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道岔转辙机故障案例分析

1 外锁闭道岔转换设备的维护 1.1 增加巡视尖轨、基本轨“爬行量”的内容 1.2 《维规》中外锁闭道岔不采用2 mm锁闭的原因 1.3 及时对道岔外锁密贴状态进行调整 2 外锁闭道岔转换设备的常见故障 2.1 外锁闭装置 2.2 转辙机 2.2.1 S700K-C型电动转辙机 2.2.2 ZYJ7型电动
道岔转换设备故障占信号设备故障总数的30%以上,已成为提高信号设备运用质量的主要矛盾。为防止外锁闭道岔转换设备发生故障,以及缩短处理故障时间,建议在维护和故障处理工作中考虑以下几点,供大家参考。  
1 外锁闭道岔转换设备的维护  
 1.1 增加巡视尖轨、基本轨“爬行量”的内容     《铁路信号维护规则》要求外锁闭道岔转换设备的检修周期每月不少于2次,目前普遍存在检修次数少或时间不够、单纯增加“巡视”次数的现象。减少或防止故障发生、提高转换设备运用质量的有效方法是在巡视工作中发现设备故障症状,然后在“天窗”点内检修或及时要点修复。    
外锁闭道岔转换设备安装在岔枕上,不可避免地承受车辆的冲击振动,属于动态设备,其稳定性受道岔结构和车辆的直接影响,因此建议增加以下巡视内容:尖轨与基本轨、心轨与翼轨,以及两基本轨间的相对位移量(爬行量);观察列车通过时转换设备的振动幅度(或牵引点处岔枕的振动幅度)。尖轨和基本轨位移量(爬行量)超标容易使外锁闭锁钩“卡阻”发生转换不良故障;振动幅度大过大容易使机械件磨损或断裂,同样会增加外锁闭“卡阻”故障,严重的会发生“锁闭”失效故障。    
建议维护部门(以车间为单位)按照《维规》要求的内容进行检修的同时,可根据本地区的温差、线路、车辆和道岔状态,统计分析“爬行量”和“振动幅度”等数据,找出外锁闭装置“卡阻”规律并量化,并将其列入巡视工作内容,在检修中进行调整或整治,达到预防故障发生的目的。  
 1.2 《维规》中外锁闭道岔不采用2 mm锁闭的原因    
外锁闭道岔转换设备与传统的内锁闭转换设备有质的差别,因此《铁路信号维护规则》规定的技术标准也不相同。比如内锁闭道岔强调2 mm锁闭、4mm不锁闭,使尖轨与基本轨间既保证4 mm不锁闭的安全指标,又使尖轨与基本轨之间有适当的密贴力(标准规定100kgf)。   但外锁闭装置只要求密贴段各个锁闭点4 mm不锁闭,尖轨与基本轨之间宏观密贴(有缝隙了大于0.5mm),没有要求2mm锁闭。因为外锁闭的锁钩和锁钩轴的钢度较大,最大6000N的转换力不能使其变形。如果采用2 mm锁闭标准,则尖轨与基本轨之间理论上就会有2 mm的缝隙。当歹车通过时,车轮就会使尖轨向基本轨方向移动2 mm,尖轨移动的次数与通过的车轮数量相等,移动速度则与列车通过的速度成正比,这种现象使外锁闭装置的锁钩孔与轴之间、锁钩的锁闭面与锁闭铁的锁闭面之间形成冲击力,结果是加速轴孔和接触面的磨损(严重的将会影响高速列车的平稳性),冲击力与尖轨的质量以及尖轨的移动速度的平方成正比。为避免过快的磨损,外锁闭装置不采用2mm锁闭指标。    
