第四章道岔转换与锁闭设备-铁路信号基础

第四章道岔转换与锁闭设备道岔是列车从一股道转向另一股道的转辙设备，它是铁路线路中最关键的特殊设备，也是铁路信号的主要控制对象之一。道岔的转换和锁闭设备，直接关系到行车安全。道岔的操纵分为手动、电动两种方式。手动是作业人员通过道岔握柄在现场直接操纵道岔的转换与锁闭，这种方式效率低，劳动强度大，不能适应铁路现代化的要求。随着非集中联锁的被改造，手动方式正逐渐减少。电动方式，是指由各类动力转辙机转换和锁闭道岔，易于集中操纵，实现自动化。转辙机是重要的信号基础设备，它对于保证行车安全，提高运输效率，改善行车人员的劳动强度，起着非常重要的作用。第一节道岔一、道岔的组成如图4-1所示，道岔有两根可以移动的尖轨1，尖轨的外侧是两根固定的基本轨2。与尖轨和基本轨相连接的是四根合拢轨。其中两根合拢轨3是直的，两根合拢轨4是弯的（其曲线叫道岔导曲线），两根内侧合拢轨相连的是辙叉。它由两根翼轨5，一个岔心6和两根护轮轨7组成。护轮轨和翼轨为固定车轮运行方向。因为机车车辆通过道岔时都要经过辙叉的“有害空间S”，如果不固定车轮轮缘的前进方向，就有可能造成脱轨事故。图4-1道岔实图二、道岔的辙叉号由岔心所形成的角，叫辙叉角，它有大有小。道岔号码（N）是代表道岔各部主要尺寸的。通常用辙叉角α的余切来表示。如图4-3所示，即：N=cotα=FEAE图4-2道岔示意图图4-3道岔号数计算示意图1－尖轨；2－基本轨；3－直合拢轨；4－弯合拢轨；5－翼轨；6－辙岔心；7－护轮轨。由此可见，道岔号与辙叉角α成反比关系，α角越小，N越大，导曲线半径也越大，机车车辆通过该道岔时就越平稳，允许过岔速度也就越高。所以采用大号码道岔对于列车运行是有利的。随着列车重量和速度的不断提高，应逐步采用强度更高，号码更大的道岔。目前，在我国铁路的主要线路上大多采用9、12、18号三个型号的道岔，其通过速度如表4-1：表4-1各种道岔尖轨长度及通过速度表60Kg道岔类型尖轨长度岔心通过速度、直股／弯股(Km/h)过渡型12号7.7m固定110/50弹性尖轨12号11.27m固定120/50弹性尖轨12号11.27m可动140/50提速12号13.88m固定140/50提速12号13.88m可动160/50提速18号15.68m可动160/80提速30号27.98m可动160/140客专38号——可动250/140三、道岔的位置和状态由图4-2所示，道岔有两根可以移动的尖轨，一根密贴于基本轨，另一根尖轨离开基本轨，可以同时改变两根尖轨的位置，使原来密贴的分离，而原来分离的密贴，可见道岔有两个可以改变的位置。我们通常把道岔经常所处位置叫做定位，临时根据需要改变的另一位置叫做反位。为改变道岔的两个位置，在道岔尖轨处需要安装道岔转辙设备。尖轨与基本轨密贴的程度如何，对行车安全影响很大，比如列车迎着尖轨运行时，如果尖轨密贴程度差，即间隙超过一定限度（大于4mm）则车的轮缘有可能撞着或从间隙中挤进尖轨尖端而造成颠覆或脱轨的严重行车事故。因此，对尖轨与基本轨的密贴程度规定有严格地标准。根据《技规》规定，装有转换锁闭器、电动转辙机，电空转辙机的道岔，当在转辙杆处的尖轨与基本轨之间插入厚4mm，宽为20mm的铁板时，应不能锁闭和开放信号；如列车运行速度小于160Km/h线路上的道岔，尖轨斥离与基本轨间隙大于10mm时，应切断道岔表示；列车运行速度大于160Km/h线路上的道岔，尖轨斥离与基本轨间隙大于5mm时，应切断道岔表示。当高速列车通过道岔时，虽道岔尖轨与基本密贴良好，但由于列车震动仍有可使道岔改变状态的可能性，为了防止此种危险的发生，在上述几种道岔转换设备中，都附有锁闭装置，以便把道岔锁在密贴良好的规定状态。四、对向道岔和顺向道岔：道岔本身并无顺向和对向之分。这只是根据列车运行方向而言的。列车迎着道岔尖轨运行时，该道岔就叫对向道岔。反之，列车顺着道岔尖轨运行时，就叫顺向道岔。如图4-4所示。运行方向（a）对向道岔（b）顺向道岔图4-4道岔的对向和顺向对向道岔和顺向道岔的不安全因素不一样，导致事故的后果也不同。当列车迎着岔尖运行时，如果道岔位置扳错了，则列车就被接向另一条线路上去了。如果这条线路已停有车辆，就会造成列车冲撞。