薄宜勇 楊 華

隨著列車運(yùn)行速度的提高、車流密度的加大，對(duì)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的安全性和可靠性提出了更高要求。作為信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)施的分動(dòng)外鎖閉道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備，因使用非常頻繁，其故障一直處于多發(fā)狀態(tài)。從上海鐵路局電務(wù)系統(tǒng)歷年信號(hào)設(shè)備故障數(shù)量統(tǒng)計(jì)看，道岔設(shè)備故障一般占設(shè)備故障總數(shù)的30%～40%， 嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)和運(yùn)輸效率［1-2］。

分動(dòng)外鎖閉道岔的鎖閉和解鎖是通過(guò)鎖閉桿推、拉鎖鉤，使鎖鉤鎖住或脫離鎖閉鐵實(shí)現(xiàn)的。鎖閉桿、鎖鉤及鎖閉鐵之間為完全的滑動(dòng)摩擦，若缺少潤(rùn)滑油，會(huì)使摩擦力變大，將直接影響道岔的鎖閉和解鎖，所以需要通過(guò)涂油來(lái)降低摩擦副間的摩擦系數(shù)，減少摩擦力，保障道岔外鎖閉裝置動(dòng)作靈活［3-4］。

分動(dòng)外鎖閉道岔裝置的油潤(rùn)需求，直接與天氣環(huán)境以及設(shè)備使用頻率等因素有關(guān)，而且需要現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)工作人員經(jīng)常上道，并由行車人員扳動(dòng)道岔配合，保持外鎖裝置的清潔和油潤(rùn)。而為了減少上道次數(shù)，往往一次涂油過(guò)量，單次過(guò)量的潤(rùn)滑油不僅對(duì)道床環(huán)境造成污染，碎石道床還容易形成翻漿病害，對(duì)軌道緩沖橡膠墊的性能和使用壽命造成損害。而且點(diǎn)外上道涂油也給工作人員人身安全帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)，但若安排在“天窗”點(diǎn)內(nèi)，又會(huì)大量擠占“天窗”時(shí)間，嚴(yán)重影響正常的設(shè)備維修［6］。因此迫切需要研發(fā)智能油潤(rùn)裝置。

1 智能油潤(rùn)裝置設(shè)計(jì)

目前已開(kāi)發(fā)的道岔涂油裝置，主要依靠道岔的轉(zhuǎn)換機(jī)械帶動(dòng)或?yàn)殡妱?dòng)式遙控加油器。有的僅在道岔動(dòng)作后注油，借助轉(zhuǎn)轍機(jī)往返扳動(dòng)動(dòng)作桿施加的力實(shí)施機(jī)械式注油［3］；有的是通過(guò)人工遙控電動(dòng)注油；有的是通過(guò)分析道岔轉(zhuǎn)換阻力變化與道岔外鎖閉工況的關(guān)系，對(duì)道岔外鎖閉自動(dòng)加油，實(shí)現(xiàn)機(jī)械部位的油潤(rùn)［7-8］。而本文設(shè)計(jì)了一套外鎖閉道岔智能油潤(rùn)裝置（簡(jiǎn)稱油潤(rùn)裝置），能夠滿足即時(shí)油潤(rùn)的需求，實(shí)現(xiàn)智能控制，有效減少外鎖裝置及轉(zhuǎn)動(dòng)部位潤(rùn)滑不均勻、各摩擦面摩擦阻力增大等因素導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)換別卡問(wèn)題的發(fā)生，提高道岔外鎖閉裝置的工作可靠度。

1.1 結(jié)構(gòu)組成

智能油潤(rùn)裝置主要由控制主機(jī)（主控板、顯示操作屏）、壓力傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、行程開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)油箱、儲(chǔ)油箱加壓裝置、油壓表、噴油部件（電磁閥，噴油嘴）、電源、橡膠油管、控制電纜、通信模塊及安裝裝置等組成，如圖1所示。

圖1 分動(dòng)外鎖閉道岔智能油潤(rùn)裝置組成圖

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）該油潤(rùn)裝置不對(duì)現(xiàn)有道岔外鎖閉裝置做任何改動(dòng)，工作時(shí)不超限界，不影響道岔轉(zhuǎn)換。在安裝支架結(jié)構(gòu)上采用防脫設(shè)計(jì)，避免使用中出現(xiàn)卡阻，不影響道岔維護(hù)作業(yè)。安裝支架固定于外鎖閉道岔鎖鉤處，其高度及長(zhǎng)橢圓孔可進(jìn)行位置調(diào)整，適用于不同牽引點(diǎn)的使用。

2）電源模塊主要的負(fù)載為驅(qū)動(dòng)輸出的電磁閥門(mén)和儲(chǔ)油箱加壓泵。采用220 V 獨(dú)立電源，由信號(hào)機(jī)械室通過(guò)分線盤(pán)引出室外，不影響道岔設(shè)備的正常工作。