1.3 及时对道岔外锁密贴状态进行调整    新开通使用的道岔,尖轨与基本轨间在锁闭点保证4 mm锁闭的前提下,留有1mm左右的缝隙,以减小道岔转换阻力是可行的。但当道岔结构相对稳定后,应调整至标准状态(即缝隙不大于0.5 mm)。  
2 外锁闭道岔转换设备的常见故障    
2.1 外锁闭装置    外锁闭装置卡阻故障在道岔转换不良故障中比较常见,可归纳为“不解锁”和“不锁闭”两大类故障。    
发生不解锁故障有以下原因:
①锁钩的锁闭面与锁闭铁的锁闭面接触面积发生变化;
②    锁钩不能在轴上移动,阻力加大;
③锁闭拉板在锁闭框中有别卡现象。由于尖轨和基本轨爬行,使基本轨上的锁闭框、尖轨上的连接铁发生相对位移,改变了联调、联试时尖轨和基本轨的位置和转换参数。    
检查方法
重点检查锁闭面的接触痕迹是否均匀;锁钩在轴上是否有移动痕迹;锁闭拉杆在锁闭框中左右是否有旷量。    
发生不锁闭故障有以下原因:
①锁钩在尖轨伸缩时没有在轴上移动,锁钩的锁闭面、锁闭铁的锁闭面与锁钩轴三者不在同一平行线上;
②锁闭拉板在锁闭框中有别卡现象(由于锁闭框随基本轨移动,锁钩轴随尖轨移动,锁闭拉杆相对固定在岔枕上),造成锁闭阻力大。   道岔在预铺时,转换设备工作参数正常,而在使用中由于道岔转换阻力增加过多,转辙机输出力不能克服该阻力,造成不能正常解锁或锁闭的转换故障。    
处理方法
锁钩孔与轴的旷量不宜大于1 mm(更换旷量较大的锁钩孔套,孔轴之间的旷量过大虽利于锁闭,但不利于解锁);松开定反位锁闭框的螺栓,电动转换尖轨使锁闭框“自动”找正(锁闭框上的椭圆孔是为调整设计的,调整量有不适应尖轨爬行量的现象);调整锁钩使其在锁闭过程中与锁闭铁锁闭面成为“面”接触,需检查锁闭拉杆在锁闭框中左右是否有旷动量;尖轨或基本轨爬行后,如果锁钩不能在轴上滑动,则会使锁闭力加大,应在锁闭框与基本轨的接触面上垫薄铁片,使锁钩的锁闭面与锁闭铁的锁闭面及锁钩轴中心线平行,减小转换阻力。    
2.2 转辙机    
2.2.1 S700K-C型电动转辙机    
1、使用中断开表示接点。长期不扳动的转辙机,机内的锁舌因振动会发生位移,当移动量达到3 mm时就确有断开机内表示接点的可能。  
原因分析。S700K-C型电动转辙机的机内锁闭机构不设锁闭动程,传动机构走完动作动程后,锁舌在弹簧力的作用下伸出并接通表示,即插入锁闭;解锁时,动作杆移动的同时动作锁舌,锁舌动作接点断开表示。为保证锁舌的可靠动作,锁舌与锁铁之间有2°~7°的角度。在使用中由于锁舌重复地插入和拔出,斜面磨损,角度不断增大。当该角度大于15°时,理论上就失去了自锁功能,在列车的振动下,锁闭铁挤压锁舌向外移动并被保持,当锁舌移动达到3 mm及以上动程时,接点组接点就会断开。    
检查方法。建议在锁舌上做一标记线,巡视时检查锁舌相对标记线移动的距离。    
处理方法。巡视或检修作业时,电动或手摇转辙机一次,锁舌即恢复至原位。记录锁舌的移动量变化周期,当移动量变化周期缩短时,应更换锁舌或缩短检查周期。    