另外，如果道岔位置虽然对，但其尖轨与基本轨不密贴（即状态不良），则车轮轮缘有可能将密贴的一根尖轨挤开，造成“四开”，从而引起列车颠覆事故。当列车顺着岔尖运行（即从辙叉方面开来），与上述情况就不同了。这时道岔位置如果不对，车轮轮缘可以从尖轨与基本轨挤进去，并推动另一根尖轨靠近基本轨。发生这种情况，叫挤岔。挤岔时有可能使道岔和道岔转换器遭到损伤。但应当指出，同一组道岔，根据经由它的列车运行方向不同，有时是对向的，有时却又是顺向的了。在实际工作中，因为车站的许多线路是固定使用的（如某一股道只接一个方向的列车），所以对某一组道岔来说，它可能只作对向道岔使用，或只作顺向道岔使用。这样，我们就可以区别对待：在对向道岔处安装质量较好的道岔转换器和道岔锁闭器。在正常维修工作中，要加强对对向道岔的维护。为了保证行车安全，凡是列车经过的道岔，不论对向的还是顺向的，都要和信号机实现联锁。在电动的道岔转换器和锁闭器的结构上也要使之能够反映出道岔不密贴和挤岔等危险情况，—旦道岔不密贴或被挤时，就不能使信号机开放五、单动道岔和双动道岔扳动一根道岔握柄（手动道岔的操纵元件）或按压一个道岔按钮（电动道岔的操纵元件），如仅能使一组道岔转换，则称该道岔为单动道岔；如果能使两组道岔同时或顺序转换，则称为双动道岔。双动道岔有时也称为联动道岔，故它有三动和四动的情况。为了简化操作手续，简化联锁关系，有时还为了保证行车安全和节省信号器材等因素，凡是能双动的道岔必须使之双动。“双动”即意味着两组道岔可作为一个控制对象来处理，下面举例说明：1．渡线两端的道岔，应使之双动。对双动道岔的基本要求是：定位都必须转换到定位，反位时则又都必须转换到反位。如图4-5（a）中所示的1号和3号道岔。它们是渡线上的两组道岔。这两组道岔都处于定位时，可以接由北京方面开来的列车，同时又可以向北京方面发车，即它们都处于定位时，使两条平行进路都开通，互不影响，并起到进路的隔离作用：当北京方面开来的接向4股道的列车要经过1－3渡线，这时需要把1号和3号道岔都扳到反位。由于1号和3号道岔是双动的，即定位时，必须同时定位，反之亦然，故它必须使之双动。如图4-5（b）中的2号和4号道岔。它们不属于渡线两端的道岔。当2号道岔在定位时，4号道岔可以在定位也可以在反位位置。因为这两组道岔不存在反位时都必须都反位的关系，故这两组可以不划为双动，只能作单动处理。2．线路隔开设备与到发线之间的连结线路两端的道岔，应使其双动。如图4-5（b）中的安全线是专用线与正线之间的线路隔开设备，其间有一条连接线路，其两端的道岔l和3，应使之双动。使道岔l定位开向安全线，道岔3定位时开通正线。这样，当正线上有列车运行时，道岔3在定位，道岔1也一定在定位（因为是双动）。只有保证1号道岔在定位，才能使安全线起到防护作用。即使由专用线开来的列车闯进来，让它进入安全线，以避免与正线的列车相撞。图4-5双动道岔举例第二节转辙机概述转辙机是道岔控制系统的执行机构，用于道岔的转换与锁闭，以及对道岔所处位置和状态的监督。转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置（内锁闭方式没有）和各类杆件、安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭。一、转辙机的作用转辙机的作用具体如下：（1）转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位；（2）道岔转至所需位置而且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔；（3）正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨密贴于基本轨后，给出相应的表示；（4）道岔被挤或因故处于“四开”（两侧尖轨均不密贴）位置时，及时给出报警及表示。二、对转辙机的基本要求对转辙机的基本要求如下：（1）作为转换装置，应具有足够大的拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨回复原位。（2）作为锁闭装置，当尖轨和基本轨不密贴时，不应进行锁闭；一旦锁闭，应保证不致因车通过道岔时的震动而错误解锁。