鐵路道岔偶發故障分析及防范

汪張晶

【摘? 要】鐵路道岔及轉轍機在軌道交通中有著廣泛的應用。論文以ZD6系列轉轍機為例，通過道岔的啟動電路和表示電路對道岔可能發生的故障進行分析，并針對偶發故障從其結構及電路原理入手逐一進行排查分析，重點論述了故障原因及防范措施，目的在于當未發生故障時，能夠及時防范;當故障產生時，能夠及時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.

【關鍵詞】道岔;ZD6系列轉轍機;故障;防范措施

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

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

1 引言

隨著鐵路運營量日益增多，作為聯結軌道分支的重要設備道岔，動作更加頻繁，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的重點設備。根據鐵路維護部門反映，部分車站偶爾發生多機牽引的交流道岔中途停止轉換的故障問題，由于是偶發故障，且是瞬時，因此問題查找和故障分析的難度非常大。

首先，調閱信號集中監測系統記錄道岔電氣參數，其他時間道岔曲線均正常，僅在停轉時有異常，過后道岔啟動電路再動作，曲線又恢復正常，故不足以判斷道岔故障原因。

其次，檢查道岔室外設備和連接鋼軌，沒有卡阻和鋼軌“肥邊”問題，初步判定偶發瞬時故障的主因在室內。故此，本研究從鐵路道岔偶發故障分析及防范進行分析，分析道岔動作時序，結合測試結果，深入查找偶發故障原因，為排除道岔故障隱患，提升維修效率奠定基礎。

2 鐵路道岔現狀概述

如今人民生活水平提高，不論是客運或是貨運，鐵路運輸已成為人們生活的剛需。而道岔轉轍設備作為鐵路信號室外三大基礎設備之一，在鐵路的運行中具有至關重要的作用。如若道岔發生故障，對于貨運，運輸效率會降低;對于客運，乘客的乘坐體驗會下降，甚至會影響到乘客的生命安全。我國對于道岔故障檢測的方式主要有故障維修和定期維護2種。但有時在道岔的運行過程中會出現偶發故障，沒有任何警告，這使得信號人對于偶發故障問題的解決變得更加困難。

3 鐵路道岔結構及工作原理

道岔是使列車從一條線路轉向另外一條線路的轉轍設施，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個直合攏軌和2根彎合攏軌構成，轍叉由2根翼軌、2根護輪軌和轍叉心構成。基本軌、合攏軌和轍叉都是固定在軌道上的，不可以移動。尖軌是道岔的可動部分，尖軌的動作由道岔轉轍機控制，2根尖軌隨轉轍機的推拉桿一起動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數N，道岔號數反映了道岔各部分的主要尺寸，號數越大，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，偶爾會出現四開的情況。一般講道岔經常所處的位置稱為定位，另一位置稱為反位。同時，道岔定位位置的確定需要根據2條原則：考慮站內行車和調車作業的安全;提高作業效率，減少搬動道岔的次數。

4 以ZD6轉轍機為例針對道岔故障進行分析

4.1 ZD6轉轍機的主要組成及工作原理

轉轍機是道岔控制系統的執行機構，用于道岔轉轍和鎖定道岔，并監督道岔的位置和狀態。轉轍機是轉接裝置的核心和主體。

ZD6系列電動轉轍機采用內鎖閉方式，主要用于非提速區段能力以及經濟提速區段的側線上。它主要由電動機、減速器、摩擦聯結器、主軸、動作桿、表示桿、移位接觸器、外殼等組成，如圖2所示。

直流電動機是ZD6的動力源，配用斷續工作制直流220V電壓，同時，必須具有足夠的功率，才能夠產生必要的轉矩和轉速，從而克服導軌和滑板之間的靜摩擦。

減速器分為2級，主要作用為減小轉速，增加轉矩。

摩擦連接器的主要作用在于調節摩擦電流，其值在2.3～2.9A。如果摩擦電流值太小會使轉轍機無法正常轉換或鎖閉，如果摩擦電流值過大會使對電動機的保護作用失效。

4.2 道岔主要故障分類及理論分析

在道岔運行過程中，常見故障主要分為機械故障和電路故障2類。其中，機械故障一般又分為：解鎖不良、道岔轉換過程中阻力異常、轉換過程中卡阻空轉、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。機械故障在職能科室檢查以及設計等時都可以被解決。而電路故障則是可能會在運行過程中可能出現的偶發故障情況。因此，以ZD6道岔轉轍機為例，對其繼電接口電路進行理論分析。

