ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)四線制道岔控制電路工作原理探究

田麗艷，王成娟

(1.吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院，吉林長春，130012；2.中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司青島動(dòng)車段，山東青島，266031)

1 引言

眾所周知，列車在鋼軌線路上運(yùn)行，由于線路有分支，才能進(jìn)行轉(zhuǎn)線作業(yè)，道岔使列車從一條線路轉(zhuǎn)換到另一條線路。那么道岔是如何轉(zhuǎn)換的呢？通過轉(zhuǎn)轍機(jī)提供動(dòng)力帶動(dòng)道岔動(dòng)作，轉(zhuǎn)轍機(jī)是道岔的轉(zhuǎn)換鎖閉設(shè)備，使道岔尖軌位置發(fā)生改變并給出道岔狀態(tài)的表示。

目前我國城市軌道交通中使用最為廣泛的是ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)[1]，它是直流轉(zhuǎn)轍機(jī)，由直流220伏電源供電，鎖閉方式為內(nèi)鎖閉。ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)具有A、D、E、J等派生型號，其中，ZD6-A型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)是ZD6系列電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的基本型號，其他型號都是在基本型的基礎(chǔ)上改善發(fā)展起來的。

2 ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)結(jié)構(gòu)

ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、摩擦連接器、自動(dòng)開閉器、移位接觸器、表示桿、動(dòng)作桿、主軸、齒條塊、鎖閉齒輪、殼體等部件組成。ZD6型轉(zhuǎn)轍機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 ZD6型轉(zhuǎn)轍機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1)電動(dòng)機(jī)是轉(zhuǎn)轍機(jī)的核心部件，當(dāng)給電動(dòng)機(jī)通以直流220伏電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪、動(dòng)作桿等一系列裝置，驅(qū)動(dòng)道岔向定位或反位轉(zhuǎn)換。要求電動(dòng)機(jī)必須具備足夠大的功率，以此獲得較大的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)一般采用DZG直流電動(dòng)機(jī)，它是直流、串激、短時(shí)、可逆的電動(dòng)機(jī)，主要由定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、換向器、碳刷、外殼等組成。通過改變電動(dòng)機(jī)定子繞組或者轉(zhuǎn)子繞組的電流方向，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

2)為了得到較大轉(zhuǎn)矩來帶動(dòng)道岔轉(zhuǎn)換，需要設(shè)置減速器進(jìn)行降速。減速器的作用是降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩，完成傳動(dòng)。ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的減速器由兩級齒輪組成。第一級為定軸傳動(dòng)外嚙合齒輪，它是小齒輪帶動(dòng)大齒輪，減速比為103:27。第二級為漸開線內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)式減速器，減速比為41:1，總的減速比為103/27×41/1=156.4。外齒輪有41齒，內(nèi)齒輪有42齒，因此，當(dāng)內(nèi)齒輪做一周偏心運(yùn)動(dòng)時(shí)，外齒輪反方向旋轉(zhuǎn)一齒的角度，帶動(dòng)輸出軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，達(dá)到減速目的。

3)摩擦連接器由彈簧和摩擦制動(dòng)板組成，構(gòu)成輸出軸與主軸之間的摩擦連接。它有兩個(gè)作用：一，保護(hù)電動(dòng)機(jī)，防止電動(dòng)機(jī)突然停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致因電流過大而燒壞；二，吸收轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換過程中尖軌受阻時(shí)，摩擦連接器會(huì)消耗電機(jī)多余的動(dòng)能，防止電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性過大，使內(nèi)部機(jī)件受到撞擊或毀壞。摩擦連接器的松緊可以通過調(diào)整螺母來實(shí)現(xiàn)，調(diào)整過緊會(huì)失去摩擦聯(lián)結(jié)作用，損壞電動(dòng)機(jī)和機(jī)件，過松則不能正常帶動(dòng)道岔轉(zhuǎn)換。標(biāo)準(zhǔn)是1.3-1.5倍的額定電流。

4)啟動(dòng)片作為減速器和主軸的傳動(dòng)媒介，連接輸出軸與主軸，利用其正反兩面相互垂直成“十”字形的溝槽，在旋轉(zhuǎn)時(shí)可自動(dòng)補(bǔ)償兩軸不同心的誤差。同時(shí)，啟動(dòng)片還能夠與速動(dòng)片配合，對自動(dòng)開閉器的動(dòng)作起到控制作用。

5)主軸由主軸套、止擋栓、軸承等部件組成。由輸出軸通過啟動(dòng)片帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸上安裝有鎖閉齒輪，主軸通過鎖閉齒輪和齒條塊相互配合，將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)槠絼?dòng)，通過動(dòng)作桿帶動(dòng)尖軌運(yùn)動(dòng)，并完成鎖閉作用。

