上海地鐵路網道岔故障分析及應對措施

錢佳旻

（上海申通地鐵集團有限公司,上海 201103）

0 引言

在地鐵運營過程中，列車運行的可靠性程受到設施設備的穩定性、車站客流規模以及外部情況等因素的影響，而在設施設備中，又可以根據類型分為信號設備、電力設備、車輛設備、環控設備等，其中，道岔設備作為信號設備中日常動作頻次最多、維護體量最大的設備，其故障發生的頻次也遠高于其他設備[1]，因此，該文通過對2017—2021 年間上海地鐵路網道岔故障事件進行分析，找出上海地鐵在道岔故障發生方面的規律和特點，為提高道岔設備的穩定性，降低道岔故障發生概率提供參考和借鑒。

1 上海地鐵道岔現狀分析

截至2021 年年底，上海地鐵全路網共有有岔車站205 座，總計道岔設備1 106 組，根據道岔轉轍機類型的不同可分為ZYJ7 型道岔、ZDJ9 型道岔以及ZD6 型道岔3 種。其中，ZYJ7 型采用液壓型轉轍機，共464 組；ZDJ9 型以及ZD6 型均為采用機械型轉轍機，共642 組。除地鐵1、2、3、5 號線部分線路仍保留ZD6 型道岔外，其余線路主要以ZYJ7 型道岔或ZDJ9 型道岔為主。

2017—2021 年間，上海地鐵全路網共發生道岔設備故障1 363 起，呈逐年上升的趨勢，涉及全路網205 座有岔車站中的145 座，占全路網有岔車站總數的70.73%，而隨著路網運營里程的不斷增長，年道岔運行可靠度從2017 年的405 萬車km/起下降至2021 年的117 萬車km/起，成逐年下降的趨勢，如圖1 所示。

圖1 2017—2021 年上海地鐵道岔故障事件數量圖

2 道岔故障情況分析

2.1 故障原因類型分析

根據道岔故障表象不同，可將2017—2021 年間全路網道岔故障現象劃分為失表、道岔曲線異常以及本體隱患3 種。通過進一步分析，造成上述3 種故障的因素可分為道岔本體故障、夜間施工影響、外部天氣影響、偶發性故障、監測系統誤報、道岔異物侵限以及信號軟件錯誤等7 類，如表1 所示。

表1 道岔故障原因分類表

本體故障主要指道岔本體設備發生問題，例如本體存在安全隱患、空氣開關跳閘、道岔動靜接點故障、滑床板損壞、道岔設備因線路震動導致的結構松動等情況[2]，也是導致道岔失表的主要因素。

夜間施工影響主要指夜間因施工作業不規范，未做到施工工完場清導致人為造成道岔設備故障的情況，例如現場作業設備遺漏導致岔區異物侵限或者保養工序不到位導致現場線路出現破損等情況。

天氣原因影響主要指因惡劣天氣，例如臺風、暴雨或者寒潮、冰凍等極端氣象，導致道岔滑床板因雨水沖刷導致缺油或者出現冰凍情況從而造成道岔失表或者曲線異常，多見于高架車站，也是導致道岔曲線異常的主要因素。

偶發性故障主要是指道岔瞬時失表后自行恢復，經后續現場確認未發現明顯故障點，僅能做預防性處理的故障。

監測系統誤報主要指道岔監測設備因軟件參數問題，例如道岔動作曲線正常但監控設備無表示[3]，導致系統誤判道岔出現問題的故障。

道岔異物侵限主要指外來物體遺落岔區，導致道岔轉轍過程中因受到異物影響而發生道岔四開等情況。

信號軟件錯誤主要是指中央或車站ATS 系統發生錯誤，無法對現場道岔發布動作指令，從而導致道岔出現失表，此問題多見于3 號線ATS 設備。

2.2 各線路故障情況分析

通過對各線路道岔故障事件總數上看，全路網發生道岔故障次數前3 的線路分別為16 號線、11 號線以及8號線，分別達到了367 起、325 起以及108 起。除14 號線外，其余線路均發生過道岔故障事件，其中，16 號線以及11 號線高架車站發生的道岔故障數遠高于其他線路，如表2 所示。

表2 各線路道岔故障匯總表

通過對各線路車站道岔故障總數的進一步分析，可以發現，線路折返站、車場接軌站以及“Y”字形線路接口站的道岔動作頻次遠高于非常用道岔車站的道岔，因此，上述車站道岔發生故障的概率也高于其他非常用道岔車站，如圖2 所示。

