謝志明 田文禮 周波 李鏐潤

摘要：以轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)試驗(yàn)作為切入點(diǎn)，驗(yàn)證地鐵電客車對過岔時(shí)對道岔的振動(dòng)影響，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，探討如何減少轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)量從而保障地鐵的安全運(yùn)營。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)轍機(jī);振動(dòng)試驗(yàn);安全運(yùn)營

1 ?概述

轉(zhuǎn)轍機(jī)做為現(xiàn)代城市軌道交通最重要的信號設(shè)備之一，保障著地鐵的安全運(yùn)營。在行車時(shí)轉(zhuǎn)轍機(jī)接收聯(lián)鎖指令，使道岔開通直股或側(cè)股。電客車經(jīng)過道岔時(shí)沖擊鋼軌，作用力傳導(dǎo)致角鋼，使轉(zhuǎn)轍機(jī)有一個(gè)垂直方向的振動(dòng)。在研究地鐵的道岔故障后發(fā)現(xiàn)多數(shù)道岔故障原因是由沙爾特寶速動(dòng)開關(guān)組的問題引起的，本文論證分析地鐵電客車經(jīng)過道岔時(shí)引起的轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)量是否符合要求。

2 ?轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)測試標(biāo)準(zhǔn)

S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)就是評估現(xiàn)場環(huán)境后將已知的現(xiàn)場振動(dòng)模擬至振動(dòng)測試儀上，包含了轉(zhuǎn)轍機(jī)在運(yùn)輸，安裝以及組成使用過程中的外部振動(dòng)，從而確定產(chǎn)品能正常使用。在GB/T25338.1-2019《鐵路道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)：通用技術(shù)條件》中5.19項(xiàng)明確了轉(zhuǎn)轍機(jī)耐震測試的各項(xiàng)要求：轉(zhuǎn)轍機(jī)低頻掃頻范圍為10Hz～38Hz，位移全振幅為2.5mm;高頻掃頻范圍為38～1000Hz，振動(dòng)加速度為7.5g。不與鋼軌、軌枕直接連接的轉(zhuǎn)換設(shè)備掃頻范圍為10Hz～500Hz，振動(dòng)加速度為0.5g。

如表1所示轉(zhuǎn)轍機(jī)在經(jīng)過振動(dòng)測試耐久試驗(yàn)測試后零件不應(yīng)損壞，電器特性符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3 ?沙爾特堡接點(diǎn)組振動(dòng)測試標(biāo)準(zhǔn)

S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)沙爾特寶S800系列觸頭開關(guān)的要求為符合國際電工委員會制定的IEC60947-5-1標(biāo)準(zhǔn)，如圖1。

國際電工委員會制定的IEC60947-5-1標(biāo)準(zhǔn)中，對于震動(dòng)的要求如下，詳見圖2。

沿著三個(gè)垂直軸向方向：

頻率范圍：10Hz-55Hz;

幅度要求：0.5mm;

掃頻持續(xù)時(shí)間：5分鐘;

共振頻率或55Hz持續(xù)時(shí)間：三個(gè)垂直軸向30分鐘（或總共90分鐘）。

4 ?測試方法

所謂振動(dòng)量就是體現(xiàn)物體振動(dòng)強(qiáng)弱程度的量，具體表現(xiàn)為振動(dòng)位移，振動(dòng)速度，振動(dòng)加速度的大小。

振動(dòng)位移為;

振動(dòng)速度為

振動(dòng)加速度為a=A？棕2cos（？棕t+？漬+？仔）

由于在低頻振動(dòng)場合中加速度的幅值不大所以選取振動(dòng)位移量參考比較有代表性。電客車在滿載時(shí)更能體現(xiàn)道岔振動(dòng)的實(shí)際情況，所以在地鐵運(yùn)營期間進(jìn)入軌行區(qū)，將振動(dòng)測試儀安裝在靠近轉(zhuǎn)轍機(jī)的角鋼上。由于轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝在角鋼上，角鋼處的振動(dòng)數(shù)據(jù)可代表轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，測試采用PCM626便攜式震動(dòng)測試儀，設(shè)定儀器測試參數(shù)為：

掃頻范圍：0.5-1000Hz;

傳感器靈敏度設(shè)置：8mv/um;

