南京地鐵一號線S700K型道岔設備的故障分析

吳騰云

摘要：介紹在南京地鐵一號線應用的S700K型道岔設備的原理、轉轍機的動作電路和表示電路原理，以及室內外設備的整體控制電路，結合實際案例分析在實際生產工作中出現的三種主要道岔故障的處置方法，最后總結道岔故障的處置經驗。

關鍵詞：S700K電動轉轍機;系統電路;道岔故障

0引言

在南京地鐵已經開通的十條地鐵線路中，S700K型道岔設備是應用最多也是最主要的道岔設備。南京地鐵一號線，主要采用的是針對中國地鐵設計的S700K-C型道岔設備，其模塊化的設計思路，使得電路簡單，維護方便，故障率低，性能優越。但是在實際應用中，仍然會出現一些故障，值得技術人員進行深一步的探究，以便更好的保障設備安全及人身安全，從而穩定地鐵的運營，保證市民出行的高效便捷。

1.S700K電動轉轍機工作原理

1.1 ?S700K電動轉轍機的結構

S700K電動轉轍機從結構上可以分為五大塊：外殼保護模塊、動力傳動模塊、檢測和鎖閉模塊、安全保障模塊以及配線接口模塊。

外殼保護模塊包括：鑄鐵底殼、鋼制機蓋、動作桿套筒、導向法蘭和導向套筒。

動力傳動模塊包括：三相電機、齒輪組、保持連接器、摩擦連接器、動作桿和滾珠絲杠。

檢測和鎖閉模塊包括：叉形接頭、速動開關組、指示標、檢測桿以及鎖閉塊和鎖舌。

安全保障模塊包括：開關鎖、遮斷開關、連桿和搖把兒孔擋板。

配線接口模塊包括：接插件插座和電纜密封裝置。

1.2 ?S700K電動轉轍機的傳動原理

接收轉換信號→電動機啟動，開始做旋轉運動→中間齒輪連動旋轉→齒輪帶動摩擦連接器運動→滾珠絲杠轉動，帶動滾珠絲杠螺母運動→旋轉運動轉變為直線運動→滾珠絲杠螺母的直線運動推動操縱板→操縱板將鎖閉塊頂入，同時切斷原表示電路→鎖舌縮入→操縱板繼續運動，并與保持器連動→保持器通過作用在動作桿上的保持力，帶動動作桿移動→電動機被切斷，停止轉動→原縮入的鎖閉塊伸出，同時接通新的表示→相應的鎖舌彈出→發出動作完成指令【1】。

從接收轉換信號到切斷原表示電路，這個過程屬于原表示電路由接通狀態被切斷，先斷開表示，后機械解鎖。鎖舌縮入這個動作為解鎖。操縱板運動到電動機被斷電停止這個過程，是轉換的過程。原縮入的鎖閉塊伸出到整個動作完成，這個過程屬于鎖閉并接通新的表示電路，先機械解鎖，后接通表示電路。

2.S700K電動轉轍機室外部分表示電路與道岔轉換

2.1道岔從右位轉到左位

1）圖1為道岔在右位時，轉轍機內部的電路圖。道岔在右位狀態時：

速動開關的接點A組、B組頂起，接通下層的接點A3—A4和B3—B4;同時，速動開關的接點C組、D組是落下的狀態，則接通上層的接點C1—C2和D1—D2。

2）啟動初始：

室內設備接收到道岔轉換命令后，轉轍機將從表示電路切換到動作電路。室內設備通過1、2、3、4端子輸出交流380V電壓，其中4端子是N端，而1、2、3端子分別對應L1、L2、L3的三相。此時，2、3端子間電壓為380V，1、4端子間為220V，而室外電路沒有變化，但電機開始轉動。

3）轉換道岔的過程：

電機轉動帶動傳動裝置使速動開關C組、D組接點被頂起，此時速動開關狀態為：速動開關接點A組、B組是頂起的，接通下層接點A3—A4和B3—B4，同時速動開關接點C組、D組也是頂起的，接通下層接點C3—C4和D3—D4。這時，電機為Y型連接，1、2、3端子之間分別為交流380V，電機實現轉動，道岔開始動作。

