搖道岔作業(yè)的效率,在高峰時(shí)段,可通過在重要折返站配備通號(hào)及工務(wù)人員進(jìn)行保駕,提升故障發(fā)生時(shí)的響應(yīng)效率。
制定極端天氣下的道岔維護(hù)專項(xiàng)預(yù)案,并建立應(yīng)急施工隊(duì)伍,當(dāng)預(yù)判極端天氣可能對線路道岔造成影響時(shí),及時(shí)對線路夜間施工作業(yè)進(jìn)行調(diào)整,通過岔區(qū)覆蓋防雨雪布、現(xiàn)場掃雪、道岔涂油等作業(yè),及時(shí)排除惡劣天氣可能導(dǎo)致的道岔失表或曲線異常等故障。
提升智能化運(yùn)維程度,通過對道岔動(dòng)作過程的全周期觀察及后臺(tái)實(shí)時(shí)檢測,對存在異常情況進(jìn)行分析和報(bào)警,為道岔故障判斷提供數(shù)據(jù)分析。
通過研究高架地面線路岔區(qū)加裝防雨雪頂棚、岔區(qū)滑床板自動(dòng)涂油器、線路道床整改等方式,減少道岔可能因惡劣天氣、線路振動(dòng)等外部因素導(dǎo)致故障發(fā)生的概率。
隨著上海地鐵路網(wǎng)里程突破800 km,道岔故障事件的總體數(shù)量呈上升趨勢,只有通過不斷分析數(shù)據(jù)、查找問題根源并不斷優(yōu)化對策,才能確保將道岔故障的頻次和數(shù)量控制在一定水平,從而提高設(shè)備運(yùn)行可靠度。