Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ 经验交流 高速铁路道岔转换设备维护技术初探 宋跃进 （中国铁路通信信号集团公司基础设备事业部，北京１ Ｏ０１ ６６） 摘要：针对我国高速铁路道岔转换设备的技术特点和维护方式，通过对主要参数的分析，提出采用 新的技术手段，对高速道岔转换设备的性能进行定量分析，实现道岔转换设备状态修。 关键词：高速铁路道岔转换设备维护 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｍｏｄｅ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｏ ａｄｏｐｔ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｔＯ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ—ｂａｓｅｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ，Ｔｕｒｎｏｕｔ，Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ，ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ １概述 目前，我国正处于高速铁路建设的高峰期，不 断有客运专线新线建设并开通，列车运行时速已达 到３５０ ｋｍ。客运专线道岔及其配套的转辙机、外锁 闭安装装置、密贴检查器等和一般线路相比，无论 道岔转换设备已成为运营维护管理的主要焦点之一， 其质量状态直接影响行车安全和运输秩序。而传统 的维修管理方式已不能满足客运专线运营管理的需 要，因此需要有与之配套的技术手段、方法和标准， 采取定期对道岔转换设备在静态、转换状态和行车 状态下的各种技术参数进行检测和分析的手段，指 导日常维护管理工作，从而使道岔转换设备质量状 是形式结构、标准都发生了很大的变化，高速铁路 进路。 号内方第一区段至ＸＬ信号机前方第一区段；ＳＺ接 近区段延长至Ｊ４Ｇ、ＪＶＧ。 （３）取消调车进路：当国铁站向矿铁站排列完 Ｊ４Ｇ、ＪＶＧ的调车进路后，因故取消其进路，国铁站 先办理取消Ｄ１５调车进路，矿铁站才能办理取消ＸＩ （２）调车信号：ＸＬ、ＳＺ各自前方第一区段。 （３）人工解锁延时时间：ＸＬ、ＳＺ列车为 的调车进路；当矿铁站向恒山站办理ＳＬ４、ＳＬｙ的调 车进路后，因故取消其进路，矿铁站先办理取消ＳＬ４、 ＳＬｙ调车进路，国铁站才能办理取消ＳＺ的调车进路。 （４）取消引导信号：当国铁站鸡西方面办理完向 矿铁站的引导接车进路后，因故要取消接车进路，国 铁站先办理取消下行引导接车进路，待其引导接车进 路解锁后，矿铁站才能办理取消ＸＬ的引导接车进路。 需要注意的是，无论什么原因，当办理完进路 后，任一站先办理了终端进路的取消，只能关闭信 号，不能取消进路。 ３ ｍｉ１３，分为２种情况：１）国铁站办理向矿铁站的 接车进路时，延时时间以国铁站的ｘ进站进路计 算为３ ｍｉｎ，只要其进路解锁，矿铁的接车进路不 再延时；２）矿铁站办理向国铁站的发车进路时，延 时时间以矿铁站的发车进路计算为３ ｍｉＩ２，只要其 进路解锁，国铁站的发车进路不再延时。调车延时 为３０ Ｓ。 本站场自２００６年开通以来，满足了设计和使用 功能，在使用中各方面均无不良反映，得到了路局 及使用单位的认可。 （收稿日期：２００９—０５．２１） ５．