（3）作为监督装置，应能正确地反映道岔的状态。（4）道岔被挤后，在未修复前不应再使道岔转换。三、转辙机的分类1.按动作能源和传动方式分类，转辙机可分为电动转辙机、电动液压转辙机和电空转辙机。电动转辙机由电动机提供动力，采用机械传动的方式。多数转辙机都是电动转辙机，包括我国铁路大量使用的ZD6系列转辙机和S700K型电动转辙机。电动液压转辙机简称电液转辙机，由电动机提供动力，采用液力传递的方式。ZY(J)系列转辙机即为电液转辙机。电空转辙机由压缩空气作为动力，由电磁换向阀控制。ZK系列转辙机即为电空转辙机。2.按供电电源种类，转辙机可分为直流转辙机和交流转辙机直流转辙机采用直流电动机，工作电源是直流电。ZD6系列电动转辙机就是直流转辙机，由直流220V供电。ZY系列电液转辙机也是直流转辙机，亦由直流220V供电。电空转辙机则由24V直流电供电。直流电动机的缺点是，由于存在换向器和电刷，易损坏，故障率较高。交流转辙机采用三相交流电源或单相交流电源，由三相异步电动机或单相异步电动机（现大多采用三相异步电动机）作为动力。目前推广的提速道岔用的S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机均为交流转辙机。交流转辙机采用感应式交流电动机，不存在换向器和电刷，因此故障率低，而且单芯电缆控制距离远。3.按动作速度分类，转辙机分为普通动作转辙机和快动转辙机大多数转辙机转换道岔时间在3.8s以上，属于普通动作转辙机，无需说明。ZD7型电动转辙机和ZK系列电空转辙机转换道岔时间在0.8s以下，属于快动转辙机。快动转辙机主要用于驼峰调车场，以满足分路道岔快速转换的要求。4.按锁闭道岔的方式，转辙机可分为内锁闭转辙机和外锁闭转辙机内锁闭转辙机依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，是间接锁闭的方式。ZD6系列等大多数转辙机均采用内锁闭方式。内锁闭方式，锁闭可靠程度较差，列车对转辙机的冲击大。外锁闭转辙机虽然内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机外的外锁闭装置锁闭道岔，将密贴尖轨直接锁于基本轨，斥离尖轨锁于固定位置，是直接锁闭的方式。用于提速道岔的S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机均采用外锁闭方式。外锁闭方式锁闭可靠，列车对转辙机几乎无冲击。5.按是否可挤，转辙机分为可挤型转辙机和不可挤型转辙机可挤型转辙机内设挤岔保护（挤切或挤脱）装置，道岔被挤时，动作杆解锁，保护了整机。不可挤型转辙机内不设挤岔保护装置，道岔被挤时，挤坏动作杆与整机连接结构，应整机更换。电动转辙机和电液转辙机都有可挤型和不可挤型。此外，各种转辙机还有不同转换力和动程的区别。第三节ZD6型电动转辙机ZD6系列电动转辙机是我国铁路使用最广泛的电动转辙机，由于ZD6型电动转辙机采用内锁闭方式，不适用于提速道岔，所以主要用于非提速区段以及提速区段的侧线上。一、ZD6－A型电动转辙机结构ZD6型电动转辙机主要由电动机、减速器、摩擦联结器、主轴、动作杆、表示杆、移位接触器、外壳等组成，如图4-6所示。二、主要部件及作用（1）电动机电动机是电动转辙机的动力源。要求具有足够的功率，以获得必要的转矩和转速。电动机要有较大的起动转矩，以克服尖轨与滑床板间的静摩擦。道岔需要向定、反为转换，要求电动机能够逆转。ZD6－A型转辙机配用断续工作制直流串激可动电动机。直流电动机的正转和反转可通过改变激磁绕组（定子绕组）中或电枢（转子绕组）中的电流方向来实现。为配合四线制道岔控制电路，采用正转和反转分开定子绕组的方式，如图4-7所示。两个定子绕组通过公共端子分别与转子绕组串联。图4-7电动机内部接线图4-6ZD6－A型电动转辙机结构（2）减速器因体积、重量的限制，转辙机所用电动机功率不可能很大，为了得到较大的转矩来带动道岔转换，需要用减速器把转速降下来。ZD6－A型转辙机的减速器由两级组成，第一级为定轴传动外齿合齿轮，即小齿轮带动大齿轮，减速比为103：27，