陽六兵，劉 軍，陳 梁，陳燕霞

(寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司運營分公司，浙江寧波 315101)

寧波軌道交通1號線在運營使用過程中時有發(fā)生第二牽引點卡缺口故障，對運營產(chǎn)生了不良影響。轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測桿的缺口值過大或過小，都會使轉(zhuǎn)轍機(jī)無法鎖閉，導(dǎo)致道岔無法操作到位，俗稱 “卡缺口”故障。本文針對卡缺口故障進(jìn)行技術(shù)分析和研究，提出對第二牽引點檢測桿改造的方案，并通過現(xiàn)場實際測試論證，提高轉(zhuǎn)轍設(shè)備運行的穩(wěn)定性，減少了對運營的影響。

1 基本情況

寧波軌道交通1號線正線采用60 kg/m鋼軌9號道岔，彈性可彎式曲尖軌，使用S700K-C型外鎖閉雙機(jī)牽引。第一牽引點轉(zhuǎn)轍機(jī)型號為A13/A14；第二牽引點轉(zhuǎn)轍機(jī)型號為A15/A16。全線共計73組道岔，運營4年來在第二牽引點因道岔外部機(jī)械問題導(dǎo)致的道岔失表故障共發(fā)生15次，其中折返站發(fā)生9次，具體故障情況如表1所示。

表1 寧波軌道交通1號線的道岔第二牽引點故障情況Tab.1 Fault conditions at the second traction point of switch machine for Ningbo Rail Transit Line 1

自2015年12月27日寧波軌道交通1號線二期試運行開始以來，第二牽引點道岔失表故障陡升，2015年12月至2016年10月期間共發(fā)生9次道岔失表，月均接近1次。2016年10月之后信號專業(yè)人員聯(lián)合工務(wù)專業(yè)人員開展專項整治，減少了道岔斥軌反彈程度，故障率有明顯下降，但是故障的根本問題仍未解決，2018年后相繼發(fā)生幾次同樣的故障。

2 原因分析

2.1 道岔曲線分析

2.1.1 正常工作曲線分析

S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)工作過程可以分為啟動、解鎖、轉(zhuǎn)換、鎖閉和接通表示5個階段，道岔正常轉(zhuǎn)換一般在6.6 s內(nèi)完成，第二牽引點正常動作功率曲線如圖1所示。工作剛開始時啟動轉(zhuǎn)轍機(jī)需要較大的功率，在0.2 s左右轉(zhuǎn)轍機(jī)功率驟升至800 W左右，隨著轉(zhuǎn)轍機(jī)開始工作，其輸出功率急降至300 W左右并保持穩(wěn)定，期間轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行解鎖、轉(zhuǎn)換、鎖閉操作。待鎖閉完成后道岔控制電路切斷電源，轉(zhuǎn)轍機(jī)的功率下降至100 W左右，之后隨著道岔給出正確位置，接通相關(guān)表示電路，功率降至0 W。

圖1 S700K第二牽引點正常動作曲線Fig.1 Normal action curve of S700K switch machine at the second traction point

2.1.2 故障曲線分析

根據(jù)前期道岔發(fā)生的故障以及現(xiàn)場模擬測試，梳理出能夠通過道岔動作曲線分析判斷的相關(guān)故障。目前寧波軌道1號線使用的S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)主要有7種典型故障，典型故障如表2所示。

從表1中15次道岔故障的現(xiàn)象來分析，故障原因均為道岔第二牽引點無法鎖閉或卡阻。以2018年6月13日寧波軌道交通1號線霞浦站6號道岔失表的曲線為例，道岔正常轉(zhuǎn)換時間一般是6.6 s左右，而從故障時道岔轉(zhuǎn)換功率曲線圖來看，在4～5 s道岔轉(zhuǎn)換至即將鎖閉時，室外轉(zhuǎn)換卡阻，致使轉(zhuǎn)轍機(jī)空轉(zhuǎn)13 s后，保護(hù)電路自行切斷電機(jī)，如圖2所示。該故障現(xiàn)象與表2中的第6條故障相吻合。

