道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置研制

題目：Development of Intelligent Automatic Lubrication Device for Turnout External Locking

作者：CHEN Zhiying

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，? 陜西? 西安? 710000）

摘? 要：道岔作為電務維護的關鍵設備，一旦發生因注油不及時發生道岔卡口、失去表示故障時，將對高鐵運輸秩序造成很大影響。道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置解決了道岔自動轉換過程中因注油不及時卡阻失表問題，精準定時、定量注油，有效降低了對環境的污染和油品浪費，避免了油渣道岔的產生;對于減少人力工時、增加設備的妥善率、減少設備維修時間、增加設備的穩定性、減少對行車的影響、保證道路和人員的安全都具有重要意義。

關鍵詞：道岔外鎖閉;智能潤滑;精準定時;定量

中圖分類號：U213.6??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）08-0000-00

0 引言

道岔是鐵路線路中運用最為廣泛的連接設備，其數量多，結構復雜，壽命短，是相對薄弱的環節之一。當今高速鐵路、重載鐵路的快速發展對轉換設備的性能提出了更為苛刻的要求。道岔外鎖閉裝置能夠可靠地鎖閉尖軌和基本軌，不僅能夠克服尖軌轉換時的阻力，還能在連接桿出現斷開情況繼續保持鎖閉的作用，大大提高了轉換設備的壽命和可靠性。

現階段，我國鐵路提速道岔均采用外鎖閉裝置實現尖軌與基本軌的鎖閉，一旦外鎖閉裝置轉換面缺油或生銹就會造成正常轉換過程阻力增大，發生道岔無法轉換到位故障。為使道岔外鎖閉安全可靠，保證鐵路運輸順利進行。本文研發一種有效的自動潤滑裝置，定時、定量的將油脂注入設備中，有效降低了對環境的污染和油品浪費，避免了油渣道岔的產生，解決了道岔自動轉換過程中因注油不及時卡阻失表問題，同時減少職工上線作業次數和對行車的影響、降低人身安全風險、提高道岔設備轉換的可靠性。

1 研究目標

（1）裝置架構合理。采用先進合理的技術來架構，在有限的空間里，合理規劃裝置的內部結構，充分發揮內部空間的每一塊價值。既能保證設備小巧靈活易安裝，還能使整個裝置能穩定的工作，而且具備未來良好的擴展條件，可擴展性保證當用戶有更多的要求時。裝置結構緊湊，密封優良，可以避免溢出污染或斷油的煩惱，可以保持潤滑油面的持續新油供給。（2）可靠性。設備穩定性永遠是客戶最關心的問題，只有穩定運行的裝置，才對鐵路的運營生產有重要的安全保護作用。在設計過程中，可靠性作為第一個考慮因素，開展優化設計、冗余設計、容差設計，最大限度利用成熟技術和充分驗證的工程產品，以提高產品質量可靠性水平。采用獨特設計，防爆安全，按照相關標準，做到防雨、防爆、防塵，保證設備能更高效的完成裝置運行，增加裝置的可靠性，大量的節省設備的維修成本。（3）低成本。在保證自動潤滑裝置及可靠性的前提之下，盡量采用成熟技術，通用器件，力爭有良好的性能價格比。（4）操作簡單。設備安裝和操作流程的設計以人為本，減少安裝、操作學習時間，簡化操作方法。通過便攜的設計能讓裝置安裝不受方位和位置的限制，降低對設備使用人員的要求，從而提高操作準確性和設備安全性。（5）多種供電方式。針對不同的現場情況，提供不同的供電方式;對于新建線路優先選用提前鋪設電源和信號電纜，從室內直接供電;對于既有線和其他線路選用太陽能或大容量鋰電池供電。（6）遠程監控。對于新建線路，利用新鋪設的信號電纜實現對每一組道岔潤滑和油量情況進行實時監控和管理。

2 系統結構及組成

2.1 機箱及附屬裝置

圖1所示，為優質不銹鋼材質的道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置機箱，1-便于維護使用的不銹鋼蝶形鎖緊裝置;2-優質不銹鋼材質模壓成型的一體式機蓋，可有效起到防雨、防塵等作用;3-油量報警指示燈，當道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置內部油量低于設定值時，能發出聲光報警信號并向室內傳送一個控制信號，顯示屏可以發出報警并顯示出裝置所在的位置，便于及時處置;4-油量觀察窗，能在現場清楚觀察到裝置的油量;5-優質不銹鋼材質模壓成型的一體式機箱，能對外鎖閉道岔鎖鉤有效起到防雨、防雪、防沙塵等作用;6-電纜固定支卡;7-電纜固定支架;8-道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置底架加強版;9-道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置智能傳感器，可以精準檢測到動作桿的位置和情況;10-裝置安裝孔;11-加強型道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置底架，可以將裝置安裝在鎖鉤固定板上。道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置實物圖2所示。

2.2 齒輪泵及儲油裝置

圖3所示，為道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置機內復合機構齒輪泵及儲油裝置，1-為ABS材質復合機構上蓋;2-為齒輪泵泵體;3-儲油罐，儲油罐儲油量0.5L、1.0L、1.5L可任選。

2.3 智能控制器

道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置智能控制器圖4所示。

3 主要技術難點及解決措施

在整個項目的研制過程中，研制組深入蘭州局、烏魯木齊局、西安局等多個現場進行調查，對比機械式、滴油式及自動潤滑等多種裝置的優缺點，查找國內外技術資料，深入分析問題的重點，克服了種種技術難題，終于使整個項目的研制工作取得圓滿成功。