４对ｘＬ ｓｚ接近区段的说明 （１）列车信号：ＸＬ接近区段为国铁Ｘ进站信 铁路通信信号工程技术（ＲＳＣＥ）２００９年１２月，第６卷第６期 ５１ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ 态和技术指标始终处于受控管理之中。 经验交麓 要使设备在运用周期内安全、可靠工作，性能达到 标准的要求，必须在现场的维护工作中加大参数测 ２道岔转换设备维护技术现状 我国传统道岔转换设备的维护工作是按照 铁 路信号维护规则 的规定，采用计划性维修的方法， 辅以功能比较简单的电气特性监测手段，定期完成 日常养护和集中检修，以保持设备经常处于良好的 运用状态。 试，做到设备状态定量分析，实现趋势预报，其相 关的参数如下。 静态参数：各牵引点开口、密贴力、反弹力、 锁闭深度和相关几何尺寸；密贴段内密贴状态；绝 缘指标等。 转换参数：转辙机的动程、额定输出力和最大 这种维护方式对于转换设备的技术指标是否发 生变化、工作点是否发生漂移等内容，要反复进行 转换力；道岔转换阻力；尖轨和心轨的密贴指标； 尖轨同步性能及转换过程的电参数等。 动态参数：尖轨和心轨的密贴状况；牵引点处 现场试验、调整和确认。若要满足高速铁路行车速 度快、密度大等运营环境的要求，除在原有检测项 转辙设备、岔枕、钢轨的振动加速度；关键零部件 （如锁钩、锁闭杆等）应力变化等。 目基础上增加内容外，还需增加对列车过岔时，道 岔和转换设备的振动加速度、关键零部件应力、动 态密贴值和几何尺寸变化等动态参数检测，才可保 证设备处于良好的运用状态。 ５道岔转换设备维护检测参数分析 上述转换设备相关参数较多，实现的难易程度 不同，下面针对其主要参数作简要分析。 ３高速铁路道岔转换设备特点 目前，我国客运专线正线采用的道岔主要有３ 种类型，即法国科吉富道岔（１８、４１、５８号道岔）、 德国Ｂ ＷＧ道岔（１８、３９、５０号道岔）和我国自主 研制的国产客运专线道岔（１８、４２号道岔）。道岔 号数都大于或等于１８号；就牵引点数量而言，尖轨 和心轨都在３个、２个以上，例如国产４２号道岔， ５．１道岔转换阻力参数分析 （１）道岔理论转换阻力曲线 道岔的转换是通过转辙机完成的，转辙机动作 程序：１）切断原表示接点；２）解锁；３）转换；４） 锁闭；５）接通新表示接点。因此，总体上也可以将 道岔的机械转换过程概括为解锁、转换和锁闭３部 分。道岔理论转换阻力曲线如图ｌ所示。 道岔动程 尖轨设置６个牵引点，心轨设置３个牵引点。３种 客运专线道岔采用的转辙机类型有Ｓ７００Ｋ、ＺＤ Ｊ９、 ＺＹ Ｊ７、ＭＣＥＭ９１等。虽然３种类型的道岔及其转 换系统结构、锁闭形式和牵引方式等差异很大，但 都遵循了道岔和转换设备故障一安全、统筹考虑和 系统设计的原则。 ３种类型道岔的主要特点：道岔尖轨和心轨的 锁闭形式都采用了外锁闭方式；尖轨和基本轨在密 贴段范围内，牵引点之间的密贴状态由密贴检查器 检测；道岔尖轨、心轨牵引点多，对道岔尖轨、心 密贴 ｋＮ 定位到反位 ｌ密贴 ／钱挟 ／ ． Ｊ Ｊ 一一■ ／／ ／ ／ 反位到定位 图１道岔理论转换阻力曲线 （２）道岔转换阻力 轨各牵引点的转换同步性要求更高；列车直向和侧 向过岔速度高，对道岔和转换设备产生的振动冲击 道岔转换阻力是转辙机完成尖轨和心轨定反位 转换所要克服的阻力之和，包括摩擦力、尖轨（心 大；道岔分无砟和有砟轨道两种形式设计；道岔和 转换设备的铺设安装及调试标准更严格。 轨）弹性变形力和其他因素阻力。 转换：转换范围是道岔尖轨（心轨）发生主要 ４高速铁路道岔和转换设备维护检测内容 由于高速铁路道岔和转换设备具有以上特点， ５２ 运动的过程。