3）采用絕緣橡膠油管與噴油部件連接，不影響道岔區(qū)段軌道電氣性能。

2 工作原理

油潤(rùn)裝置控制主機(jī)分別采集道岔位置的信息和道岔啟動(dòng)信息，依據(jù)氣象（溫度、雨量、光照）情況和設(shè)置的油潤(rùn)參數(shù)，觸發(fā)油潤(rùn)控制信號(hào)，決定四路獨(dú)立輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的動(dòng)作時(shí)機(jī)、動(dòng)作順序和油潤(rùn)量大小。道岔智能油潤(rùn)控制邏輯見(jiàn)圖2。

當(dāng)油潤(rùn)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)噴油嘴電控油閥機(jī)構(gòu)時(shí)，壓緊壓簧，推動(dòng)動(dòng)作滑塊，使其中心管路接通主油接口與球型噴油嘴。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)反轉(zhuǎn)后，電控機(jī)構(gòu)拉動(dòng)滑塊收縮并釋放壓簧，切斷主油接口與球型噴油嘴通路，停止噴油。電控機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間可進(jìn)行小范圍調(diào)整，以適應(yīng)不同安裝位置的需要。電控油閥及噴油嘴結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖2 道岔智能油潤(rùn)控制邏輯

3 工作特點(diǎn)

1）操作控制主機(jī)能顯示當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)、氣象信息、儲(chǔ)油箱油量和壓力?？梢赃M(jìn)行油潤(rùn)模式的選擇（手動(dòng)或自動(dòng)），設(shè)定自動(dòng)模式的參數(shù)，比如動(dòng)作多少次進(jìn)行油潤(rùn)，高溫晴熱天氣多長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行油潤(rùn)，大雨后進(jìn)行油潤(rùn)時(shí)加油量多少等。

圖3 電控油閥及噴油嘴結(jié)構(gòu)

4）正常情況下，只需要根據(jù)使用的頻率定期往儲(chǔ)油箱中加足潤(rùn)滑油。

4 對(duì)比分析

2） 加壓儲(chǔ)油罐內(nèi)的潤(rùn)滑機(jī)油通過(guò)輸油管道，注入到外鎖閉道岔需要油潤(rùn)的機(jī)械部位，通過(guò)安裝固定好的噴油嘴，由控制主機(jī)根據(jù)程序設(shè)置控制各點(diǎn)位的電控油閥，達(dá)到各機(jī)械位置的油潤(rùn)目的。

3）裝置具備獨(dú)立運(yùn)行的功能，也可以和既有道岔缺口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共用通信傳輸設(shè)備與站機(jī)設(shè)備。

以雙機(jī)牽引外鎖閉道岔為例，目前信號(hào)維護(hù)人員單組道岔油潤(rùn)作業(yè)消耗工時(shí)約0.2 h，加上登記要點(diǎn)和往返軌道區(qū)間路程，綜合工時(shí)達(dá)到0.3～0.5 h 不等。此外，目前的道岔涂油裝置功能簡(jiǎn)單，不具備油潤(rùn)時(shí)機(jī)和油量大小的控制功能，不能覆蓋外鎖閉道岔的所有關(guān)鍵機(jī)械部位，始終沒(méi)有解決道岔精準(zhǔn)油潤(rùn)需求的問(wèn)題。而智能油潤(rùn)裝置通過(guò)外鎖閉道岔的位置采集、道岔轉(zhuǎn)換采集、綜合氣象數(shù)據(jù)和程序設(shè)置參數(shù)的計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)完全替代人工涂油作業(yè)的目的，還可以根據(jù)需要增加融雪除冰等擴(kuò)展功能。人工涂油、機(jī)械涂油、智能油潤(rùn)對(duì)比分析見(jiàn)表1。

表1 人工涂油、機(jī)械涂油、智能油潤(rùn)對(duì)比分析

5 結(jié)語(yǔ)

隨著軌道交通行業(yè)的發(fā)展，行車自動(dòng)化程度越來(lái)越高，對(duì)信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求越來(lái)越多，信號(hào)設(shè)備的維護(hù)必將隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日臻成熟，引入更多具備自動(dòng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)的智能化設(shè)備，用更多智能化專業(yè)維護(hù)裝置來(lái)替代人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)降本增效，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，以滿足行車對(duì)設(shè)備的高可靠性要求。分動(dòng)外鎖閉道岔智能油潤(rùn)裝置的研究開(kāi)發(fā)，能降低道岔轉(zhuǎn)換阻力，減少由于道岔外鎖摩擦阻力大導(dǎo)致的道岔故障發(fā)生機(jī)率，優(yōu)化道岔維護(hù)工況，對(duì)保證行車安全、提高軌道交通運(yùn)輸效率具有深遠(yuǎn)的意義。