道岔繼電接口電路實現了道岔轉轍機的轉換控制和道岔位置的狀態監視，主要是由啟動電路和表示電路2部分組成。ZD6直流轉轍機通常采用四線制控制電路，道岔啟動電路使用分級控制來控制道岔的轉換。

為確保行車的安全，道岔啟動電路通常需要滿足6個技術條件：

①對道岔實行區段鎖閉，當道岔區段出現有車占用或者所在道岔發生區段軌道電路故障時，道岔不可以轉動。

②對道岔實行進路鎖閉，當進路在鎖閉狀態下，進路上的道岔不可以再轉換。

③道岔啟動后，如若隨后有列車或調車車列駛入該道岔區段，則需保證道岔可以繼續轉到底而不受第一技術條件限制而發生停轉的現象。如若使道岔停轉或允許車站值班員控制其回轉，都將造成脫軌等嚴重事故。

④在接通道岔啟動電路后，如若電路發生故障使道岔沒有成功啟動，如自動開閉器接觸不良、電機碳刷與換向片不密貼等，使得道岔未能轉動，則啟動電路應自動切斷。防止因鄰線行車震動等而使接觸不良故障自動消除，從而造成道岔自行轉換，此時若有車進入則會造成道岔中途轉換事故。

⑤保證當道岔不能轉換到底的情況下，通過車站值班員的操作，隨時都可以將其返回原位。

⑥道岔轉換完畢且密貼后，應自動切斷啟動電路使電機停轉。

同時，道岔表示電路是否正常工作直接影響到行車的安全，因此，為堅持故障導向安全的原則，道岔表示電路也需要滿足3個技術條件：

①為實現斷線保護，道岔的工作狀態只能用繼電器的吸起狀態表示，而繼電器的落下狀態只能反映道岔處于非工作狀態。所以，每組道岔通常需要設置2個表示繼電器，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若外線發生混線或混入其他電源時，必須保證定位表示繼電器和反位表示繼電器不會錯誤地勵磁。

③在道岔轉換過程中，如若發生四開，即發生擠岔、停電、斷線等故障時，應保證定位表示繼電器和反位表示繼電器都落下。

一級控制：在啟動電路中，由第一道岔啟動時間繼電器1DQJ檢查聯鎖技術條件可以滿足后才能勵磁。當道岔處于定位狀態，進行定位轉反位狀態時聯鎖系統控制FCJ吸起，由FCJ第六組前接點將1DQJ的3-4線圈勵磁電路解控，1DQJ的勵磁電路接通公式如下：

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

二級控制：由第二道岔起動機動氣2DQJ控制電動機的轉動方向，以決定使電動機將道岔轉向定位還是轉向反位。1DQJ勵磁后，用其前接點接通2DQJ的轉極電路接通公式如下：

KZ→1DQJ41-42→2DQJ2-1→FCJ61-62→KF

三級控制：由1DQJ自閉電路接通直流電動機動作電路以轉換道岔，道岔到底后由轉轍機自動開閉器接點斷開動作電路。2DQJ轉極后用第四組節點切斷1DQJ的3-4線圈勵磁電路。由于1DQJ的吸合和2DQJ的轉極，連通1DQJ的1-2線圈自閉電路向室外電機送電，使轉轍機的DC電機轉動，將開關從定位轉到反轉位置。在此過程中，在電機旋轉過程中保持1DQJ自閉和吸氣電機供電電路的接通公式如下：

DZ220→RD3→1DQJ1-2→1DQJ12-11→2DQJ111-113→外線X2→ 自動開閉器接點11-12→電動機定子線圈2-3→電動機轉子線圈3-4→遮斷器05-06→外線X4→1DQJ21-22→2DQJ121-123→RD2→DF220

