轉轍機振動試驗

謝志明 田文禮 周波 李鏐潤

摘要：以轉轍機的振動試驗作為切入點，驗證地鐵電客車對過岔時對道岔的振動影響，并根據試驗結果，探討如何減少轉轍機的振動量從而保障地鐵的安全運營。

關鍵詞：轉轍機;振動試驗;安全運營

1 ?概述

轉轍機做為現代城市軌道交通最重要的信號設備之一，保障著地鐵的安全運營。在行車時轉轍機接收聯鎖指令，使道岔開通直股或側股。電客車經過道岔時沖擊鋼軌，作用力傳導致角鋼，使轉轍機有一個垂直方向的振動。在研究地鐵的道岔故障后發現多數道岔故障原因是由沙爾特寶速動開關組的問題引起的，本文論證分析地鐵電客車經過道岔時引起的轉轍機振動量是否符合要求。

2 ?轉轍機振動測試標準

S700K轉轍機的振動環境試驗就是評估現場環境后將已知的現場振動模擬至振動測試儀上，包含了轉轍機在運輸，安裝以及組成使用過程中的外部振動，從而確定產品能正常使用。在GB/T25338.1-2019《鐵路道岔轉轍機：通用技術條件》中5.19項明確了轉轍機耐震測試的各項要求：轉轍機低頻掃頻范圍為10Hz～38Hz，位移全振幅為2.5mm;高頻掃頻范圍為38～1000Hz，振動加速度為7.5g。不與鋼軌、軌枕直接連接的轉換設備掃頻范圍為10Hz～500Hz，振動加速度為0.5g。

如表1所示轉轍機在經過振動測試耐久試驗測試后零件不應損壞，電器特性符合產品標準規定。

3 ?沙爾特堡接點組振動測試標準

S700K轉轍機內沙爾特寶S800系列觸頭開關的要求為符合國際電工委員會制定的IEC60947-5-1標準，如圖1。

國際電工委員會制定的IEC60947-5-1標準中，對于震動的要求如下，詳見圖2。

沿著三個垂直軸向方向：

頻率范圍：10Hz-55Hz;

幅度要求：0.5mm;

掃頻持續時間：5分鐘;

共振頻率或55Hz持續時間：三個垂直軸向30分鐘（或總共90分鐘）。

4 ?測試方法

所謂振動量就是體現物體振動強弱程度的量，具體表現為振動位移，振動速度，振動加速度的大小。

振動位移為;

振動速度為

振動加速度為a=A？棕2cos（？棕t+？漬+？仔）

由于在低頻振動場合中加速度的幅值不大所以選取振動位移量參考比較有代表性。電客車在滿載時更能體現道岔振動的實際情況，所以在地鐵運營期間進入軌行區，將振動測試儀安裝在靠近轉轍機的角鋼上。由于轉轍機安裝在角鋼上，角鋼處的振動數據可代表轉轍機的振動數據，測試采用PCM626便攜式震動測試儀，設定儀器測試參數為：

掃頻范圍：0.5-1000Hz;

傳感器靈敏度設置：8mv/um;

測量類型：pk-pk;

測量內容：振幅（振動量）。

傳感器安裝位置為機轉轍機外側短角鋼處，安裝位置如圖3，現場測試如圖4，道岔位置詳見圖5（以下沙西站W2203A機為例），提取測試有效值，并以最高P-P波峰值的振幅作為典型值進行數據分析。

5 ?數據分析

①列車過岔時道岔處于側股時所測得的轉轍機振動數據詳見表2。圖6～圖8是單組轉轍機測試的數據。由測試數據對比可以發現道岔開通側股時電客車車速一般在20km/h左右，轉轍機所測得的振動幅度最高在0.365mm（下沙江濱W2819B機）。

②列車過岔時道岔處于直股時所測得的振動數據詳見表3。圖9～圖15是單組轉轍機測試的數據。地鐵運營時開通直股的情況較多，當道岔開直通股時電客車車速度明顯要高于側股，速度均在50km/h-70km/h。振動測試數據可以看出速越高測得的振動數據也相對越大。最大振幅0.237mm。

6 ?振動試驗結果分析

轉轍機是地鐵運營最重要的基礎設備之一，電客車通過道岔時，轉轍機受到沖擊力的影響產生振動。在震動測試前查閱相關行業及國家標準，對比發現國標GB/T25338.1-2019中第5.19條耐震性能滿足低頻掃頻10Hz～38Hz位移振幅2.5mm;國際電工委員會制定的IEC60947-5-1標準中第8.4.2.3項中耐震性能滿足低頻掃頻10Hz～55Hz位移振幅0.5mm。

因此本次測量數據與標準更高的IEC60947-5-1中位置振幅（0.5mm）進行比較。

通過對數據的分析得出如下相關結論：

①S700K轉轍機震動幅度的大小與道岔開通的方向有關，即道岔處于定位開通直股相對振幅較小，道岔處于反位開通側股相對振幅較大;

②S700K轉轍機震動幅度的大小與列車通過道岔時的速動有關，即列車通過道岔速動越快，轉轍機相對振幅越大，詳見圖16;

③通過對全線8個站10組S700K轉轍機45次有效震動測試，所測振幅最大數據為0.365mm，小于國際電工委員會制定的IEC60947-5-1標準中振幅0.5mm的要求，因此S700K轉轍機在列車通過時產生的震動并不是造成沙爾特堡接點開裂故障的主要原因。

7 ?減小震動建議

為減少過車時的振動，應加強轉轍機緊固件的檢修，保證緊固件作用良好。對故障道岔進行針對性的振動測試，采用降低車速或是提高角鋼勁度系數的方式減少轉轍機的振動量。對于長期開通彎股的道岔，盡量降低行車速度。企業應當定期對轉轍機振動進行測試，如果震動超過設計標準，應聯合軌道等相關專業進行調整，確保轉轍機穩定可靠，電客車安全運營。

參考文獻：

[1]鐵路道岔轉轍機：通用技術條件.

[2]國際電工委員會：電器開關技術標準.

[3]邢力民.道岔轉轍機振動實驗研究 2013.

[4]鐵路地面產品振動試驗方法.