測量類型：pk-pk;

測量內(nèi)容：振幅（振動(dòng)量）。

傳感器安裝位置為機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)外側(cè)短角鋼處，安裝位置如圖3，現(xiàn)場測試如圖4，道岔位置詳見圖5（以下沙西站W(wǎng)2203A機(jī)為例），提取測試有效值，并以最高P-P波峰值的振幅作為典型值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

5 ?數(shù)據(jù)分析

①列車過岔時(shí)道岔處于側(cè)股時(shí)所測得的轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)詳見表2。圖6～圖8是單組轉(zhuǎn)轍機(jī)測試的數(shù)據(jù)。由測試數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)道岔開通側(cè)股時(shí)電客車車速一般在20km/h左右，轉(zhuǎn)轍機(jī)所測得的振動(dòng)幅度最高在0.365mm（下沙江濱W2819B機(jī)）。

②列車過岔時(shí)道岔處于直股時(shí)所測得的振動(dòng)數(shù)據(jù)詳見表3。圖9～圖15是單組轉(zhuǎn)轍機(jī)測試的數(shù)據(jù)。地鐵運(yùn)營時(shí)開通直股的情況較多，當(dāng)?shù)啦黹_直通股時(shí)電客車車速度明顯要高于側(cè)股，速度均在50km/h-70km/h。振動(dòng)測試數(shù)據(jù)可以看出速越高測得的振動(dòng)數(shù)據(jù)也相對越大。最大振幅0.237mm。

6 ?振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果分析

轉(zhuǎn)轍機(jī)是地鐵運(yùn)營最重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，電客車通過道岔時(shí)，轉(zhuǎn)轍機(jī)受到?jīng)_擊力的影響產(chǎn)生振動(dòng)。在震動(dòng)測試前查閱相關(guān)行業(yè)及國家標(biāo)準(zhǔn)，對比發(fā)現(xiàn)國標(biāo)GB/T25338.1-2019中第5.19條耐震性能滿足低頻掃頻10Hz～38Hz位移振幅2.5mm;國際電工委員會制定的IEC60947-5-1標(biāo)準(zhǔn)中第8.4.2.3項(xiàng)中耐震性能滿足低頻掃頻10Hz～55Hz位移振幅0.5mm。

因此本次測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)更高的IEC60947-5-1中位置振幅（0.5mm）進(jìn)行比較。

通過對數(shù)據(jù)的分析得出如下相關(guān)結(jié)論：

①S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)震動(dòng)幅度的大小與道岔開通的方向有關(guān)，即道岔處于定位開通直股相對振幅較小，道岔處于反位開通側(cè)股相對振幅較大;

②S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)震動(dòng)幅度的大小與列車通過道岔時(shí)的速動(dòng)有關(guān)，即列車通過道岔速動(dòng)越快，轉(zhuǎn)轍機(jī)相對振幅越大，詳見圖16;

③通過對全線8個(gè)站10組S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)45次有效震動(dòng)測試，所測振幅最大數(shù)據(jù)為0.365mm，小于國際電工委員會制定的IEC60947-5-1標(biāo)準(zhǔn)中振幅0.5mm的要求，因此S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)在列車通過時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)并不是造成沙爾特堡接點(diǎn)開裂故障的主要原因。

7 ?減小震動(dòng)建議

為減少過車時(shí)的振動(dòng)，應(yīng)加強(qiáng)轉(zhuǎn)轍機(jī)緊固件的檢修，保證緊固件作用良好。對故障道岔進(jìn)行針對性的振動(dòng)測試，采用降低車速或是提高角鋼勁度系數(shù)的方式減少轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)量。對于長期開通彎股的道岔，盡量降低行車速度。企業(yè)應(yīng)當(dāng)定期對轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)進(jìn)行測試，如果震動(dòng)超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)聯(lián)合軌道等相關(guān)專業(yè)進(jìn)行調(diào)整，確保轉(zhuǎn)轍機(jī)穩(wěn)定可靠，電客車安全運(yùn)營。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐵路道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)：通用技術(shù)條件.

[2]國際電工委員會：電器開關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).

[3]邢力民.道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究 2013.

[4]鐵路地面產(chǎn)品振動(dòng)試驗(yàn)方法.