圖2 霞浦站6號道岔故障曲線Fig.2 Turnout No.6 fault curve at Xiapu station

2.2 道岔工況分析

2.2.1 軌道設(shè)計參數(shù)

寧波軌道交通1號線60 kg/m鋼軌9號道岔的圖號為專線9761，尖軌設(shè)兩個牽引點，第一牽引點尖軌動程為160 mm，第二牽引點尖軌動程為80 mm。為了改善列車運行條件，便于制造和維修，在鈍角轍叉范圍內(nèi)軌距采用1 440 mm，軌頭寬度為72 mm，因此道岔尖軌刨切點位置軌距為1 512 mm。由于第二牽引點轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝位于尖軌刨切點之后，因此在道岔鎖閉時尖軌與基本軌無法實現(xiàn)密貼，存在設(shè)計間隙。其設(shè)計間隙為曲尖軌與之基本軌間隙是4.4 mm，直尖軌與曲基本軌間隙是8.7 mm。根據(jù)第二牽引點存在的設(shè)計間隙可計算出該處的軌距為 1 520.7 mm，約為 1 521 mm。如圖3所示。

圖3 第二牽引點外鎖閉裝置安裝示意Fig.3 Installation diagram of external locking device at the second traction point

2.2.2 工況現(xiàn)狀分析

現(xiàn)場第二牽引點尖軌與基本軌宏觀密貼情況與圖3設(shè)計數(shù)據(jù)基本一致，第二牽引點鎖閉時存在間隙，而在軌道設(shè)計文件中明確規(guī)定要進(jìn)行密貼檢查，與現(xiàn)場實際相違背。具體標(biāo)準(zhǔn)參考《寧波市軌道交通設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通用圖設(shè)計》、《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路道岔技術(shù)條件》（TB/T 412-2014）：在安裝外鎖閉裝置前，兩尖軌分別與相應(yīng)的基本軌做密貼檢查，確認(rèn)尖軌在刨切范圍內(nèi)與基本軌縫隙小于1 mm。同時也不符合信號轉(zhuǎn)轍機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即信號轉(zhuǎn)轍機(jī)各牽引點要滿足2 mm鎖閉，4 mm不鎖閉的原則。

信號設(shè)計根據(jù)道岔中心標(biāo)準(zhǔn)及轉(zhuǎn)轍機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，第二牽引點配置了A15/A16型S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)，其密貼檢測精度范圍為2.0±0.5 mm。在無法調(diào)整密貼的情況下，依然要求轉(zhuǎn)轍機(jī)表示缺口在2.0 mm±0.5 mm，導(dǎo)致轉(zhuǎn)轍機(jī)現(xiàn)場可用性較差。

通過上述分析主要原因是由于現(xiàn)場所用的道岔在第二牽引點處，其尖軌與基本軌存在設(shè)計間隙并不密貼，道岔設(shè)計現(xiàn)狀與信號設(shè)計要求2 mm、4 mm密貼檢查以及轉(zhuǎn)轍機(jī)表示調(diào)整2.0 mm±0.5 mm不匹配。在受振動、沖擊、溫度、軌形變化等因素的影響時，更容易造成檢測桿位置偏移，繼而出現(xiàn)卡缺口故障。

3 解決方案

3.1 檢測桿改造

基于道岔的實際狀況難以改變的條件下，針對道岔在第二牽引點處尖軌與基本軌存在設(shè)計間隙不密貼的問題，通過分析調(diào)研，提出增大第二牽引點檢測桿檢測缺口的方案，即將檢測桿鎖閉缺口由29 mm擴(kuò)大至33 mm，如圖4所示。檢測桿改造后檢測桿的檢測精度由±2 mm擴(kuò)大至±4 mm，轉(zhuǎn)轍機(jī)最大有效檢測行程由82 mm增大至84 mm，能有效減少因外部環(huán)境變化導(dǎo)致檢測桿位置偏移的發(fā)生，提高了轉(zhuǎn)轍機(jī)的可用性。