2、牵引点尖轨与基本轨之间4 mm不锁闭指标发生变化。插入试片试验4 mm时发生锁闭现象,但大部分情况下电动机摩擦一定时间后即消失。即:第1次扳动道岔插入4 mm铁片时,锁闭会失效,定、反位试验几次后就可以满足4 mm不锁闭要求。原因是机内摩擦片摩擦几次后摩擦系数变小并稳定,长时间不扳动的转辙机摩擦连接器在初次摩擦时摩擦系数大,动作杆的输出力大,尖轨的变形大,所以4 mm锁闭容易失效。摩擦系数与动作杆的输出力成正比。    处理办法。调整转辙机的拉力在额定拉力的1.2~1.5倍之间(每个牵引点转辙机的额定拉力在安装图上有标注),并使尖轨与基本轨之间有0.5 mm以上间隙,既利于4 mm不锁闭指标,又可以减小转辙机的摩擦力。    
3、机械件磨损和杆件折断。S700K-C型电动转辙机是在德国使用的S700K型基础上改进的。原型机是50m/s2的耐振标准,改进时对滚珠丝杠等部件做了加强,但不可能改变其系统结构,实际使用中出现的如机盖锁和密封不良、接点接触不良、滚珠丝杠松动、表示杆折断、齿轮组磨损、销轴挡圈脱落、方孔套磨损等情况,分析认为与转辙机承受的振动加速度过大有关。 
处理办法。一是做好联合整治道岔工作,使岔枕在过车时不出现明显的振动;二是在转辙机下面填充石砟或设置减振装置,减小转辙机上的振动加速度。用加速度测试仪在转辙机上测试,振动加速度不宜大于50 m/s2,目测过车时转辙机不应有明显的振动。    
2.2.2 ZYJ7型电动液压转辙机    
1、液压系统的密封分为固定密封和动密封,固定密封处的漏油现象是在密封处周围有明显的油渍(每次检查此处都有明显的油渍),如果随着时间增加油渍不再扩大,可定义为“泄漏”,此种故障不会立即影响使用,但应适时更换密封件(长时间会造成漏油故障)。更换时应查清原因,一般有密封面光洁度不够(或有毛刺)、密封平面不平行度超标、螺杆光洁度不够等。    密封螺堵、焊接属于固定密封范围,这些部位出现油渍,称为“漏油”,处理办法是更换密封螺堵或更换虚焊的零件。    
2、动密封主要指油缸活塞杆、溢流阀调整杆处的密封。国家根据行业特点的不同对动密封的“泄漏”指标有不同的标准。液压转辙机油缸的“泄漏”指标规定:活塞杆全动程、满负载连续往返动作300次,活塞杆出口处不得形成油滴。    实际使用中,由于转辙机是间息工作制,不可能出现定、反位连续扳动300次的情况,因此使用中的转辙机活塞杆与油缸的结合处、溢流阀的调整杆处不允许有“油渍”,否则称之为“漏油”。    动密封处漏油大部分是由于生产厂在组装过程中损坏了密封件的密封性能造成的,使用中的设备如出现类似情况,以更换整机为好。因为在现场更换活塞上的密封圈无法进行密封性能测试。    
3、启动片与动作板、盖板卡阻。油缸上的动接点组上的启动片,与动作板及其盖板之间有1~1.5 mm的间隙,以保证启动片在动作过程中不与动作板和盖板相碰。    使用中由于振动、接点组的固定螺栓松动、油缸的横向微量移动、接点组花键轴组合旷量等原因,都可以引起启动片与动作板、盖板的间隙发生变化,日常维护应注意检查(观察)螺栓是否松动,旷量是否超标。检查周期一般1年进行一次。对于振动加速度较大的道岔,可以适当缩短检查周期。  
4、滚轮在动作板上不能正常滚动,道岔不能正常转换。主要原因是滚轮轴铆接不正(含铆钉松动),滚轮与动作板摩擦运动(滚轮不转动,动作杆负载能力下降),严重的使启动片与动作板卡阻(转辙机动作杆不能动作)。滚轮轴是铆接在启动片上的,滚轮轴中心线与滚轮中心线、接点组花键轴中心线应该平行,滚轮表面与动作板平面也应平行,这样才能保证滚轮在动作板上灵活转动。   检查方法。转换过程中观察滚轮在动作板上是否转动灵活,滚轮与动作板平面是否均匀接触。处理办法是更换启动片组(含滚轮及轴)。  