道岔在完成解锁过程之后，就进人尖 轨（心轨）的转换过程，此时，转辙设备克服的是 以摩擦力和尖轨（心轨）弹性变形力为主。由于受 铁路通信信号工程技术（ＲＳＣＥ）２００９年１２月 Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ 到钢轨、道岔号、牵引点设置等因素的影响，道岔 一 鐾 口调整不均匀）、尖轨变形等因素有关，应进行检 查调整。 牵引点转换阻力标准值也不同，一般情况下，数值 约在１ ０００～６ ０００ Ｎ之间，如图１中部平缓斜线 段。此转换阻力的变化体现出尖轨（心轨）吊板、 滑床台平顺、转换同步、设备调整等状况。 密贴：密贴存在于道岔转换开始与结束两段中。 密贴力是道岔尖轨（心轨）密贴后，施加于基本轨 （翼轨）的压力。体现在图１中开始和结束的两个大 倾斜直线段。对于内锁闭道岔，正常情况下密贴力 大小应在５００～１ ０００ Ｎ之间。对于国产外锁闭道 岔，尽管要求其调整后密贴力数值为零，但是由于 道岔结构和调整等因素的影响，仍然有很多外锁闭 道岔存在密贴力，并在道岔转换的开始和结束两个 阶段影响道岔的转换及解锁。通常情况下，在尖轨 密贴时由于转辙机输出的力主要是克服尖轨密贴力、 反弹力和摩擦力，体现的数值最大，此转换阻力的 变化体现出道岔尖轨（心轨）密贴状态及设备调整 状况。 定位到反位 反位到定位 — 厂————一竺三！！！皇 ——， —— 图２尖轨转换阻力测试曲线 ５．２道岔转换同步性能分析 （１）同步转换理论模型曲线 对尖轨牵引点数在３点及以上的大号码道岔必 须严格要求尖轨的转换同步。目前国产６０ ｋｇ／ｍ钢 轨４２号分动外锁闭道岔尖轨设置５个牵引点，为了 实现尖轨的同步转换，建立的同步转换理论模型要 （３）实测道岔转换阻力曲线分析 求（以密贴尖轨为例）：１）６台不同牵引位置的转 辙机转换时间相同；２）转辙机同时转换；３）尖轨 外锁闭同时解锁；４）尖轨同时到位。分动外锁闭密 贴尖轨理论同步转换位移一时问曲线如图３所示。 （２）道岔尖轨同步转换 同步转换对高速大号码道岔非常重要，尖轨转 换同步性不良将造成在转换过程中尖轨发生变形， 长期变形会使尖轨形成永久性变形，影响道岔的转 换、密贴和使用寿命。 尽管理论上要求尖轨每个牵引点转辙机同时 以国产６０ ｋｇ／ｍ钢轨１８号外锁闭单开道岔为 例，道岔尖轨设置３个牵引点，心轨设置２个牵引 点。尖轨采用分动外锁闭形式。实测道岔尖轨和心 轨转换阻力曲线如图２所示。 从实测的尖轨转换阻力曲线可以看出，尖轨 ３个牵引点在转换过程中，转换阻力基本在标准 范围内；但是道岔在反位时，尖轨第二牵引点受 力较大，此力主要是斥离尖轨的反弹力。斥离轨 反弹力大通常与此处尖轨开口过大（或定反位开 转换起点 转换终点 簟一 ／ 第二一 引点转辙机动程 ／／ ●● 引点转辙机动程 ／／／ 弟＝‘ 引点转辙机动程 ／／／／ 第四一 引点转辙机动程 转辙机动程一时间曲线一，二 ／／／ 第五一 引点尖轨动程 ／／／／／／ ． 第二・ 引点尖轨动程 ／／／／／／ ， 第＝・ 引点尖轨动程 ，，／／ ／ ， ／ ／一 第四－ 引点尖轨动程 ，，／／ ，，／’／／一 第五－ 引点尖轨动程 ／ ／ ／／， ／一 第六－ 引点尖轨动程 引点转辙机动程 ／ ｒ／ ／引点转辙机动程 第六・ ０ 密贴轨解锁一一Ｉ一 密贴轨转换 一 时间 图３分动外锁闭密贴尖轨理论同步位移一时间曲线 Ｎｏ．６ 宋跃进：高速铁路道岔转换设备维护技术初探 ５３ Ｉ ‘ Ｅｘｐｅｎｅｎｃｅｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ 转换，实际转辙机转换是按照从第一牵引点开始向 后顺序启动的形式完成的。