依據以上道岔啟動電路的接通公式可以看出，其中關鍵的幾個繼電器有：1DQJ、2DQJ、FCJ，它們的工作狀態影響了整個道岔的動作狀態。

道岔表示電路技術實現的定位接通公式如下：

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

依據以上接通公式能夠看出，當由于障礙物原因，道岔尖軌使電動機產生空轉時，1DQJ就會落下，表示系統電路設計不可以通過接通或道岔被擠，自動控制開閉器2組動接點，被表示桿移位將檢查柱抬起處于中間狀態而斷開表示電路。

如若存在故障，則轉轍機不可正常工作，并且在ATS自動控制系統裝置的顯示終端發出報警。正在值班的調度員收到報警之后會根據報警情況及時聯系所在的值班員等進行及時的搶救，同時告知列車駕駛員故障區段，改變運行模式和區段。

4.3 鐵路道岔故障的防范措施

鐵路道岔的頻繁運行，在運行過程中不可避免地會遇到很多故障，我們只要及時地處理好故障，利用故障導向安全原則，就能夠避免很多災難的發生。作為信號人，首先最基本的要求是熟悉室內外設備，熟練掌握其原理、使用方法和運行特點，并且當出現故障時，及時并準確地記錄下產生的一些故障參數，為下一次可能出現的故障提供參考。

當出現機械故障時，根據具體情況具體分析采用不同的方法進行故障處理，如果道岔不能夠正常解鎖，檢測員可以拆下主軸的堵孔板，將2根螺栓擰緊;調整動作桿表示桿，使之滿足轉轍機運轉的原則要求等。如果道岔能夠正常解鎖并轉換，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。

當出現電路故障時，如果啟動電路出現斷線故障時，先用萬用表測量第一道啟動繼電器前后接點的電壓是否正確。如果電壓為0V，則萬用表的黑表筆不動，紅表筆逐一排查，當電壓表發現改變時，即為故障出現點。如果電壓為220V，應用萬用表的電阻檔，對第一道啟動繼電器前后接點進行逐一排查，如果電阻出現無窮大的情況，則是一啟動繼電器與分線盤之間出現了斷線故障。

如果道岔在轉換過程中，電壓不穩定造成非正常落下，則會產生偶發故障，由此，相關電力部門需要加強供電檢測并且實時監測道岔曲線，避免道岔中途停轉。此外，在道岔的轉換過程中，定位表示繼電器在短時間內發生斷電，使保護繼電器在落下后又瞬間恢復吸起狀態，此時也會導致道岔中途停止運轉，因此，可以在保護繼電器上串聯一個穩壓二極管，保證吸起狀態，就能夠防止偶發故障。此外，除去道岔設備本身的故障問題，還要加強對值班人員的崗位培訓，加強執行力度，進行每隔半個小時的檢查監測制度，以及每月對設備質量進行檢查，停止使用老舊及存在安全隱患的設備，在故障發生前做好防范工作，以及故障發生時確保能夠得到及時的解決。

由于當道岔偶發故障時，很多故障都沒有表現出來，基本都在表示電路中出現問題，因此，在職能科室將養護和檢修工作做好的情況下，出現偶發故障時，調度員、車站值班員以及駕駛員要默契配合，觀察控制面板，測量出相應的電壓值，判斷故障的原因及性質，才能準確地解決好故障問題。

5 結語

鐵路視頻監控系統經過十多年的發展，經歷了從模擬視頻監控、數字視頻監控、網絡視頻監控到高清視頻監控的發展過程，從默默無聞的安防視頻監控，發展到能滿足客運、調度、車務、機務、工務、電務、車輛、供電、公安等業務部門及災害監測、救援搶險和應急管理等多種需求的綜合視頻監控。鐵路運輸已廣泛運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故障或多或少都會影響到鐵路運輸業的發展。以ZD6系列轉轍機為例，對直流單動道岔的四線制控制電路的道岔啟動電路和道岔表示電路進行分析，得出可能出現的故障情況，對已出現的故障進行針對性的分析，對未出現的故障加以防范。

【參考文獻】

【1】劉志平.高速鐵路道岔偶發故障分析及處理[J].鐵道標準設計，2017（09）：150-151.

【2】白冰.ZD6型轉轍機的故障檢測與故障處理[J].科技創新與應用，2015（17）：3-4.

【3】段龍華，盧偉，魏宏波.ZD6型電動轉轍機道岔控制電路工作原理及故障處理[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2018，17（02）：103-107.