2.3 密贴检查器    
为满足160 km/h及以上线路的道岔,两牵引点之间夹有5 mm及以上异物时,不能接通道岔表示电路的技术要求,牵引点之间应设置密贴检查器。    密贴检查器的常见故障是表示接点接触不良,主要原因有以下4个方面:一是密贴检查器表示杆动作阻力大,影响表示杆动程,因为密贴检查器表示杆是由尖轨带动的,当表示杆阻力增大时,密贴尖轨变形丢失表示杆动程;
二是表示杆连接销轴旷量增大;
三是尖轨或基本轨窜动量增大,使密贴检查器表示杆的动程不够;
四是密贴检查器处尖轨与基本轨之间出现大于0.5mm的缝隙。    
处理方法。检查表示杆阻力(推拉表示杆其阻力不应大于200 N)、各销轴旷量不大0.5mm,尖轨或基本轨的窜动量不超过±10 mm(18号道岔)。    安装密贴检查器处尖轨与基本轨之间的缝隙是影响表示的主要原因。大部分道岔在铺设时,尖轨与基本轨之间就可能存在大于0.5 mm缝隙,即使铺设时尖轨与基本轨密贴状态符合标准要求,但在车轮碾压过程中,也会因释放残余应力而引起尖轨变形,其变形量与制造中的残余应力成正比。    检查与处理方法。卸去密贴检查器连接杆,测量尖轨与基本轨的缝隙X,装上表示连接杆,调整至(5+X)mm,使密贴检查器表示接点断开,并将此种情况及时通知道岔维修部门,要求对尖轨进行整治,在消除X值后,再将表示动程调整至5 mm断开表示。    
2.4 安装装置    
提速道岔转换设备安装在托板上,托板固定在岔枕上,相对角钢安装方式减小了转换设备上的振动加速度(理论上可以减小1个数量级),不仅可减少杆件和销轴的磨损,也可以减少安装装置的绝缘件数量,日常维护工作量也不大。新开通使用的安装装置,其托板外侧高于基本轨一侧5mm,由于托板承重量较大,在长时间振动情况下会发生变形,使托板外侧低于基本轨侧,雨水顺着转辙机自表示杆、动作杆流入机内,造成机内零部件锈蚀、接点接触不良和电气绝缘特性下降,引发转换设备故障。处理方法。可在转辙机下部填满石砟,设置减振装置或减振物,减小振动,调整岔枕上的托板,使托板外侧高于钢轨侧5 mm。  
3 与转换设备相关的结合部    转换设备的运用质量与道岔结构的稳定程度相关。“结合部”影响转换可靠性和造成转换设备故障的主要原因有以下几个方面。    
3.1 道岔转换阻力   目前,用于转换分动外锁闭提速道岔的几种转辙机,单台最大拉力为6000N(约600kgf)。由于牵引点要求4mm不锁闭和牵引点之间要求5mm缝隙不接通表示电路,因此转辙机的拉力不应过多地大于各牵引点的尖轨阻力,否则尖轨被拉变形,影响4 mm和5mm安全指标(这是转辙机拉力不能随意增大的主要原因)。运用中道岔的转换阻力是发生变化的(主要是尖轨的弹性力和窜动后锁闭拉杆、外锁闭装置的卡阻力),不常扳动的道岔直股尖轨由于经常受车轮碾压,弹性下降,阻力减小;弯股尖轨由于长期不走车,弹性变化小,则道岔定、反位转换阻力相差较大。    电动转辙机设置一个摩擦联接器,其功能之一是调整动作杆的输出力。现场普遍存在反位尖轨转换阻力大于定位的现象,如果按反位调整动作杆的输出力,则定位的“4 mm”不锁闭和密贴检查器检查“5mm”的标准就会受影响,建议适当减小定位尖轨与基本轨的缝隙,使道岔定、反位锁闭时的阻力基本相等(使转辙机动作杆的定、反位的拉力基本相等);如果是电液转辙机,则可根据定、反位尖轨阻力分别调整溢流压力,使反位的溢流压力大于定位的溢流压力。    
