謝博才，何建峰

(1.中國國家鐵路集團(tuán)有限公司，北京 100036；2.西安鐵路信號有限責(zé)任公司，西安 710100)

1 概述

轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器主要用于鐵路電氣集中站場，轉(zhuǎn)換、鎖閉道岔尖軌或心軌，改變道岔開通方向并給出道岔位置狀態(tài)指示。轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器作為鐵路信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)執(zhí)行單元，直接影響鐵路信號系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，在鐵路信號系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用。在鐵路線路實(shí)際運(yùn)用中，轉(zhuǎn)轍設(shè)備機(jī)內(nèi)進(jìn)水、進(jìn)潮氣會引發(fā)機(jī)內(nèi)設(shè)備銹蝕、部件卡阻、導(dǎo)電部件性能下降、絕緣部件絕緣性能降低等問題，從而造成設(shè)備故障。本文系統(tǒng)分析轉(zhuǎn)轍設(shè)備的主要進(jìn)水部位及原因，提出提高轉(zhuǎn)轍設(shè)備防水的技術(shù)措施，并闡述了轉(zhuǎn)轍設(shè)備防水技術(shù)的發(fā)展方向。

2 轉(zhuǎn)轍設(shè)備進(jìn)水原因及危害

2.1 主要進(jìn)水部位及原因

轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器進(jìn)水部位主要在設(shè)備對外部的接口、動作桿件、零部件結(jié)合部位等。

設(shè)備對外部的接口主要有電纜引入接口、人工手搖操作接口等。這些部位在施工、維護(hù)中均需要拆解、安裝，且存在元器件老化及破損的問題。因此，實(shí)際運(yùn)用中設(shè)備存在接口處進(jìn)水的問題。

動作桿件主要有動作桿、檢測桿等，轉(zhuǎn)轍設(shè)備動作桿件需要不斷做伸出、拉入的往復(fù)運(yùn)動。動作桿件長期往復(fù)運(yùn)動、受列車的沖擊振動，會導(dǎo)致動作桿件與密封圈之間間隙的變化、密封圈破損、密封圈老化，防水性能下降，從而造成動作桿件將水帶入機(jī)內(nèi)。另外，外鎖閉道岔配屬轉(zhuǎn)轍機(jī)的單法蘭接口、雙檢測桿結(jié)構(gòu)，也是轉(zhuǎn)轍機(jī)防水的薄弱環(huán)節(jié)。

零部件結(jié)合部位是指部件組裝、封蓋的結(jié)合部接觸面，通常采用橡膠密封條或防水密封膠等來防水。在實(shí)際運(yùn)用中，轉(zhuǎn)轍設(shè)備機(jī)蓋的經(jīng)常開啟及密封不良，易導(dǎo)致潮氣或水進(jìn)入機(jī)內(nèi)。同時，各結(jié)合部位的密封條、密封膠存在老化等問題，也能引起轉(zhuǎn)轍設(shè)備密封不良進(jìn)潮氣、進(jìn)水的問題。

2.2 進(jìn)水危害

轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器是機(jī)電一體化設(shè)備，其內(nèi)部有機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、有絕緣性能和導(dǎo)通性能要求的電氣部件。設(shè)備進(jìn)水、進(jìn)潮氣后，在機(jī)內(nèi)形成高濕環(huán)境，易引發(fā)機(jī)內(nèi)機(jī)械部件銹蝕，影響部件的質(zhì)量及強(qiáng)度。銹蝕產(chǎn)生的渣體，還可能導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)動部件卡阻或電路失效等問題；絕緣件的絕緣性能下降，在受到電壓沖擊后易出現(xiàn)擊穿短路等問題；接點(diǎn)、線卡等銹蝕易導(dǎo)致接觸電阻增大或接觸不良，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，轉(zhuǎn)轍設(shè)備進(jìn)水將嚴(yán)重影響整機(jī)的安全運(yùn)用及使用壽命。

3 轉(zhuǎn)轍設(shè)備防水

減少轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器機(jī)內(nèi)進(jìn)水、進(jìn)潮氣，是設(shè)備維護(hù)單位和設(shè)備生產(chǎn)商需要持續(xù)攻關(guān)的課題，目前，普遍采用以下措施。

3.1 加強(qiáng)日常維護(hù)檢查

加強(qiáng)轉(zhuǎn)轍機(jī)日常維護(hù)，避免在雨天或濕度較大的天氣長時間打開機(jī)蓋；定期對轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器各部位涂抹潤滑脂或加注潤滑油，形成有效的油膜保護(hù)；日常維護(hù)檢查各零部件、易進(jìn)水部位密封圈的完整性，避免部件破損、老化、硬化引起機(jī)內(nèi)進(jìn)水。