4）道岔轉換結束：

道岔動作完成之后速動開關A組、B組接點落下來，此時速動開關狀態為：速動開關接點A組、B組落下，接點接通上面接點A1—A2和B1—B2;速動開關接點C組、D組頂起，接點接通下面接點C3—C4和D3—D4。室內設備切換電路動作，切斷交流380V的電源，之后接通直流60V的表示電源，從而給出道岔左位表示，此時道岔右位到左位轉換完畢。

2.2 道岔從左位轉到右位

道岔在左位狀態時，速動開關接點A組、B組落下，接通上層接點A1—A2和B1—B2;于此同時速動開關接點C組、D組頂起，接通下層接點C3—C4和D3—D4。啟動初始狀態時，室外電路在左位表示電路狀態。然后轉換道岔的過程與上面右轉左相同。道岔轉換結束后，速動開關動作接通右位表示。

3 ?S700K型道岔設備系統電路

3.1 系統模塊的電路連接

S700K型道岔設備模塊化設計，結構簡單清晰如下圖：

其中，STEKOP模塊的功能與信號機的大致相同。DEWEMO板件主要是從STEKOP板件接收控制命令，從而直接控制室外轉轍機來轉換道岔，且可監督道岔的位置并傳送回STEKOP板件。同時，接收從STEKOP板送來的位置命令。轉轍機采用三相交流電，依據STEKOP的命令轉換道岔，并且能夠實現正轉和反轉【2】。

3.2 室內外電路連接

由圖3可以看到室內外連接端子、STEKOP板和DEWEMO板端子連接詳情，在發生電路故障時，可根據電路圖對故障點進行排查。

室外轉轍機部分使用三相交流電，三相交流電機旋轉方向與A、B、C三相的排列順序一致。當A、B、C三相順時針排列時，電機順時針旋轉，反之亦然。交流電機的啟動方式有兩種：三相交流電機的Y型連接啟動、單相交流電機的輔助啟動。三相交流電機啟動后可以進行斷相旋轉。

4.S700K型道岔設備故障分析

4.1 分析S700K型道岔設備三種故障現象類型

根據故障現象來分，S700K型道岔設備故障可以大致分為道岔長閃故障、道岔短閃故障和道岔灰顯故障三類。

1）道岔長閃故障

S700K道岔長閃故障指在LOW機、HMI上，岔后兩個方向的光帶閃動黃色、綠色或者灰色的光帶，閃動的光帶長度較長。道岔區段有進路、沒有進路以及列車占用的三種情況下，岔后兩個方向的光帶顏色分別不同。

案例：2016年10月31日22點31分，1號線邁皋橋D1604道岔長閃。經故障分析后，進行擠岔恢復操作無效，判斷是電路問題。經排查后更換接點組恢復。使用電阻法測量遮斷開關節點，2、3、6組節點接觸不良，更換后故障恢復。

故障分析：當發生道岔長閃故障時，要確認道岔區段是否有車輛停留或者經過。如果有車子經過，則要去現場查看道岔是否擠岔。如果沒有擠岔，則進行擠岔恢復操作。如果沒有車子經過也進行擠岔恢復操作。如果擠岔就此恢復，則進一步排查速度開關組及根據圖3電路圖排查故障點。如果沒有恢復，則參照圖1檢查轉轍機內部電路。如果是道岔尖軌被擠，則檢查擠岔道岔的轉轍機及受損部件，更換轉轍機或受損部件。

2）道岔短閃故障

S700K道岔短閃故障指在LOW機、HMI上，岔后兩個方向的光帶閃動黃色、綠色或者灰色的光帶，閃動的光帶長度較短。道岔區段有進路、沒有進路以及列車占用的三種情況下，岔后兩個方向的光帶顏色分別不同。

案例：2018年7月17日8：24分，一號線D1605道岔短閃故障，室內查看DEWEMO燈位顯示異常。重啟STEKOP板后故障暫時恢復，之后D1605再次發生短閃，DEWEMO燈位顯示仍然異常。更換D1605 DEWEMO板件后故障未恢復。之后室外測量發現速動開關組D3-D4接點不通，隨后更換速動開關組，更換完畢后測試接點導通正常。重啟STEKOP板后D1603、D1605卻發生了長閃故障，更換STEKOP板后操作擠岔恢復，此時D1603恢復，D1605短閃且有繼電器故障報警。再次重啟STEKOP板，D1605恢復正常。分析該道岔第一次發生短閃故障時，檢查室外接線無異常，測量電路導通正常，重啟板件后恢復。第二次發生故障時重啟板件無效，DEWEMO燈位顯示一路表示燈異常狀態。測量發現速動開關組D3-D4接點不通，判定該道岔速動開關組故障，更換速動開關組。但是由于D1603/D1605由同一塊STEKOP板控制，更換并重啟STEKOP板導致D1605短閃，再次重啟STEKOP板設備恢復正常

