李維毅

（天津鐵路信號有限責(zé)任公司，天津 300300）

ZK 4型電空轉(zhuǎn)轍機(jī)是駝峰站場中被廣泛使用的快動(dòng)型轉(zhuǎn)轍機(jī)。經(jīng)過多年的使用和改進(jìn)，ZK 4型轉(zhuǎn)轍機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性已經(jīng)得到較大程度提高，目前在ZK 4型轉(zhuǎn)轍機(jī)的應(yīng)用中存在主要問題仍然集中在鎖閉機(jī)構(gòu)方面，即因鎖閉機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠性差而引起動(dòng)作桿的卡阻，增加了站場的排故和維護(hù)工作量，對ZK 4型轉(zhuǎn)轍機(jī)的實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)生了不利影響。

1 鎖閉機(jī)構(gòu)的故障分析

1.1 ZK4型轉(zhuǎn)轍機(jī)的基本鎖閉機(jī)構(gòu)原理

ZK 4型轉(zhuǎn)轍機(jī)屬快動(dòng)型道岔轉(zhuǎn)換裝置。由于駝峰站場車輛溜放條件的限制，電空轉(zhuǎn)轍機(jī)需保證在0.6 s以內(nèi)完成道岔轉(zhuǎn)換動(dòng)作。為在保證鎖閉安全性的條件下提高響應(yīng)速度，ZK 4型轉(zhuǎn)轍機(jī)基本鎖閉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用圖1所示先導(dǎo)閥和鎖閉閥線圈串聯(lián)的工作方式，這意味著他們將被同時(shí)通電，通過兩個(gè)線圈本身電性能的不同實(shí)現(xiàn)鎖閉閥芯先縮回，活塞桿后推出的順序控制。

基本型ZK 4型轉(zhuǎn)轍機(jī)電路中存在明顯的“競爭冒險(xiǎn)”問題，即如果閥芯由于摩擦因數(shù)或電參數(shù)等原因未能在電氣參數(shù)允許的時(shí)間內(nèi)收回，則會(huì)造成機(jī)械卡阻。而這種現(xiàn)象比較容易發(fā)生，比如安裝誤差導(dǎo)致鎖閉閥閥芯伸出收回不暢,或由于動(dòng)作桿到位反彈或列車經(jīng)過時(shí)引起劇烈震動(dòng)均會(huì)對鎖閉閥閥芯產(chǎn)生巨大沖擊，這些都容易造成鎖閉閥閥芯的機(jī)械變形，從而很容易造成縮回不暢和活塞桿動(dòng)作卡阻現(xiàn)象。

1.2 目前采用的鎖閉機(jī)構(gòu)

為避免上述問題，采用鎖閉閥芯常態(tài)下依靠電磁力縮回閥體的設(shè)計(jì)。同時(shí)，為保證在氣源失效情況下的鎖閉安全，使用一對空氣開關(guān)對ZK 4型轉(zhuǎn)轍機(jī)的進(jìn)氣氣壓進(jìn)行檢測，一旦空氣壓力低于一定數(shù)值（0.4 M Pa），壓力開關(guān)便會(huì)斷開，鎖閉閥閥芯在閥體彈簧力的作用下伸出，對活塞桿起到鎖閉作用；如果供電電源發(fā)生失效，鎖閉閥閥芯同樣會(huì)伸出，實(shí)現(xiàn)對動(dòng)作桿的鎖閉。

上述方法在保證鎖閉安全的情況下，很大程度上消除了鎖閉機(jī)構(gòu)的卡阻問題，但在定位或反位動(dòng)作開始時(shí)，需要大量壓縮氣體進(jìn)入氣缸，必然導(dǎo)致進(jìn)氣口壓力開關(guān)處氣壓急劇降低，很容易造成鎖閉閥閥芯的誤伸出動(dòng)作，從而引起動(dòng)作桿卡阻現(xiàn)象。為消除此類隱患，可以采取電氣和機(jī)械兩類方法進(jìn)行校正補(bǔ)償，下面將針對這兩類校正方法進(jìn)行分析。

