一種ZDJ9轉轍機推板套阻尼力測試方法及工具

李中羽，廖百睿，孫曉偉，容亮榮

廣州地鐵從13號線開始，引入了市場上應用廣泛的ZDJ9電動轉轍機。該轉轍機運用一段時間后，因推板套阻尼機構摩擦塊存在機械磨耗，導致推板套慣性回縮的阻尼力下降。目前廠家及各用戶單位對該隱患尚未提出有效的預測和防范方法，在日常檢修中也缺乏有效的檢測手段和測試工具，只能在發現出現回縮跡象時，被動地更換轉轍機來預防故障。為此，本文提出制作專用壓力傳感器，并利用轉轍機測力儀測試防慣性阻尼力，對推板套阻尼機構摩擦塊進行磨耗檢查和判斷，防止因摩擦塊磨耗嚴重而導致的道岔故障［1］。

1 推板套結構及原理

ZDJ9轉轍機推板套設有阻尼機構，由碟簧組、導桿、摩擦頭和壓板組成，見圖1，目的在于防止轉轍機動作到位后，推板套在運動慣性作用下回縮，造成道岔失去表示。轉轍機在轉換的過程中，推板套與動作桿的相對運動，會使摩擦塊產生磨耗，造成阻尼力下降，且轉換次數越多，阻尼力下降越明顯［2］；當道岔工況不良時（主要指尖軌密貼、反彈、吊板等），道岔在解鎖、鎖閉以及雙機轉換不同步過程中，都會加大摩擦塊的磨耗；另外，在行車過程中，輪對對尖軌的沖擊、振動也會加劇摩擦塊的磨耗。經研究分析，阻尼力可以直觀反映推板套摩擦塊的磨耗情況，因此只要能夠測得推板套阻尼力，就可以判斷出推板套上摩擦塊的磨耗程度［3］。

圖1 推板套組件示意圖

2 推板套阻尼力測試方法

現有的鐵路道岔測力裝置主要安裝在轉轍機動作桿和動作連接桿接頭處，雖然能測量轉轍機轉換力，但無法測得ZDJ9推板套的阻尼力。而廠家在轉轍機出廠時，也只通過測量碟簧與芯軸之間的高度（標準不小于32.5 mm），間接判斷摩擦頭安裝是否達標，無法對推板套阻尼力大小進行量化［4］。

分析ZDJ9轉轍機內推動裝置（示意圖見圖2），其動作過程包括：①滾珠絲杠和絲母將旋轉運動轉變為直線運動；②絲母相對推板套運動6 mm間隙后，推動推板套運動；③推板套相對動作桿運動；④推板套推動固定在動作桿上的鎖塊運動，進而使動作桿動作。其中，第③階段推板套需要克服與動作桿之間的摩擦力，該摩擦力即推板套阻尼力。經過受力分析，絲母在推動推板套相對動作桿的勻速運動過程中，絲母對推板套推力就等于推板套阻尼力。所以，可在絲母與推板套6 mm間隙處，使用測力裝置測量絲母對推板套推力，就可直接得到推板套阻尼力［5］。

圖2 ZDJ9轉轍機內推動裝置示意圖

3 測試工具

研制的推板套阻尼力測試工具由壓力傳感器（見圖3）和測力儀組成。測力儀采用市面上成熟的產品，壓力傳感器則經過自行設計和尺寸定制，目的是可放入絲母與推板套間間隙，選取特種不銹鋼制作而成，測試精度高，靈敏度高，穩定性強［8］。該傳感器引出6芯線纜，終端采用SF1210/P_6針航空插頭與既有的測力儀匹配。傳感器接線定義如下：紅線（電源正）、黑色（電源負）、綠色（信號正）、白色（信號負）。其中，紅線接SF1210/P_6針航空插頭的1針，黑線接3針，綠線接5針，白線接6針，2針與3針短接［6］。ZDJ9轉轍機壓力傳感器技術參數見表1。

表1 ZDJ9轉轍機壓力傳感器技術參數［7］

圖3 壓力傳感器示意圖

ZDJ9轉轍機壓力傳感器實物見圖4。測量阻尼力時，轉轍機保持在鎖閉位置。首先，將壓力傳感器放入絲母與推板套間隙；然后啟動測力儀測力，使用手搖把勻速向解鎖方向手搖轉轍機。在推板套相對動作桿運動，且尚未推動固定在動作桿上的鎖塊時，可以測得比較平直的阻尼力曲線，即為推板套阻尼力曲線，見圖5。

圖4 ZDJ9轉轍機壓力傳感器實物

圖5 ZDJ9推板套阻尼力曲線

該專用壓力傳感器具有較強的可操作性和實用效果。①在轉轍機離線狀態下就可以進行測試，方便對轉轍機全生命周期內磨耗的跟蹤；②在日常檢修中，無需拆卸任何部件即可直接安裝，不會增加現場維修工作量；③測量數據不受外部桿件、工況的影響，數據準確可靠；④規范日常測試操作后，有助于收集道岔關鍵數據指標，把控推板套的阻尼力發展趨勢，提早預防、提前整治；⑤可以根據推板套阻尼力大小，有針對性地采取換機、整治或加強監控等手段，現場維修維護手段更加靈活、精確和科學，可以大大降低設備維護成本和人力成本。

4 測試論證

經過對轉轍機進行在線測試，并與轉轍機廠家在廠內多次測試比對，測試結果一致。該測試方法和工具得到了廠家專業人員認可。通過對現場轉轍機推板套阻尼力摸查，測力數值在500～800 N范圍。轉轍機廠家理論計算推板套相對底殼與動作桿運動摩擦阻力最小值為600 N。考慮計算時所取摩擦因數和零部件設計公差，以及該壓力傳感器測量誤差，廠家將推板套阻尼力標準定為不小于500 N。

依據該標準，使用上述方法和壓力傳感器對某折返站全部道岔進行排查測試，發現了3組轉轍機推板套阻尼力已經失效，全部進行了整機更換，提前避免了道岔故障的發生，保證了行車安全。

5 結論

通過自主設計、制做專用的壓力傳感器并應用到現場，將轉轍機推板套阻尼力測試作為一項設備維護的新手段納入日常檢修中，有效杜絕了推板套慣性反彈回轉導致道岔失表的隱患，減少了設備故障，提升了設備運行質量，具有較好的社會效益。