3.2 機(jī)內(nèi)使用除濕材料

機(jī)內(nèi)已進(jìn)潮氣或者長期陰雨的時節(jié)，可在機(jī)內(nèi)放置吸濕板、防潮包等，一定程度上可以緩解機(jī)內(nèi)的高濕環(huán)境。另外，在設(shè)備的機(jī)殼上增設(shè)通風(fēng)裝置，利用空氣對流原理可排出機(jī)內(nèi)潮氣。

3.3 機(jī)外防護(hù)措施

轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器動作桿件是進(jìn)水防護(hù)的薄弱部位，特別是分動表示桿雙桿間隙在動作過程中易將雨水帶入機(jī)內(nèi)，因此宜在動作桿件接口部位采取外部防水措施。

1）普速及高速鐵路側(cè)線轉(zhuǎn)轍設(shè)備機(jī)外防水

目前，普速鐵路道岔、高速鐵路側(cè)線道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備均采用鋼板或SMC材質(zhì)的防水罩，如圖1所示。

圖1 普速及高速側(cè)線轉(zhuǎn)轍設(shè)備防水罩Fig.1 Waterproof shield for switching equipment of tranditional speed and high speed side line

該結(jié)構(gòu)防水罩結(jié)實(shí)，耐踩踏，對轉(zhuǎn)轍設(shè)備起到較好的防水防塵作用。

2）高速鐵路正線轉(zhuǎn)轍設(shè)備機(jī)外防水

高速正線道岔的外部防水措施，需要考慮到動車組高速運(yùn)行的行車安全，宜采用橡膠等軟材質(zhì)、并安裝牢固的防護(hù)裝置。如整體套入風(fēng)琴式防護(hù)罩如圖2所示，雨刷式桿件防水罩如圖3所示。

風(fēng)琴式防水罩采用柔性橡膠材料、整體套入式結(jié)構(gòu)，設(shè)備維護(hù)時也無需整體拆卸。

雨刷式防水罩采用刮雨器原理，安裝于轉(zhuǎn)轍機(jī)的機(jī)殼部位，對轉(zhuǎn)轍機(jī)桿件伸出端進(jìn)行局部防護(hù)。

4 轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器防水技術(shù)改進(jìn)

針對現(xiàn)場對轉(zhuǎn)換設(shè)備防水性能要求的逐漸提高，提高設(shè)備源頭的標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量，從而減少機(jī)內(nèi)進(jìn)水帶來的問題是各部門一直關(guān)注、研究的重點(diǎn)課題。經(jīng)過近幾年的探索研究，各部門對轉(zhuǎn)轍設(shè)備做了一些有效的技術(shù)改進(jìn)，同時也明確了整機(jī)防水性能的研究方向。

4.1 轉(zhuǎn)轍機(jī)桿件接口密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)

提高桿件的防水能力一直是各研制單位的改進(jìn)目標(biāo)，既有桿件處防水采用堵孔圈和防塵圈結(jié)構(gòu)，防塵圈充滿機(jī)油后能降低機(jī)內(nèi)進(jìn)水的幾率，但現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用效果不佳。經(jīng)技術(shù)研究采用骨架密封圈替換堵孔圈，使桿件密封圈能更好的貼合于桿件，防止潮氣從桿件間隙進(jìn)入機(jī)內(nèi)。同時，特殊造型的密封圈唇形結(jié)構(gòu)，可以很好地將桿件動作時帶入的水刮除。安裝結(jié)構(gòu)上優(yōu)化了防塵圈安裝位置，并在方孔套底部設(shè)置導(dǎo)流槽，利于將刮除的雨水排出。改進(jìn)后桿件處的防水性能有顯著提升。如圖4所示。

4.2 密貼檢查器的改進(jìn)

既有線大量使用的JM-A型密貼檢查器表示桿為方形結(jié)構(gòu)，防塵圈為毛氈結(jié)構(gòu)。因防塵圈老化及油脂流失，桿件處的防水性能隨使用時間加長會逐步降低。對JM-AY型密貼檢查器進(jìn)行了部分改進(jìn)：1）表示桿由方形改為圓桿結(jié)構(gòu)，方便增加密封措施。2）用唇型密封圈替換防塵圈。使桿件處防水性能有效提升。同時增設(shè)了導(dǎo)向帶，可起到對桿件定位、潤滑作用。3）導(dǎo)向套與殼體安裝面增設(shè)O型圈實(shí)現(xiàn)端面密封，防止結(jié)合面出現(xiàn)進(jìn)水問題。經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證，改進(jìn)后密貼檢查器防水性能有較大提升，如圖5所示。

