錢佳旻

（上海申通地鐵集團有限公司,上海 201103）

0 引言

在地鐵運營過程中，列車運行的可靠性程受到設(shè)施設(shè)備的穩(wěn)定性、車站客流規(guī)模以及外部情況等因素的影響，而在設(shè)施設(shè)備中，又可以根據(jù)類型分為信號設(shè)備、電力設(shè)備、車輛設(shè)備、環(huán)控設(shè)備等，其中，道岔設(shè)備作為信號設(shè)備中日常動作頻次最多、維護體量最大的設(shè)備，其故障發(fā)生的頻次也遠高于其他設(shè)備[1]，因此，該文通過對2017—2021 年間上海地鐵路網(wǎng)道岔故障事件進行分析，找出上海地鐵在道岔故障發(fā)生方面的規(guī)律和特點，為提高道岔設(shè)備的穩(wěn)定性，降低道岔故障發(fā)生概率提供參考和借鑒。

1 上海地鐵道岔現(xiàn)狀分析

截至2021 年年底，上海地鐵全路網(wǎng)共有有岔車站205 座，總計道岔設(shè)備1 106 組，根據(jù)道岔轉(zhuǎn)轍機類型的不同可分為ZYJ7 型道岔、ZDJ9 型道岔以及ZD6 型道岔3 種。其中，ZYJ7 型采用液壓型轉(zhuǎn)轍機，共464 組；ZDJ9 型以及ZD6 型均為采用機械型轉(zhuǎn)轍機，共642 組。除地鐵1、2、3、5 號線部分線路仍保留ZD6 型道岔外，其余線路主要以ZYJ7 型道岔或ZDJ9 型道岔為主。

2017—2021 年間，上海地鐵全路網(wǎng)共發(fā)生道岔設(shè)備故障1 363 起，呈逐年上升的趨勢，涉及全路網(wǎng)205 座有岔車站中的145 座，占全路網(wǎng)有岔車站總數(shù)的70.73%，而隨著路網(wǎng)運營里程的不斷增長，年道岔運行可靠度從2017 年的405 萬車km/起下降至2021 年的117 萬車km/起，成逐年下降的趨勢，如圖1 所示。

圖1 2017—2021 年上海地鐵道岔故障事件數(shù)量圖

2 道岔故障情況分析

2.1 故障原因類型分析

根據(jù)道岔故障表象不同，可將2017—2021 年間全路網(wǎng)道岔故障現(xiàn)象劃分為失表、道岔曲線異常以及本體隱患3 種。通過進一步分析，造成上述3 種故障的因素可分為道岔本體故障、夜間施工影響、外部天氣影響、偶發(fā)性故障、監(jiān)測系統(tǒng)誤報、道岔異物侵限以及信號軟件錯誤等7 類，如表1 所示。

表1 道岔故障原因分類表

本體故障主要指道岔本體設(shè)備發(fā)生問題，例如本體存在安全隱患、空氣開關(guān)跳閘、道岔動靜接點故障、滑床板損壞、道岔設(shè)備因線路震動導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)松動等情況[2]，也是導(dǎo)致道岔失表的主要因素。

夜間施工影響主要指夜間因施工作業(yè)不規(guī)范，未做到施工工完場清導(dǎo)致人為造成道岔設(shè)備故障的情況，例如現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備遺漏導(dǎo)致岔區(qū)異物侵限或者保養(yǎng)工序不到位導(dǎo)致現(xiàn)場線路出現(xiàn)破損等情況。

天氣原因影響主要指因惡劣天氣，例如臺風、暴雨或者寒潮、冰凍等極端氣象，導(dǎo)致道岔滑床板因雨水沖刷導(dǎo)致缺油或者出現(xiàn)冰凍情況從而造成道岔失表或者曲線異常，多見于高架車站，也是導(dǎo)致道岔曲線異常的主要因素。

偶發(fā)性故障主要是指道岔瞬時失表后自行恢復(fù)，經(jīng)后續(xù)現(xiàn)場確認未發(fā)現(xiàn)明顯故障點，僅能做預(yù)防性處理的故障。

監(jiān)測系統(tǒng)誤報主要指道岔監(jiān)測設(shè)備因軟件參數(shù)問題，例如道岔動作曲線正常但監(jiān)控設(shè)備無表示[3]，導(dǎo)致系統(tǒng)誤判道岔出現(xiàn)問題的故障。

道岔異物侵限主要指外來物體遺落岔區(qū)，導(dǎo)致道岔轉(zhuǎn)轍過程中因受到異物影響而發(fā)生道岔四開等情況。

信號軟件錯誤主要是指中央或車站ATS 系統(tǒng)發(fā)生錯誤，無法對現(xiàn)場道岔發(fā)布動作指令，從而導(dǎo)致道岔出現(xiàn)失表，此問題多見于3 號線ATS 設(shè)備。

2.2 各線路故障情況分析

通過對各線路道岔故障事件總數(shù)上看，全路網(wǎng)發(fā)生道岔故障次數(shù)前3 的線路分別為16 號線、11 號線以及8號線，分別達到了367 起、325 起以及108 起。除14 號線外，其余線路均發(fā)生過道岔故障事件，其中，16 號線以及11 號線高架車站發(fā)生的道岔故障數(shù)遠高于其他線路，如表2 所示。

表2 各線路道岔故障匯總表

通過對各線路車站道岔故障總數(shù)的進一步分析，可以發(fā)現(xiàn)，線路折返站、車場接軌站以及“Y”字形線路接口站的道岔動作頻次遠高于非常用道岔車站的道岔，因此，上述車站道岔發(fā)生故障的概率也高于其他非常用道岔車站，如圖2 所示。

