簡談道岔轉轍設備的防水技術改進

謝博才，何建峰

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

1 概述

轉轍機、密貼檢查器主要用于鐵路電氣集中站場，轉換、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指示。轉轍機、密貼檢查器作為鐵路信號系統的基礎執行單元，直接影響鐵路信號系統的穩定性、可靠性，在鐵路信號系統中起到至關重要的作用。在鐵路線路實際運用中，轉轍設備機內進水、進潮氣會引發機內設備銹蝕、部件卡阻、導電部件性能下降、絕緣部件絕緣性能降低等問題，從而造成設備故障。本文系統分析轉轍設備的主要進水部位及原因，提出提高轉轍設備防水的技術措施，并闡述了轉轍設備防水技術的發展方向。

2 轉轍設備進水原因及危害

2.1 主要進水部位及原因

轉轍機、密貼檢查器進水部位主要在設備對外部的接口、動作桿件、零部件結合部位等。

設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，實際運用中設備存在接口處進水的問題。

動作桿件主要有動作桿、檢測桿等，轉轍設備動作桿件需要不斷做伸出、拉入的往復運動。動作桿件長期往復運動、受列車的沖擊振動，會導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內。另外，外鎖閉道岔配屬轉轍機的單法蘭接口、雙檢測桿結構，也是轉轍機防水的薄弱環節。

零部件結合部位是指部件組裝、封蓋的結合部接觸面，通常采用橡膠密封條或防水密封膠等來防水。在實際運用中，轉轍設備機蓋的經常開啟及密封不良，易導致潮氣或水進入機內。同時，各結合部位的密封條、密封膠存在老化等問題，也能引起轉轍設備密封不良進潮氣、進水的問題。

2.2 進水危害

轉轍機、密貼檢查器是機電一體化設備，其內部有機械傳動機構、有絕緣性能和導通性能要求的電氣部件。設備進水、進潮氣后，在機內形成高濕環境，易引發機內機械部件銹蝕，影響部件的質量及強度。銹蝕產生的渣體，還可能導致機械運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擊穿短路等問題；接點、線卡等銹蝕易導致接觸電阻增大或接觸不良，影響設備的正常運行。因此，轉轍設備進水將嚴重影響整機的安全運用及使用壽命。

3 轉轍設備防水

減少轉轍機、密貼檢查器機內進水、進潮氣，是設備維護單位和設備生產商需要持續攻關的課題，目前，普遍采用以下措施。

3.1 加強日常維護檢查

加強轉轍機日常維護，避免在雨天或濕度較大的天氣長時間打開機蓋；定期對轉轍機、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；日常維護檢查各零部件、易進水部位密封圈的完整性，避免部件破損、老化、硬化引起機內進水。

3.2 機內使用除濕材料

機內已進潮氣或者長期陰雨的時節，可在機內放置吸濕板、防潮包等，一定程度上可以緩解機內的高濕環境。另外，在設備的機殼上增設通風裝置，利用空氣對流原理可排出機內潮氣。

3.3 機外防護措施

轉轍機、密貼檢查器動作桿件是進水防護的薄弱部位，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內，因此宜在動作桿件接口部位采取外部防水措施。

1）普速及高速鐵路側線轉轍設備機外防水

目前，普速鐵路道岔、高速鐵路側線道岔轉轍設備均采用鋼板或SMC材質的防水罩，如圖1所示。

圖1 普速及高速側線轉轍設備防水罩Fig.1 Waterproof shield for switching equipment of tranditional speed and high speed side line

該結構防水罩結實，耐踩踏，對轉轍設備起到較好的防水防塵作用。

2）高速鐵路正線轉轍設備機外防水

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

風琴式防水罩采用柔性橡膠材料、整體套入式結構，設備維護時也無需整體拆卸。

雨刷式防水罩采用刮雨器原理，安裝于轉轍機的機殼部位，對轉轍機桿件伸出端進行局部防護。

4 轉轍機、密貼檢查器防水技術改進

針對現場對轉換設備防水性能要求的逐漸提高，提高設備源頭的標準、質量，從而減少機內進水帶來的問題是各部門一直關注、研究的重點課題。經過近幾年的探索研究，各部門對轉轍設備做了一些有效的技術改進，同時也明確了整機防水性能的研究方向。