圖5 密檢器防水性能改進(jìn)Fig.5 Improvement of the exsiting waterproof performance of point detector

4.3 轉(zhuǎn)轍設(shè)備防水技術(shù)的發(fā)展

隨著鐵路運(yùn)輸對轉(zhuǎn)轍設(shè)備安全性能的要求越來越高，提升設(shè)備防水性能、減少設(shè)備故障越來越緊迫，尤其在多雨水地區(qū)，轉(zhuǎn)轍設(shè)備浸水情況時有發(fā)生，由于加裝特殊密封圈的方式只能防止桿件四周進(jìn)水，但對于單法蘭口，分動檢測桿貼合結(jié)構(gòu)，兩根檢測桿中間的結(jié)合縫防水難度很大。這就要求研究改進(jìn)防水性能更好、穩(wěn)定性更高的轉(zhuǎn)轍設(shè)備，所以密封型轉(zhuǎn)轍設(shè)備是技術(shù)發(fā)展的方向。

密封型轉(zhuǎn)轍設(shè)備主要解決的問題如下。

圖2 風(fēng)琴式防水罩Fig.2 Organ type waterproof shield

圖3 雨刷式防水罩Fig.3 Wiper type waterproof shield

圖4 轉(zhuǎn)轍機(jī)防水性能改進(jìn)Fig.4 Improvement of waterproof performance of point machine

1）由于現(xiàn)有轉(zhuǎn)轍設(shè)備的桿件全為方形結(jié)構(gòu)，沒有成熟的密封解決方案。圓形桿件的密封技術(shù)已在液壓領(lǐng)域有較為成熟的應(yīng)用，因此密封型轉(zhuǎn)轍設(shè)備桿件宜將現(xiàn)有方形桿件優(yōu)化為圓桿結(jié)構(gòu)，如圖6所示。

圖6 動作桿結(jié)構(gòu)改進(jìn)Fig.6 Optimization of throw rod structure

2）同時需要解決轉(zhuǎn)轍機(jī)分動檢測桿兩根檢測桿結(jié)合縫無法進(jìn)行防護(hù)的難題，就需要對轉(zhuǎn)轍機(jī)分動檢測桿的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，宜將現(xiàn)有單法蘭接口、雙檢測桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離設(shè)計(jì)，如圖7所示。

圖7 檢測桿結(jié)構(gòu)改進(jìn)Fig.7 Improvement of detecting rod structure

3）轉(zhuǎn)轍設(shè)備各處零部件結(jié)合部位應(yīng)合理設(shè)置防水結(jié)構(gòu)。尤其是有孔、軸及較大結(jié)合面處應(yīng)考慮設(shè)置防水結(jié)構(gòu)，減少零部件結(jié)合部位縫隙處進(jìn)水的可能。

4）除上述密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化外，對密封圈或密封膠在選型上除了考慮達(dá)到防護(hù)性能的安裝結(jié)構(gòu)外，材質(zhì)性能也是極其重要的。轉(zhuǎn)轍設(shè)備使用范圍廣，環(huán)境較為惡劣。在密封材料選型上，應(yīng)充分考慮材質(zhì)的耐高低溫性能。密封材料在高溫或低溫時不應(yīng)增加桿件運(yùn)動的動作阻力，避免造成桿件運(yùn)動卡阻等次生問題。同時，考慮到轉(zhuǎn)轍設(shè)備桿件長期往復(fù)運(yùn)動的特殊工況，密封材料應(yīng)具有良好的耐磨損性能。再次，密封材料應(yīng)具有良好的耐油性能、耐老化性能，較長的使用壽命。

綜述，在桿件處密封設(shè)計(jì)，應(yīng)做好密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)同時，優(yōu)化密封材料的選型也是十分有必要的。并應(yīng)考慮到轉(zhuǎn)轍設(shè)備密封件后期的可維護(hù)性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選型應(yīng)方便現(xiàn)場維修更換。

5 結(jié)語

轉(zhuǎn)轍設(shè)備是鐵路信號系統(tǒng)中重要的組成部分，通過分析轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器進(jìn)水的關(guān)鍵部位及原因，采用合理的防水措施，可有效減少設(shè)備故障。轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器在防水性能提升方面不斷發(fā)展，并取得了階段性的成果，下一步提升轉(zhuǎn)轍機(jī)、密檢器整機(jī)防護(hù)性能達(dá)到IP66級或IP67級是主要攻關(guān)研究方向。