3.1 精準注油

自動潤滑裝置要運用精密的齒輪組和伺服的馬達，通過合理的配置，通過處理器的控制，達到精準執行定量注油脂工作;選用兩種工作模式。模式一：針對每日搬動比較頻繁的道岔，根據現場情況，利用智能控制器設定注油量和注油間隔時間，道岔搬動后自動記憶間隔等待時間，達到間隔時間后，按照提前設定的注油量，自動注油達到道岔自動潤滑的目的。在智能控制器上注油間隔時間1～999分鐘（約17個小時）可任意設定。同樣，在智能控制器上注油量0.2ml1～2ml（特殊需要單次注油可加大）可任意設定。模式二：針對每日搬動比較少的道岔，根據現場情況，利用傳感器檢測動作桿的位置，上電注油和注油量和注油間隔時間設定相結合的方式，按照提前設定的注油量0.2ml1～2ml（特殊需要單次注油可加大）和時間間隔1～999分鐘（約17個小時），自動注油達到道岔自動潤滑的目的。

兩種工作模式相結合，從而保證了道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置工作的時效性。合理控制注油量，防止過度潤滑或注油壓力過大，有效減少和改善設備因注油量的磨損。解決道岔自動轉換過程中因注油不及時卡阻失表問題，同時可減少職工上線作業次數、降低人身安全風險、提高道岔設備轉換的可靠性，有效減少對行車的有效，提供鐵路運輸的效率。

3.2 計算數據

采用64位處理器，主動執行注脂設定，利用科學的計算方式，計算出合理的數據作為執行再潤滑規范的標準。通過對數據及環境條件參數的輸入，自動潤滑裝置就能自動計算出合理的潤滑數據，幫助制定規范的潤滑計劃和潤滑標準，并隨時提供潤滑的資訊。

3.3 抗干擾

鐵路軌道的應用環境比較惡劣，既有天氣帶來的各種挑戰，還有溫度帶來的多方考驗。在考慮自然影響的同時，還有自身的損耗。在面對這些問題時，我們有著充分的準備，對裝置選材、制作進行了一系列的對比，還有裝置的運行情況進行了仔細的觀察，加強了裝置對外界環境的適應能力，同時也穩定了自身裝置的運行，對轉轍機的正常運行也不會產生干擾，從而保證了整個裝置的正常工作。

3.4 通用性

在電路板設計方面，實現統一電路板，統一規劃。在裝置整體方面，一體成型，無縫銜接，增加設計的可靠性。在軟件的設計方面，僅通過組裝設計的兩個功能單元即能完成系統設計。

3.5 高性價比

通常情況，當設備更加小型化時，對于設備的技術性要求也會更高，相對而言的研發成本和制作成本會相應的增長。裝置通過科學的規劃，合理的設計，能在保證設備正常運轉，功能正常實現的前提下，減少裝置的成本，降低裝置的價格，讓裝置更加合理，既能降低裝置的錯誤率，還能突顯性價比優勢。

3.6 工作溫度適應性問題

裝置所有元器件均采用工業級芯片，工作溫度范圍-20℃～+60℃（-40℉～140℉）。實驗證明，通過降溫、加溫，在環境溫度為-30℃時及+70℃也可以正常的工作。

3.7 主要技術參數

（1）單次注油時間：0.1～99秒（注油量可增加上限）;（2）注油間隔時間：1～999分鐘;（3）油箱容積：0.5L、1L、2L;（4）直流供電電壓：DC12V（常規選用）;（5）室外設備總動率：25W;（6）工作方式：自動/手動（可調）;（7）工作溫度：-20℃～+60℃;（8）電源：采用30W單晶太陽能電池板，配備12V、3000mA鋰電池供電。在另外配備AC適配器的情況下，也可采用AC220V 集中供電。

4 系統試運行用戶使用情況

2020年5月至今，岔外鎖閉智能自動潤滑裝置先后在上海局徐州電務段、鄭州局鄭州電務段、蘭州局蘭州電務段、烏魯木齊局庫爾勒電務段等現場進行了上道試驗，從運行結果看，裝置穩定良好，實現了預期的效果。電務段庫站現場實際上道情況圖5所示：

5 結論

道岔外鎖閉智能自動潤滑裝置解決了道岔自動轉換過程中因注油不及時卡阻失表問題，精準定時、定量注油，注油間隔時間1～999分鐘可選;單次最小注油量0.5ml，單次注油時間，0.1～99s可選;具有非常好的適用性，有效降低了對環境的污染和油品浪費，避免了油渣道岔的產生;對于減少人力工時、增加設備的妥善率、減少設備維修時間、增加設備的穩定性、減少對行車的影響、保證道路和人員的安全都具有重要意義。

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收稿日期：2021-07-06

作者簡介：陳志穎（1983—），男，陜西西安人，碩士研究生，正高級工程師，研究方向：智能鐵路、大數據在鐵路中的應用等。

Development of Intelligent Automatic Lubrication Device for Turnout External Locking

CHEN Zhiying

（China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd， Xi'an Shaanxi? 710000）

Abstract： As a key equipment for electrical maintenance， turnouts will have a great impact on the order of high-speed railway transportation once the switch bayonet occurs due to the delay in oil injection， and the loss indicates a failure. The intelligent automatic lubrication device for the outer lock of the turnout solves the problem of the loss of the meter due to the lack of oil injection in the automatic conversion process of the turnout， the precise timing and quantitative oil injection effectively reduces environmental pollution and oil waste， and avoids the generation of oil residue turnouts; It is of great significance for reducing man-hours， increasing equipment availability， reducing equipment maintenance time， increasing equipment stability， reducing the impact on driving， and ensuring the safety of roads and personnel.

Keywords： Turnout external locking： Intelligent lubrication： Accurate timing： Quantitative