4.1 轉轍機桿件接口密封結構改進

提高桿件的防水能力一直是各研制單位的改進目標，既有桿件處防水采用堵孔圈和防塵圈結構，防塵圈充滿機油后能降低機內進水的幾率，但現場實際應用效果不佳。經技術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入機內。同時，特殊造型的密封圈唇形結構，可以很好地將桿件動作時帶入的水刮除。安裝結構上優化了防塵圈安裝位置，并在方孔套底部設置導流槽，利于將刮除的雨水排出。改進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

既有線大量使用的JM-A型密貼檢查器表示桿為方形結構，防塵圈為毛氈結構。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型密貼檢查器進行了部分改進：1）表示桿由方形改為圓桿結構，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。同時增設了導向帶，可起到對桿件定位、潤滑作用。3）導向套與殼體安裝面增設O型圈實現端面密封，防止結合面出現進水問題。經現場驗證，改進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Fig.5 Improvement of the exsiting waterproof performance of point detector

4.3 轉轍設備防水技術的發展

隨著鐵路運輸對轉轍設備安全性能的要求越來越高，提升設備防水性能、減少設備故障越來越緊迫，尤其在多雨水地區，轉轍設備浸水情況時有發生，由于加裝特殊密封圈的方式只能防止桿件四周進水，但對于單法蘭口，分動檢測桿貼合結構，兩根檢測桿中間的結合縫防水難度很大。這就要求研究改進防水性能更好、穩定性更高的轉轍設備，所以密封型轉轍設備是技術發展的方向。

密封型轉轍設備主要解決的問題如下。

圖2 風琴式防水罩Fig.2 Organ type waterproof shield

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

圖4 轉轍機防水性能改進Fig.4 Improvement of waterproof performance of point machine

1）由于現有轉轍設備的桿件全為方形結構，沒有成熟的密封解決方案。圓形桿件的密封技術已在液壓領域有較為成熟的應用，因此密封型轉轍設備桿件宜將現有方形桿件優化為圓桿結構，如圖6所示。

圖6 動作桿結構改進Fig.6 Optimization of throw rod structure

2）同時需要解決轉轍機分動檢測桿兩根檢測桿結合縫無法進行防護的難題，就需要對轉轍機分動檢測桿的現有結構進行優化，宜將現有單法蘭接口、雙檢測桿結構進行分離設計，如圖7所示。

圖7 檢測桿結構改進Fig.7 Improvement of detecting rod structure

3）轉轍設備各處零部件結合部位應合理設置防水結構。尤其是有孔、軸及較大結合面處應考慮設置防水結構，減少零部件結合部位縫隙處進水的可能。

4）除上述密封結構優化外，對密封圈或密封膠在選型上除了考慮達到防護性能的安裝結構外，材質性能也是極其重要的。轉轍設備使用范圍廣，環境較為惡劣。在密封材料選型上，應充分考慮材質的耐高低溫性能。密封材料在高溫或低溫時不應增加桿件運動的動作阻力，避免造成桿件運動卡阻等次生問題。同時，考慮到轉轍設備桿件長期往復運動的特殊工況，密封材料應具有良好的耐磨損性能。再次，密封材料應具有良好的耐油性能、耐老化性能，較長的使用壽命。

綜述，在桿件處密封設計，應做好密封結構的設計同時，優化密封材料的選型也是十分有必要的。并應考慮到轉轍設備密封件后期的可維護性，結構設計及材料選型應方便現場維修更換。

5 結語

轉轍設備是鐵路信號系統中重要的組成部分，通過分析轉轍機、密貼檢查器進水的關鍵部位及原因，采用合理的防水措施，可有效減少設備故障。轉轍機、密貼檢查器在防水性能提升方面不斷發展，并取得了階段性的成果，下一步提升轉轍機、密檢器整機防護性能達到IP66級或IP67級是主要攻關研究方向。