6)轉(zhuǎn)換鎖閉裝置由鎖閉齒輪和齒條塊組成，作用是將轉(zhuǎn)動(dòng)化為平動(dòng)，通過動(dòng)作桿帶動(dòng)尖軌運(yùn)動(dòng)，并且轉(zhuǎn)換到位后進(jìn)行內(nèi)部鎖閉。電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)每轉(zhuǎn)換一次，鎖閉齒輪與齒條塊要完成解鎖、轉(zhuǎn)換、鎖閉三個(gè)過程，所以，鎖閉齒輪和齒條塊是轉(zhuǎn)轍機(jī)最核心的裝置。

7)動(dòng)作桿是轉(zhuǎn)轍機(jī)的最后執(zhí)行部件，一端與道岔的密貼調(diào)整桿相連，帶動(dòng)道岔的尖軌運(yùn)動(dòng)，另一端通過擠切削與齒條塊相連。正常動(dòng)作時(shí)，齒條塊帶動(dòng)動(dòng)作桿。擠岔時(shí)，擠岔力超過擠切削的承受能力，擠切削被折斷，使動(dòng)作桿與齒條塊快速分離，避免了轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部機(jī)件損壞。

8)自動(dòng)開閉器相當(dāng)于開關(guān)，由機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與接點(diǎn)開關(guān)系統(tǒng)組成。它可以正確及時(shí)的反映道岔尖軌的位置，并實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)控制和擠岔表示。自動(dòng)開閉器通過表示桿與尖軌相連，表示桿隨著尖軌移動(dòng)，只有當(dāng)尖軌密貼并鎖閉之后，才能接通道岔表示電路，并且斷開道岔轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)?shù)啦肀粩D或者處于四開位置，通過自動(dòng)開閉器的斷開使道岔斷開表示。解鎖時(shí)，由自動(dòng)開閉器的接點(diǎn)斷開原表示電路，接通準(zhǔn)備反轉(zhuǎn)的動(dòng)作電路。鎖閉后，由自動(dòng)開閉器的接點(diǎn)斷開電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作電路，接通道岔表示電路。

9)表示桿與道岔表示調(diào)整桿相連，隨道岔動(dòng)作。表示桿的作用是檢查尖軌是否密貼以及道岔處于定位還是反位[2]。表示桿由前、后表示桿及兩個(gè)檢查柱組成。為確保表示桿正確反映系統(tǒng)的移位，檢查尖軌是否密貼，不密貼時(shí)，自動(dòng)開閉器的檢查柱無法落入缺口，接點(diǎn)轉(zhuǎn)換無法完成，并給出故障表示。當(dāng)自動(dòng)開閉器的檢查柱落入表示桿的缺口之中，接通表示電路。擠岔時(shí)，表示桿被推動(dòng)，頂起檢查柱，從而斷開表示電路。

10)移位接觸器的作用是監(jiān)督擠切削的受損狀態(tài)，當(dāng)?shù)啦肀粩D或擠切削被折斷時(shí)，移位接觸器會(huì)斷開道岔表示電路并報(bào)警。

11)擠切削分為主銷和副銷。兩擠切削將動(dòng)作桿和齒條塊連在一起。正常轉(zhuǎn)換時(shí)，帶動(dòng)道岔運(yùn)動(dòng)。擠岔時(shí)，主、副擠切削先后被切斷，動(dòng)作桿和齒條塊分離，避免轉(zhuǎn)轍機(jī)主要機(jī)件被損壞。

12)安全接點(diǎn)又稱為遮斷器，位于電動(dòng)機(jī)一側(cè)，作用是斷開電動(dòng)機(jī)的電路，保證維修安全。正常使用時(shí)，安全接點(diǎn)接通，檢修時(shí)，安全接點(diǎn)斷開。只有打開遮斷器，才能插入手搖把，通過人工方式轉(zhuǎn)換道岔或者打開轉(zhuǎn)轍機(jī)的機(jī)蓋進(jìn)行檢修。

13)外殼用于固定各部件，防止器件受損壞和雨水、塵土等的侵入。

3 ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)整體動(dòng)作過程

ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)整體動(dòng)作過程包括解鎖、轉(zhuǎn)換、鎖閉三個(gè)過程[3]。

(1)電動(dòng)機(jī)得電旋轉(zhuǎn)(啟動(dòng)、解鎖)；

(2)電動(dòng)機(jī)通過齒輪帶動(dòng)減速器轉(zhuǎn)動(dòng)(開始轉(zhuǎn)換)；

(3)減速器的輸出軸通過啟動(dòng)片帶動(dòng)主軸；

(4)鎖閉齒輪在主軸上，隨主軸旋轉(zhuǎn)；

(5)鎖閉齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)撥動(dòng)齒條塊，齒條塊與動(dòng)作桿相連，使動(dòng)作桿帶動(dòng)道岔尖軌水平運(yùn)動(dòng)；