3.2 尖轨密贴状态    未安装转换设备前,应检查尖轨(心轨)无“翻背拱腰”等影响密贴的缺陷,尖轨(心轨)刨切部分应能与基本轨(冀轨)密贴,缝隙不大于lmm;安装转换锁闭设备后牵引点(尖轨、心轨刨切部分的牵引点)应保证4 mm不锁闭,目测两尖轨刨切部分与基本轨应宏观密贴,允许有不大于0.5 mm的缝隙。    顶铁与密贴尖轨(心轨)的缝隙应不大于0.5 mm,且缝隙均匀。这一指标应引起维护人员的重视。因为车轮在密贴尖轨(心轨)上走行时,尖轨(心轨)在车轮的作用下向基本轨(冀轨)侧移动,顶铁与密贴尖轨(心轨)的缝隙越大,形成的冲击就越大,冲击力是引起外锁闭装置卡阻和磨损的重要原因之一。    
3.3 尖轨(心轨)、基本轨(冀轨)的伸缩量   尖轨(心轨)相对基本轨(冀轨)、两基本轨之间,因温度变化和车轮碾压,都会有伸缩量(或称爬行量),外锁闭装置适应尖轨(心轨)的伸缩量为± 15mm,适应基本轨的伸缩量为±5 mm。对尖轨(心轨)和基本轨的伸缩量较大的道岔,特别是取消间隔铁、限位器的道岔,应设标志对伸缩量进行监测、记录,经统计分析后向道岔养护部门通报监测情况,制定整治措施。   日常维护中,应注意外锁闭装置活动余量是否适应尖轨和基本轨的伸缩,这样有利于减少转换不良故障。具体检查方法:观察锁钩在连接轴上是否能自由移动(能自由移动的有明显的痕迹);锁闭拉杆在锁闭框内横向两侧有2 mm以上的旷量;锁闭拉杆与转辙机动作杆成一直线;锁闭框在基本轨(冀轨)上有—定的调整量。    
3.4 转辙机上的振动加速度    提速道岔转换设备是经托板安装在岔枕上的,转辙机上的振动加速度与岔枕起伏成正比,影响转换设备寿命和造成外锁闭装置磨损较大的是低频大振幅和高频小振幅形成的冲击力。通用技术条件规定:转辙机应能承受210 m/s2的振动加速度。目前还没有条件在维护工作中,对转辙机上的振动加速度进行实时测量,一般是根据经验观察。斥离尖轨的防跳装置应起作用,防跳轮与尖轨的间隙2~3 mm,并不影响尖轨转换(列车通过道岔时斥离尖轨不应有过大的上下跳动);列车通过道岔时转辙机上下振动幅值不宜大于5 mm(牵引点前后4块滑床板应有3块及以上与尖轨轨底密贴,心轨牵引点前后两块台板应与心轨轨底密贴);外锁闭拉杆锁闭侧相对锁闭框上下不应有旷量(该旷量与锁钩的松紧有关),列车通过时斥离侧的锁闭拉杆上下振动不应大于2mm。    道岔转换设备是动态设备,随列车运行和时间推移会不断发生变化,其变化规律与车辆型号、线路状态、列车运行条件及其地区自然状况有关。统一全路道岔转换故障模式十分困难,建议维护单位根据本地区的实际情况积累“结合部”变化数据,总结适应本地区的维护和整治经验,从而达到减少道岔
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