ZD6轉轍機雙機牽引單開道岔問題的探討

居蔭忠

（天津鐵路信號有限責任公司，天津 300300）

1 概述

ZD6系列轉轍機中的E型機和J型機通常作為雙機牽引50、60 kg/m等型號固定轍叉普通單開道岔使用，用于牽引道岔的第一和第二牽引點，以牽引60 kg/m AT-12號道岔使用較多。根據用戶反映，在雙機牽引單開道岔使用中，出現轉轍機接點反彈斷表示現象，即道岔轉換到位，轉轍機在自動開閉器切斷電源后，新表示剛接通動接點回轉表示又斷開，影響行車。本文對此問題產生的緣由進行分析，探討解決方案。

2 問題分析

2.1 轉轍機牽引力分析

最初ZD6-E型轉轍機為單機配合轉換鎖閉器牽引單開道岔使用，設計牽引力較大，后來改為與J型機配套雙機牽引單開道岔。ZD6-E型和ZD6-J型轉轍機設計額定轉換力為5 880 N，兩種型號轉轍機使用相同的減速器和電機，設計的減速器減速比較大為403：1，使其能夠轉換輸出足夠的牽引力。ZD6-E型轉轍機的鎖閉齒輪分度圓直徑為80 mm，ZD6-J型機的鎖閉齒輪分度圓直徑為70 mm，在額定轉換力同是5 880 N時，ZD6-E型機需要電機輸出扭矩和輸出功率要比ZD6-J型機大10%左右，因此，設計電機的參數指標是按照滿足ZD6-E型機電氣特性指標要求，即滿足ZD6-E型機單機額定轉換力5 880 N，工作電流≤2 A。ZD6-J型機鎖閉齒輪分度圓直徑相對小，相同工作電流時，J型機要比E型機的牽引力更大。

2.2 道岔負載分析

經現場對接點反彈的轉轍機進行測試，雙機牽引時轉轍機動作電流一般只有0.6～0.5 A，最小動作電流0.45 A，最大動作電流0.9 A，第二牽引點ZD6-J型機的動作電流普遍較小，動作電流小表明道岔負載輕。對轉轍機牽引負載進行測試，ZD6-J型機負載為1 000 N時，動作電流為0.6 A，負載1 500 N時，動作電流0.75 A；ZD6-E型機負載為2 000 N時，最大動作電流0.95 A。根據測試，第一牽引點道岔負載阻力不大于2 000 N，第二牽引點道岔負載阻力不大于1 500 N。

2.3 轉轍機牽引力與道岔負載對接點反彈的影響

ZD6系列轉轍機采用的直流電機具有軟特性，即電機的轉速與轉距能夠隨負荷輕重自動進行調整變化。當電機負載加重時，電樞轉速降低，反電動勢減小，電樞電流和激磁磁場一起增加，轉矩加大，電機以低速運轉；當電機負載減輕時，電樞轉速加快，反電動勢增大，電樞電流和激磁磁場一起減少，轉矩減小，電機高速運轉。

ZD6-E、ZD6-J型機是大牽引力轉轍機。由于道岔負載輕，轉轍機轉換動作電流小，電機負載小轉速會升高動量增大，電機和傳動系統的慣性能量大，在使用中如果減速器摩擦連接器調整過緊使摩擦電流升高，摩擦帶夾板對減速器內齒輪固定力增大，轉轍機轉換到位電機斷電后，電機和傳動系統的巨大慣性能量不能由摩擦連接器的摩擦轉動而吸收釋放，在主軸上的止擋拴碰撞底殼上的止擋樁后，剩余能量使主軸傳動系統向相反的方向往回轉動，電機轉速越高，反轉力越大，主軸回轉解鎖，使接通的表示電路又斷開，造成接點反彈斷表示故障。