(6)當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換到位，密貼后鎖閉，并接通表示電路；

(7)轉(zhuǎn)換過程中，通過自動(dòng)開閉器的接點(diǎn)完成電動(dòng)機(jī)控制和道岔位置表示。

4 ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)四線制道岔控制電路工作原理

ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的控制電路為四線制道岔控制電路，采用分級控制方式，首先，第一道岔啟動(dòng)繼電器1DQJ檢查聯(lián)鎖條件。然后，第二道岔啟動(dòng)繼電器2DQJ控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。最后，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換電流方向。如圖2所示，表示道岔由定位轉(zhuǎn)向反位：

圖2 四線制道岔控制電路

4.1 DQJ勵(lì)磁電路

道岔從定位轉(zhuǎn)向反位時(shí)，通過操縱按鈕或由進(jìn)路命令控制FCJ勵(lì)磁，接通1DQJ勵(lì)磁電路：KZ—SFJ52-51—DGJ31-32—1DQJ3-4—2DQJ141-142—FCJ21-22—KF

4.2 DQJ轉(zhuǎn)極電路

1DQJ勵(lì)磁后，利用其第四組接點(diǎn)接通2DQJ轉(zhuǎn)極電路：KZ--1DQJ41-42—2DQJ2-1—FCJ21-22—KF

4.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(1DQJ自閉電路)

2DQJ轉(zhuǎn)極后，利用1DQJ的1-2線圈構(gòu)成自閉電路，即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)電路：DZ220—RD3—1DQJ1-2—1DQJ12-11—2DQJ111-113—自動(dòng)開閉器11-12—電機(jī)定子2-3—電機(jī)轉(zhuǎn)子3-4—遮斷器05-06—lDQJ21-22—2DQJ121-123—RD2—DF220

電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)道岔尖軌進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并帶動(dòng)自動(dòng)開閉器動(dòng)接點(diǎn)動(dòng)作(由1、3排接點(diǎn)閉合變?yōu)?、4排接點(diǎn)閉合)，斷開道岔定位表示。

4.4 反位表示繼電器FBJ勵(lì)磁電路

當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換到反位并且密貼以后，自動(dòng)開閉器斷開1DQJ自閉電路，1DQJ失磁落下，利用其后接點(diǎn)接通反位表示繼電器勵(lì)磁電路：DJZ220—RD4—變壓器BB—FBJ1-4—2DQJ133-131—lDQJ13-11—2DQJ111-113—自動(dòng)開閉器11—自動(dòng)開閉器21-22—二極管08—07—自動(dòng)開閉器32—自動(dòng)開閉器23-24—移位接觸器01-02—自動(dòng)開閉器43-44—電阻R—BB—DJF220

當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換完畢，室內(nèi)設(shè)備采集DBJ、FBJ狀態(tài)，將道岔實(shí)際位置反映到控制臺或顯示器，以便操作人員對信號設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督和控制[4]。道岔表示電路只能用道岔定位/反位表示繼電器的吸起來反映道岔的位置，不能用一個(gè)繼電器的吸起和落下來表示道岔的兩種狀態(tài)。

若外線混入外電源，用BB變壓器隔離，不構(gòu)成回路，可以防止誤動(dòng)。若電容C被擊穿，則DBJ和FBJ被C短路，不會(huì)勵(lì)磁吸起。若C的引線斷線，則DBJ和FBJ將會(huì)顫動(dòng)，表示燈閃光。

道岔控制電路分為道岔啟動(dòng)電路和道岔表示電路，表示電路和啟動(dòng)電路共用X1、X2線，用1DQJ來區(qū)分。1DQJ吸起——啟動(dòng)電路工作，1DQJ吸起，道岔開始轉(zhuǎn)換，電路為啟動(dòng)電路。1DQJ落下——表示電路工作，1DQJ落下，道岔靜止不動(dòng)，處于定位或反位狀態(tài)，電路為表示電路。

5 結(jié)語

本文首先對ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單介紹，在此基礎(chǔ)上探討研究了ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)整體動(dòng)作過程和四線制道岔控制電路的工作原理。通過對ZD6型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的啟動(dòng)電路和表示電路進(jìn)行分析，為轉(zhuǎn)轍機(jī)的故障判別提供有效依據(jù)，為故障的及時(shí)處理贏得寶貴時(shí)間，為城市軌道交通安全、平穩(wěn)、有效的運(yùn)行提供了有力保證。