圖2 各線路道岔故障匯總圖

2.3 各類型車站情況分析

從車站類型分布上看，在發生過道岔故障的車站中，地下車站達到93 座，占所有故障車站總數的64.14%，而在故障總數上，高架車站發生的故障總數達到939 起，占所有故障總數的68.89%。通過車站總數與故障總數的比值看，高架車站的故障比達到了1 ∶21.3，遠超過地面及地下車站的比值，由此可以得知高架車站的道岔發生頻次較高，且存在重復發生故障的情況，如表3 所示。

表3 不同類型車站故障情況匯總表

2.4 故障發生時段與影響分析

根據道岔故障發生的時段不同，可以分為非運營時段、高峰時段（7:00—9:00 以及17:00—19:00）以及平峰時段等3 個時段。各時間段發生的道岔故障總數分別為228 起、1 019 起以及118 起。

2017—2021 年間，上海地鐵路網發生因道岔造成的5 min 晚點事件51 起，其中非運營時段發生1 起、高峰時段發生20 起、平峰時段發生30 起。通過對51 起5 min 晚點事件發生的時間進行對比可以發現，高峰時段雖然僅發生20 起5 min 晚點事件，但是5 min 晚點事件數與道岔故障數的比值達到了1 ∶5.9，即平均每發生5.9 次道岔故障就會造成1 次5 min 晚點事件，其比值遠高于平峰時段1 ∶33.97 以及非運營時段1 ∶226 的比值，由此可以得知高峰時段發生道岔故障對運營的影響較大。

在51 起5 min 晚點事件中，發生2 起以上的車站數達到了12 座，占所有發生道岔故障的車站總數的37.5%，除5 號線金平路站外，其余車站均為各線路常用折返站、Y 字形線路接口站或者線路出入庫接軌站，且多數都為線路一級或者二級道岔，其中，8 號線延吉中路站共發生5 min晚點事件5起，為全路網最高，如表4所示。

表4 5 min 晚點事件統計表

3 優化措施建議

3.1 優化道岔等級編制標準

建議對道岔轉轍機及控制設備等級標準進行優化，在現有等級編制標準的基礎上，可設置動態閾值并進行年度更新，當某一副道岔在一個周期年內因故障造成過1次及以上的5 min 晚點事件或者年度故障數量總數超過設定標準，可向上提升一個道岔等級標準；為提高道岔供電聯檢的周期頻次提供依據，當該道岔在下一整年中未觸發動態閾值，可降低一個道岔等級直至恢復為原道岔等級。

3.2 開展故障道岔專項整治

對于線路常用的重要道岔，在進行日常維護保養的同時，建議對道岔的使用壽命及道岔本體情況進行定期檢測，對于存在安全隱患，且可能對線路運行造成重大影響的一級、二級道岔，可通過制定專項方案并開展道岔轉型整治等手段，通過對零部件定期更換或者道岔整體更換，排除道岔故障隱患。

3.3 提升道岔處置能力

建議制定手搖道岔作業標準化作業時間，對現場人員走行、手搖道岔作業等各環節的作業時間進行標準化制定，并通過開展專項演練，提升道岔故障的處置能力，優化作業效率。

針對液壓型道岔，通過配備手板軸設備，提高手搖道岔作業的效率，在高峰時段，可通過在重要折返站配備通號及工務人員進行保駕，提升故障發生時的響應效率。

3.4 做好極端天氣下的道岔維護預案

制定極端天氣下的道岔維護專項預案，并建立應急施工隊伍，當預判極端天氣可能對線路道岔造成影響時，及時對線路夜間施工作業進行調整，通過岔區覆蓋防雨雪布、現場掃雪、道岔涂油等作業，及時排除惡劣天氣可能導致的道岔失表或曲線異常等故障。

3.5 提升道岔技術防范手段

提升智能化運維程度，通過對道岔動作過程的全周期觀察及后臺實時檢測，對存在異常情況進行分析和報警，為道岔故障判斷提供數據分析。

通過研究高架地面線路岔區加裝防雨雪頂棚、岔區滑床板自動涂油器、線路道床整改等方式，減少道岔可能因惡劣天氣、線路振動等外部因素導致故障發生的概率。

4 結語

隨著上海地鐵路網里程突破800 km，道岔故障事件的總體數量呈上升趨勢，只有通過不斷分析數據、查找問題根源并不斷優化對策，才能確保將道岔故障的頻次和數量控制在一定水平，從而提高設備運行可靠度。