1.3 鎖閉閥的電氣延時(shí)校正

根據(jù)本文1.2分析，在活塞運(yùn)動(dòng)開始階段,鎖閉閥的誤伸出是由于進(jìn)口處氣壓短暫降低造成，為避免活塞的誤動(dòng)作，可以采用電氣延時(shí)的辦法延遲鎖閉閥線圈的斷電時(shí)間，即當(dāng)氣壓降低的瞬間，鎖閉閥線圈并不斷電，只有當(dāng)進(jìn)氣氣壓低于某設(shè)定值（0.4 M Pa）一段時(shí)間后，鎖閉閥線圈才斷電，從而避免因活塞桿運(yùn)動(dòng)開始階段氣壓的短暫降低而引起鎖閉閥的誤動(dòng)作。

沈陽電務(wù)段曾采用并聯(lián)阻容元件的方法進(jìn)行純電氣延時(shí)，但這種方法一方面因使用了巨大電解電容（2 200 u F）可能帶來較大的充電電流，給現(xiàn)有駝峰站場的供電系統(tǒng)帶來較大壓力；另一方面，由于ZK 4型轉(zhuǎn)轍機(jī)工作環(huán)境惡劣，對電解電容的使用壽命存在不利影響（電解電容的一般工作壽命僅為數(shù)千小時(shí)），長期看仍可能因電容元件的失效而使卡阻隱患復(fù)現(xiàn)。

2 改進(jìn)措施

為實(shí)現(xiàn)長期可靠的電氣延時(shí)，將對空氣開關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使空氣開關(guān)自身具備延時(shí)斷開的功能，改進(jìn)后的空氣開關(guān)原理如圖2所示。

圖2中A腔與進(jìn)氣口直接連通，延時(shí)壓力開關(guān)常閉觸點(diǎn)接入鎖閉閥線圈電路。當(dāng)進(jìn)氣氣源壓力正常時(shí)，A腔充滿高壓氣體，左側(cè)氣缸活塞在壓力作用下克服彈簧力向上運(yùn)動(dòng)，適當(dāng)設(shè)計(jì)彈簧和氣缸結(jié)構(gòu)參數(shù)，使氣壓高于0.45 M pa時(shí)，左側(cè)氣缸活塞位于節(jié)流閥開孔上側(cè)，從而使高壓氣體進(jìn)入右側(cè)氣缸的B腔。右側(cè)氣缸活塞在高壓氣體作用下克服彈簧力向下運(yùn)動(dòng)，使開關(guān)處于常閉狀態(tài)，此時(shí)鎖閉閥線圈通電，閥芯縮回，解除對動(dòng)作桿的鎖閉。

當(dāng)進(jìn)氣氣源壓力低于額定值（0.4 M Pa）時(shí)，A腔氣體壓力減小。在彈簧力作用下，左側(cè)氣缸活塞向下運(yùn)動(dòng)至節(jié)流閥開孔下方，從而使B腔通過節(jié)流閥與大氣連通，右側(cè)氣缸活塞在彈簧力的作用下向上運(yùn)動(dòng)，由于節(jié)流閥的作用，活塞的運(yùn)動(dòng)速度可以被控制，當(dāng)活塞到達(dá)氣缸頂端時(shí)，常閉開關(guān)被打開，與此同時(shí)，鎖閉閥線圈斷電，鎖芯伸出，對動(dòng)作桿形成鎖閉。適當(dāng)調(diào)整節(jié)流閥的開度，可以控制右側(cè)氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，控制常閉開關(guān)的時(shí)延，保證動(dòng)作桿運(yùn)動(dòng)開始階段進(jìn)氣口氣壓降低不致引起鎖閉閥線圈的斷電，從而避免卡阻隱患。

3 結(jié)論

本文研究了ZK 4型電空轉(zhuǎn)轍機(jī)鎖閉系統(tǒng)的故障機(jī)理，介紹目前的常用解決方法及存在的不足之處，并提出新的解決思路，為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供原理依據(jù)。