A15/A16型S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)的上層檢測桿檢查靠近轉(zhuǎn)轍機(jī)一側(cè)尖軌的密貼狀態(tài)，檢測桿型號為C73；下層檢測桿檢查遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)轍機(jī)一側(cè)尖軌的密貼狀態(tài)，檢測桿型號為C74。按照檢測桿改造原理，C73型和C74型分別需要修改4處，鎖閉缺口由29 mm改為33 mm、2處內(nèi)指示缺口（左右側(cè)）由7 mm改為11 mm、外指示缺口由7 mm改為11 mm。

3.2 檢測桿改造可行性分析

3.2.1 從第二牽引點檢測桿作業(yè)進(jìn)行分析

S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測桿的主要作用為檢查密貼狀態(tài)，同時具備輔助鎖閉功能。寧波軌道交通1號線正線道岔第二牽引點處于密貼段以外，尖軌與基本軌間存在設(shè)計間隙，故此牽引點不要求檢查道岔密貼狀態(tài)，檢測桿僅起輔助鎖閉作用。

3.2.2 從技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行分析

根據(jù)原鐵道部運輸局《道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝技術(shù)條件（暫行）》（運基信號[2010]386號）文件5.3規(guī)定：直向通過速度120 km/h及以下的道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備安裝應(yīng)滿足多點牽引道岔第一牽引點中心線處，密貼尖軌與基本軌間有4 mm及以上水平間隙時，不應(yīng)鎖閉或接通道岔表示；其余密貼段牽引點中心線處，密貼尖軌與基本軌間有6 mm及以上水平間隙時，不應(yīng)鎖閉或接通道岔表示。

3.2.3 從不同線路使用情況進(jìn)行對比

寧波軌道交通2號線正線采用與1號線正線同類型道岔，1號線第二牽引點使用的S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)為可擠型，缺口檢測精度為2 mm；2號線第二牽引點使用的ZDJ9可擠型電動轉(zhuǎn)轍機(jī)，其缺口檢測精度為4 mm。與1號線相比2號線很少發(fā)生第二牽引點卡缺口的故障。

從上述分析可知，對S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測桿缺口改造技術(shù)上可行且滿足一定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 測試論證

2018年底相關(guān)設(shè)計單位的專家對改造方案進(jìn)行討論，專家們一致認(rèn)為寧波軌道交通1號線正線60 kg/m鋼軌9號道岔第二牽引點使用的S700K電動轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測桿缺口精度由2 mm調(diào)整為4 mm可行。同意將A15/A16型S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測桿鎖閉缺口從29 mm擴(kuò)改為33 mm，即檢測精度由2 mm 變?yōu)?4 mm。

改造后的檢測桿在試車線進(jìn)行測試，經(jīng)過現(xiàn)場3個月的測試驗證，既滿足了轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉需求，又緩解了第二牽引點鎖閉卡阻問題，使用性能良好。隨即，又在1號線正線折返站選取一組道岔進(jìn)行測試，道岔運行狀態(tài)良好。后續(xù)對1號線霞浦站、高橋西站和東環(huán)南路站的折返道岔進(jìn)行更換，2019年4月完成3個車站檢測桿的更換。到目前為止再未發(fā)生第二牽引點卡缺口故障。

4 結(jié)語

針對A15/A16型S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)檢測桿鎖閉缺口進(jìn)行的改造，有效解決了第二牽引點因外部環(huán)境變化導(dǎo)致鎖閉時卡缺口的隱患，提升了道岔設(shè)備運行的穩(wěn)定性。該研究成果可以為其他使用S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)同類型道岔的地鐵同行提供參考依據(jù)，具有一定的推廣應(yīng)用價值。目前，該研究成果已獲得寧波軌道交通運營方和西門子信號有限公司的認(rèn)可，并已經(jīng)應(yīng)用至寧波軌道交通3號線和4號線。