故障分析：當發生道岔短閃故障時，先排除是不是道岔卡缺口。如不是卡缺口，則轉換道岔確認是否左右位指示燈都亮，如有一邊無指示燈，則判定是室外設備故障，根據圖1排查室外電路的問題，同時排查是否室外有其他卡阻。如兩邊都無表示，手搖道岔觀察道岔是否能轉換到位，如果轉換不到位則判定是室外部分故障。如手搖道岔可以轉換到位，則檢查DEWEMO板是否有位置表示燈，有指示燈則重啟STEKOP板件;DEWEMO板無指示燈則需要在分線架拔掉防雷測兩路電壓是否正常。假如是電壓的問題，則更換DEWEMO板件之后進一步檢查DEWEMO至終端架的電路是否存在問題。如電壓是正常的，檢查1至4線電氣特性是否正常。如電氣特性正常，再檢查防雷模塊及線路端子。如不正常，則依次檢查電纜盒、插頭座、遮斷開關、速動開關組、防雷等道岔表示回路是否存在斷點，以及檢查電機線圈是否混線、接地。逐一排查后，設備仍舊沒有恢復正常則考慮更換轉轍機。

3）道岔灰顯故障

S700K道岔短閃故障指在LOW機、HMI上道岔光帶呈灰色。

案例：2012年4月1日09：45分，D1401道岔灰顯。可能存在的問題有：一、供電電源問題，DSTT機柜板件工作電源60V存在問題;二、板件問題，2塊板卡同時性能下降造成故障;三、道岔信息在傳遞到聯鎖過程中出現問題，具體需檢查邁皋橋-南京站OLM問題;四、邁皋橋聯鎖SICAS BUMA5板卡負責接收道岔信息，出現故障。查看LOW機報警，發現STEKOP板顯示錯誤，發現室內道岔STEKOP板死機，初步判斷為D1401道岔控制模塊STEKOP板死機，重啟后恢復正常。

故障分析：S700K道岔在LOW機、HMI上出現道岔灰顯現象，如果是單個道岔灰顯，則查看STEKOP板顯示狀態，確認DEWEMO板有燈位表示、并確認STEKOP板電源5V電源正常，此時重啟STEKOP板，重啟無效則更換STEKOP板。如果是站內多個道岔灰顯，則判定是電源或者主機的問題。依次查看電源屏DSTT電源模塊狀態、DSTT機柜內電源模塊、檢測板、SICAS機柜對應的BUMA板、OLM狀態、尾纖和PROFIBUS狀態等。

4.2 S700K型道岔設備故障總結

南京地鐵一號線S700K道岔設備故障，大多是由板件死機、接點接觸不良、異物卡阻等原因造成。板件死機主要是指STEKOP板、電源板、檢測板、BUMA板等死機，這就要求技術人員平時關注板件有無異常，對使用壽命到期、性能不穩的板件及時更換。接點接觸不良主要指速動開關組、遮斷開關、室內外線頭等接觸不良，對這類接點設備定期檢測及時更換以減少此類故障發生。異物卡阻主要指室外轉轍機卡缺口、道岔鋼軌內有異物等，平時道岔維護時及時清理異物，保持室外道岔設備的干凈清潔。

5 ?結語

雖然S700K道岔設備模塊化的設計使得電路結構簡單，技術維護人員在處理實際的地鐵道岔故障過程中，還需要根據現場情況，結合電路結構知識和道岔電路原理，進一步強化在實際生產過程中處置故障的技能，提高處置故障的效率。

參考文獻

[1] 胡湘洲，宋戈文. 西門子S700K型道岔監控電路故障分析 [J]. 城市軌道交通研究，2009（9）：79.

[2] 涂海燕，劉詩雄. S700K轉轍機的原理及故障處理探究[J]. 湖北農機化，2019（24）：154.