3 解決方案探討

針對轉轍機牽引力相對較大，所牽引單開道岔負載阻力較小，產生接點反彈問題，從改進轉轍機牽引力方面進行研究，探討解決方案。

3.1 減小轉轍機牽引力指標

根據《道岔轉換設備安裝技術條件（暫行）》（運基信號[2010]386號）中8.4規定：兩點及三點牽引內鎖閉單開道岔轉轍機額定牽引力應為2 500 N和4 500 N兩種。即第一牽引點可使用2 500 N牽引力轉轍機，第二牽引點和第三牽引點使用4 500 N牽引力轉轍機型。與ZD6的E型和J型雙機牽引相同型號單開道岔的ZD9系列轉轍機使用的雙機ZD9-C型機和ZD9-D型機，額定牽引力分別為2 500 N和4 500 N，這種配置已實際應用，比較成熟可行,用于雙機牽引60 kg/m AT-12號固定轍叉單開道岔牽引力滿足要求。因此，ZD6用于雙機牽引普通單開道岔的轉轍機可相應減小額定牽引力設計指標與道岔負載相匹配。

單開道岔尖軌為彈性可彎的，轉轍機牽引力過大，一旦在兩牽引點之間有異物夾在尖軌與基本軌中，有可能造成尖軌彎曲變形兩端密貼而中間出現過大間隙威脅行車，轉轍機牽引力減小可防止尖軌彎曲變形現象。

3.2 降低牽引力方案

在現轉轍機結構基礎上，減小減速器減速比可降低轉轍機額定牽引力。現ZD6-E型機和ZD6-J型機所使用減速器的第一級齒輪減速比為118：12，第二級行星齒輪減速比41：1，總減速比403:1。將減速器第一級齒輪減速比改為114：16，第二級減速比不變仍是41：1，總減速比為292：1，即與ZD6-F型機減速器的減速比相同，ZD6-F型機是ZD6系列轉轍機中的成熟產品，額定牽引力為4 500 N，使用此種減速比的減速器可保證第二牽引點轉轍機額定牽引力指標達到4 500 N。為保證道岔轉換的同步性，第一牽引點轉轍機也采用相同減速比的減速器，即與ZD6-K型機配置相同，ZD6-K型機額定牽引力3 500 N，實際牽引力大于3 500 N。

在牽引同型號道岔負載力不變的情況下，轉轍機減速器減速比值減小后，相對電機負載加大了轉矩增大，動作電流會增大。根據直流電機特性，相應電機轉速將降低，電機與系統慣性動量會減小，反彈幾率將減小。

4 測試分析

4.1 試驗測試

用ZD6-E型轉轍機和ZD6-J型轉轍機分別組裝減速比403：1和減速比292：1兩種減速器，進行對比試驗測試，其中將摩擦（故障）電流調整在2.0～2.5 A范圍內。ZD6-J型轉轍機和ZD6-E型轉轍機試驗測試結果如表1、2所示。

4.2 測試結果分析

1）裝配減速比292：1減速器的ZD6-J型機牽引負載4 500 N時，動作電流、轉換時間指標滿足要求；

2）裝配減速比292：1減速器的ZD6-E型機牽引負載4 500 N時，動作電流近2 A，牽引負載4 000 N時動作電流、轉換時間指標滿足要求，牽引負載遠大于2 500 N，滿足使用，可靠性高。

3）根據測試數據比較，在相同負載條件下，裝配減速比292：1減速器的轉轍機比裝配減速比403：1減速器的轉轍機動作電流增大0.15～0.45 A，相應電機的轉速每分鐘降低1 000轉，電機轉速降低，轉動慣量減小。

通過試驗測試得出：采用減速比292：1減速器配置的轉轍機，在動程不變時，可保證第一點轉轍機牽引力4 000 N，保證第二點轉轍機牽引力4 500 N，轉換時間相對減短，滿足使用要求。

表1 ZD6-J型機測試比較

表2 ZD6-E型機測試比較

5 結語

本文探討了在滿足使用要求條件下，合理設計ZD6雙機牽引60 kg/m-12號固定轍叉單開道岔轉轍機的額定牽引力指標，提出探討建議：可增加ZD6系列不同轉換力配置的轉轍機機型，采用合適的減速器，使轉轍機牽引力與道岔負載相匹配，避免能量過剩較大，減小電機和系統慣性動量，可以解決接點反彈斷表示問題，保證行車安全。

[1]運基信號[2010]386號 道岔轉換設備安裝技術條件（暫行）[S].

[2] TB/T1477-2005 ZD6系列電動轉轍機[S].

[3]徐文虎.ZD6轉轍機接點反彈問題的分析與處理[J].鐵路通信信號工程技術，2013，10（2）：88-90.