若以第一牵引点转辙机 的转换起点为计时零点，则其他牵引点转辙机的转 换起点应顺序延时，相差约１ｏｏ ｍＳ，最终各牵引 经验交流 瓣 查列车过岔时的密贴状态。由于过岔时列车的冲击， 使密贴尖轨（心轨）产生横、纵、竖直３个方向的 力和位移，而横向位移直接影响尖轨的密贴程度， 所以，需要对道岔尖轨（心轨）进行过岔时的密贴 测试，以评估设备的安全可靠性。 点完成尖轨位移时间相差±１５０ ｍｓ。同时要求在尖 轨任何一个牵引点动作前，每个牵引点必须完成转辙 机和外锁闭解锁。对于转辙机停止转换的要求，若以 第一牵引点的转换终点为计时结束点，则其他牵引 为此，对静态及转换状态下密贴检测合格的道 岔进行动车组过岔测试，并在尖轨第一牵引点和第 一、二密贴检查器位置布置位移传感器，检测尖轨 点的转换结束点和此点相差通常不超过±２００ ｍｓ。 密贴状态，如图５所示。 所以说实际的转换同步是宏观的转换同步。 （３）实际测试转换同步曲线 二０ 、． ．． Ｍ．。 ．．Ｍ０ Ｍ ｝ ¨图４为实测４２号道岔尖轨同步转换阻力曲线。 一一 。。。 ■……■ ■ 辞 基 一 ‘ 为了保证尖轨转换同步，结合道岔及外锁闭的设计 …’ 参数，按照转换宏观同步原则，根据尖轨动程要 求，确定尖轨６个牵引点的转辙机动程分别为２２０、 一ｌｌ 》㈣． ．擀擞擞 ．。｝ｎ。 ．． ｈ 一 一～一…一～一…’ 十密贴耘查嘉位置 ｉ １９０、ｌ６５、ｌ４０、ｌ２０、ｌ２０ ｍｍ。 一～ 一动 二动 三动 四动 五动 六动 …ｎ； 纛 ｉ， ．ｒ 、 一－－÷＿一 一矩＃龇枷￡掣谧 ｌ 图５动车组过岔时动态位移曲线 从图５所示测试曲线分析，当动车组直向过岔 时，第一牵引点尖轨横向位移最大为０．５ ｍｍ，第 一密贴检查器位置横向位移最大为０．６ ｍｍ，第二 ｉ ；ｌ；ｉ 《 。；《ｉ ｌ§ｉｉ ｌ；ｌ ； §ｉ ｌ§ｌ 。 ｉ 密贴检查器位置横向位移最大为０．９ ｍｍ；在密贴 图４ ４２号道岔尖轨同步转换阻力曲线 检查器处尖轨位置归零性不好。列车过岔时尖轨的 同步转换测试可以通过对同一时域内的６个牵 横向位移值如果过大，将影响行车安全，必须进行 引点转换力进行分析。如图４所示，转辙机启动同 针对性调整或整治。 步性较好，但因受到第四、五牵引点的影响，第六 牵引点转换阻力开始时有下降区段，这时此牵引点 ６结论 尖轨运动快于锁闭杆的运动。应对尖轨后３个牵引 要实现对高速铁路道岔转换设备科学有效的管 点进行调整，实现尖轨牵引点的宏观转换同步。 理，必须对其在静态、转换状态、行车状态下的各 ５．３道岔动态参数分析 种技术参数进行检测，才能掌握主要技术指标变化 动态参数测试是在列车过岔时对道岔及其转换 范围、周期和趋势，定量分析系统动作的协调性， 设备进行相关参数的检测，是高速铁路道岔系统检 及时发现道岔和转换设备运用中出现的问题并指出 测的重要组成部分。例如，通过对列车过岔振动加 原因，结合转换设备维护管理要求，有针对性提出 速度的检测，可以很好地定量评估道岔捣固状态的 维护及管理措施，使转换设备在预测的周期内可靠 好坏；通过对关键零部件应力的测试，可以预防并 工作，不发生故障，实现道岔转换设备的状态维 及早发现零部件的失效等。现在以尖轨动态密贴程 修。因此，有必要通过道岔工电一体化的监测和道 度为例进行说明。 岔状态检测等手段，实现高速铁路道岔的安全和高 道岔尖轨、心轨的密贴程度是道岔状况是否合 效使用。 格的重要指标。传统的密贴评估只是在没有过车状 态时对尖轨（心轨）密贴程度的检查，无法直接检 （收稿Ｅｌ期：２００９—０９．１４） ５４ 铁路通信信号工程技术（ＲＳＣＥ）２００９年ｌ２月
