鐵路道岔轉換設備防水通風裝置的研究

楊曉剛，姚 艷

（陜西國防工業職業技術學院，陜西西安 710300）

0 引言

道岔是列車從一股道轉向另一股道的列車換軌設備。道岔轉轍機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。道岔密貼檢查器主要用于檢查尖軌、心軌的密貼和斥離位置狀態。道岔轉轍機和密貼檢查器作為鐵路信號系統的基礎設備，其性能優越穩定與否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。

1 現狀分析

道岔轉轍機和密貼檢查器作為露天使用設備，它們的密封方式不盡相同，但均存在亟待解決的因溫差變化而引起的機蓋內壁出現水蒸氣和水珠（凝露現象）的問題[1]。道岔轉換設備機內的水蒸氣遇冷凝結成水滴附著在機內零件表面，造成機內金屬零部件的腐蝕；更有甚者，水滴附著在機內接點組上，造成接點銹蝕“長霜”，或因氣溫驟降，造成水滴結冰，均可能導致接點系統無法正常通斷，出現道岔無法轉換到位或無法正常檢測道岔所處位置的事故，對鐵路行車安全帶來一定的安全隱患。

為了提高道岔轉換設備運行的穩定性、可靠性，技術人員一直在不斷的研究、試驗，并采用以下措施來降低道岔轉轍機和密貼檢查器機內凝露現象的發生率：

（1）日常維護。增加日常維護次數、縮短維護周期，通過棉紗等吸附材料擦拭機內水珠[2]。

（2）使用干燥劑。在機內的防潮干燥劑，懸掛在機蓋內壁的水珠無法被有效吸附，干燥劑因過車振動在機殼內竄動，易造成機內運動部件卡阻。

（3）使用吸水板。在機蓋內壁上粘貼具有吸附水汽作用的吸水板來解決凝露現象，但因室外環境條件比較差，影響粘貼劑使用壽命，吸水板存在龜裂、掉落的風險。

（4）使用透氣閥。在道岔轉轍機、密貼檢查器側壁設置通用通氣閥來解決凝露現象，現場使用時起到一定的通風作用，但在暴雨等惡劣天氣，容易出現雨水沿通氣孔進入機殼內部的問題，加劇設備內部零部件的銹蝕。

以上措施均在解決設備內部凝露問題上取得一定的成效，但距理想的使用狀態還存在一定的差距。因此，開發一種結構簡單、性能可靠的防水通風裝置是必要的。

2 防水通風裝置設計

以道岔轉轍機和道岔密貼檢查器為研究對象，在保證整機結構和鐵路現場安裝接口不變的前提下設計一種防水通風裝置，防水的同時增加設備透氣性。防水通風裝置如圖1 所示。

圖1 防水通風裝置

（1）結構、原理。防水通風裝置由端蓋、吸水板、防護膜、殼體、密封圈組成。防護膜、吸水板、端蓋依次設置在外殼腔體內，端蓋通過過盈配合壓入殼體外側腔體，防止雨水從通氣板與腔體結合面處進入機內。內側吸水板用來吸附轉換設備動作桿件帶入機內的水氣，以免加速接點組等關鍵部件的銹蝕。外側吸水板用來吸附附著在防護膜上的水珠，以免因吸附環境中的灰塵等而降低防護膜的通氣效果。在殼體與設備安裝結合面、端蓋與通氣板結合面設置有密封圈，防止雨水浸入設備內部。

防護膜用來隔斷液體和灰塵，實現空氣和水蒸氣自由出入設備，以減小凝露現象的發生，保證設備的正常運轉[3]。

（2）材料選擇。防護膜以聚四氟乙烯（EPTFE）經膨化形成的微孔薄膜為核心材料，再輔以阻燃布、網格加強筋等輔材特殊復合而成[4]。

（3）安裝。可通過螺紋連接或軸用彈性擋圈將防水通風裝置固定安裝在道岔轉轍機、密貼檢查器的機蓋側壁或殼體側壁，以保證牢固、可靠。防水通氣閥在機蓋或殼體側壁應成對使用，并對稱布置。安裝過程中應保證防護蓋上的通風口朝下，以免雨水浸入。

3 試驗測試

為了驗證該防水通風裝置的可行性，對安裝了該裝置的一臺密封良好的道岔密貼檢查器進行了試驗測試，具體如下：

3.1 噴水試驗

該試驗目的是在加裝該防水通風裝置后，是否滿足設備的防護等級（IP56）要求，即驗證防水通風裝置的防水密封性能[5]。

（1）試驗方法。在試驗水溫與設備溫差不大于5 K 的情況下，將無包裝、不通電的道岔密貼檢查器在“準備使用”狀態下，放置于試驗臺上，按照6 級防水等級進行強烈噴水試驗：使用噴嘴內徑為12.5 mm 的噴槍，在噴嘴距離外殼表面2.5～3 m 的位置以（100±5）L/min 的水流量全方位向外殼噴水不少于3 min[6]。試驗結束后，將設備外表面水漬擦拭干凈，并打開機蓋檢查設備內部防水透氣裝置周圍是否存在進水現象。

（2）試驗結果。噴水試驗過程中，防水通風裝置周圍未發現進水現象，表明液體無法通過保護膜進入設備內部，即該裝置防水效果良好。

3.2 交變濕熱試驗

該試驗目的是驗證在密閉環境中因環境溫度、濕度變化，設備內部是否會出現凝露現象，即驗證防水通風裝置的通氣性能。

（1）試驗方法。將無包裝、不通電的道岔密貼檢查器在“準備使用”狀態下，按其正常工作位置放于試驗箱內，并將試驗箱溫度調整至25 ℃，之后按照溫度40 ℃、循環5 次的嚴酷等級下進行交變濕熱（12 h+12 h）試驗：在3 h+30 min 之間將溫度從25 ℃±3 k 的室溫提升至40 ℃±3 k，到12±30 min 時開始降溫，并于3～6 h 內降溫至常溫，保持至滿24 h，即完成1 次循環[6]。當完成5 次24 h 循環后結束試驗。在實驗過程中，將濕度保持90%～95%范圍內。試驗結束并恢復2 h 后，檢查設備內部關鍵零部件和機蓋內壁是否存在凝露現象。

（2）實驗結果。交變濕熱試驗結束后，道岔密貼檢查器內部未出現凝露現象，表明水蒸氣可以通過保護膜進入、排除設備，即該裝置通氣效果良好。

4 結束語

試驗測試結果表明，使用該通風裝置后，可實現道岔轉換設備內外的蒸汽互通，有效平衡設備內外氣壓，減小因凝露現象而導致的機內零部件銹蝕，從而保證設備的正常運行，并進一步提高設備的可靠性和使用壽命。因水珠不能通過通風裝置的防護膜，故應進一步提高設備整機的防護等級，以免因密封不良出現機內進水現象。當然，該防水通風裝置可在露天使用的其他電氣設備上推廣使用。