圖2 各線路道岔故障匯總圖

2.3 各類型車站情況分析

從車站類型分布上看，在發(fā)生過道岔故障的車站中，地下車站達到93 座，占所有故障車站總數(shù)的64.14%，而在故障總數(shù)上，高架車站發(fā)生的故障總數(shù)達到939 起，占所有故障總數(shù)的68.89%。通過車站總數(shù)與故障總數(shù)的比值看，高架車站的故障比達到了1 ∶21.3，遠超過地面及地下車站的比值，由此可以得知高架車站的道岔發(fā)生頻次較高，且存在重復(fù)發(fā)生故障的情況，如表3 所示。

表3 不同類型車站故障情況匯總表

2.4 故障發(fā)生時段與影響分析

根據(jù)道岔故障發(fā)生的時段不同，可以分為非運營時段、高峰時段（7:00—9:00 以及17:00—19:00）以及平峰時段等3 個時段。各時間段發(fā)生的道岔故障總數(shù)分別為228 起、1 019 起以及118 起。

2017—2021 年間，上海地鐵路網(wǎng)發(fā)生因道岔造成的5 min 晚點事件51 起，其中非運營時段發(fā)生1 起、高峰時段發(fā)生20 起、平峰時段發(fā)生30 起。通過對51 起5 min 晚點事件發(fā)生的時間進行對比可以發(fā)現(xiàn)，高峰時段雖然僅發(fā)生20 起5 min 晚點事件，但是5 min 晚點事件數(shù)與道岔故障數(shù)的比值達到了1 ∶5.9，即平均每發(fā)生5.9 次道岔故障就會造成1 次5 min 晚點事件，其比值遠高于平峰時段1 ∶33.97 以及非運營時段1 ∶226 的比值，由此可以得知高峰時段發(fā)生道岔故障對運營的影響較大。

在51 起5 min 晚點事件中，發(fā)生2 起以上的車站數(shù)達到了12 座，占所有發(fā)生道岔故障的車站總數(shù)的37.5%，除5 號線金平路站外，其余車站均為各線路常用折返站、Y 字形線路接口站或者線路出入庫接軌站，且多數(shù)都為線路一級或者二級道岔，其中，8 號線延吉中路站共發(fā)生5 min晚點事件5起，為全路網(wǎng)最高，如表4所示。

表4 5 min 晚點事件統(tǒng)計表

3 優(yōu)化措施建議

3.1 優(yōu)化道岔等級編制標準

建議對道岔轉(zhuǎn)轍機及控制設(shè)備等級標準進行優(yōu)化，在現(xiàn)有等級編制標準的基礎(chǔ)上，可設(shè)置動態(tài)閾值并進行年度更新，當某一副道岔在一個周期年內(nèi)因故障造成過1次及以上的5 min 晚點事件或者年度故障數(shù)量總數(shù)超過設(shè)定標準，可向上提升一個道岔等級標準；為提高道岔供電聯(lián)檢的周期頻次提供依據(jù)，當該道岔在下一整年中未觸發(fā)動態(tài)閾值，可降低一個道岔等級直至恢復(fù)為原道岔等級。

3.2 開展故障道岔專項整治

對于線路常用的重要道岔，在進行日常維護保養(yǎng)的同時，建議對道岔的使用壽命及道岔本體情況進行定期檢測，對于存在安全隱患，且可能對線路運行造成重大影響的一級、二級道岔，可通過制定專項方案并開展道岔轉(zhuǎn)型整治等手段，通過對零部件定期更換或者道岔整體更換，排除道岔故障隱患。

3.3 提升道岔處置能力

建議制定手搖道岔作業(yè)標準化作業(yè)時間，對現(xiàn)場人員走行、手搖道岔作業(yè)等各環(huán)節(jié)的作業(yè)時間進行標準化制定，并通過開展專項演練，提升道岔故障的處置能力，優(yōu)化作業(yè)效率。

針對液壓型道岔，通過配備手板軸設(shè)備，提高手搖道岔作業(yè)的效率，在高峰時段，可通過在重要折返站配備通號及工務(wù)人員進行保駕，提升故障發(fā)生時的響應(yīng)效率。

3.4 做好極端天氣下的道岔維護預(yù)案

制定極端天氣下的道岔維護專項預(yù)案，并建立應(yīng)急施工隊伍，當預(yù)判極端天氣可能對線路道岔造成影響時，及時對線路夜間施工作業(yè)進行調(diào)整，通過岔區(qū)覆蓋防雨雪布、現(xiàn)場掃雪、道岔涂油等作業(yè)，及時排除惡劣天氣可能導(dǎo)致的道岔失表或曲線異常等故障。

3.5 提升道岔技術(shù)防范手段

提升智能化運維程度，通過對道岔動作過程的全周期觀察及后臺實時檢測，對存在異常情況進行分析和報警，為道岔故障判斷提供數(shù)據(jù)分析。

通過研究高架地面線路岔區(qū)加裝防雨雪頂棚、岔區(qū)滑床板自動涂油器、線路道床整改等方式，減少道岔可能因惡劣天氣、線路振動等外部因素導(dǎo)致故障發(fā)生的概率。

4 結(jié)語

隨著上海地鐵路網(wǎng)里程突破800 km，道岔故障事件的總體數(shù)量呈上升趨勢，只有通過不斷分析數(shù)據(jù)、查找問題根源并不斷優(yōu)化對策，才能確保將道岔故障的頻次和數(shù)量控制在一定水平，從而提高設(shè)備運行可靠度。