ZD6转辙机接点反弹问题的分析与处理

徐文虎

（南京电务段，南京 210011）

ZD6系列转辙机作为道岔控制系统的执行机构，目前大量运用在铁路线路上，它是道岔转换设备配套的主要机型之一。近几年，不同生产厂家的ZD6型转辙机在不同的线路都出现转辙机接点反弹（自动退锁）现象。接点反弹是指道岔转换到位，转辙机在自动开闭器切断电源后，新的表示刚刚接通，忽然又断开。问题的出现严重威胁运输安全，探究该现象产生的缘由，并采取有效措施，防止逆转退锁，非常必要。

1 ZD6转辙机接点反弹的特征

通过对2008—2011年35件接点反弹的测试、统计、分析，发现该现象有以下几个共同特征。

1）转辙机动作电流一般较小，只有0.5～0.6 A左右，甚至低到0.45 A,动作电流一般不超过0.7 A。动作电流小表明道岔负载轻。

2）故障电流较高，一般双机牵引在2.8～2.9 A，单机牵引在2.9～3.0 A之间。

3）金属摩擦带居多。

4）转辙机上道时间：主要集中在2007年以后上道运用的转辙机。

5）气温或高或低，变化大时易发生。

6）双机牵引多，单机较少，双机牵引中，副机又显著多于主机。

2 原因分析

2.1 ZD6转辙机结构性缺陷是接点反弹的根本

ZD6转辙机接点反弹，其本质是转辙机自动退锁，急停反弹是快速旋转物体的物理特性。ZD6转辙机在设计时，采取一些防逆转措施，ZD6转辙机主要靠接点弹簧通过速动爪滚轮，给启动片施加一定的压力（大约15公斤力）防止逆转。复交道岔中的F型（K型）机，厂方又对转辙机在启动片、主轴上做了些改进，增加了速动爪刚性防逆转措施，和前面说的防逆转措施组成了双重防范措施。

但是,由于ZD6转辙机设计年代早，既没有ZYJ7的惰性轮措施、ZDJ9的阻尼推板机构，也没有类似S700K的摩擦连接器和锁闭结构，防逆转效果不理想。

2.2 电机改型是接点反弹的主要原因

ZD6转辙机采用短时、直流、串激、可逆电机，具有过载能力强，在额定转矩1.8倍情况下安全使用的特点。当电机负载加重时，电枢转速降低，反电动势减小，电枢电流和激磁磁场一起增加，转矩加大，电机以低速运转；当负载减轻时，转速加快，反电动势增大，电枢电流和激磁磁场一起减少，转矩减小，电机高速运转。这种特性称为电机的软特性。

图1所示为特性曲线图。

电机改进型最早见于2003年2月，根据西安信号工厂提供的说明书，改进后新型电机输出扭矩增加10%，其值≥0.88 N.m。通过各类型电机测试比较，发现改型后的电机转速、转矩、输出功率都有提高。一旦转矩增加，如果道岔动作电流小，负载轻，电机转速必然升高，动量增大，反弹几率增加。电机改进型2007年以后随道岔大修配套开始大幅度推广运用，致使最近几年接点反弹故障明显增多。

2.3 金属摩擦带的使用增加了接点反弹几率

ZD6转辙机可使用3种摩擦带：金属摩擦带、半金属和石棉橡胶。3种摩擦带的摩擦系数如表1所示。其中金属摩擦带主要成分为铜基粉末合成材料，摩擦系数起始点较低，密度大，硬度高，而内齿轮为球墨铸铁，二者材质有明显差异，热胀冷缩系数不同，一旦天气较热或较冷，气温变化大时，摩擦带的圆弧面和内齿轮圆弧面吻合只要有一点不良好，容易造成摩擦电流上升、接点反弹，这也是由金属摩擦带本身特性决定的。

表1 摩擦带摩擦系数

试验表明，虽然不同材质摩擦带对接点反弹影响不一，但金属摩擦带反弹几率高。在摩擦带性能对比试验中发现：石棉摩擦带在某一摩擦电流条件下，转辙机空载转换到位后，电机反弹最小，能够保证接点不断表示。而金属摩擦带反弹最大，接点有明显退出动作。

2.4 摩擦连接器过紧也是接点反弹重要原因

摩擦连接器调整过紧会导致故障电流升高，当故障电流较高时，当切断电机电源后，电机和整个传动系统的巨大惯性并不能由摩擦连接器的转动而吸收。在主轴上的止挡拴碰撞底壳上的止挡桩瞬间，由于摩擦连接器不转，止挡拴及传动系统要以大小相等，方向相反的速度往回转动。当主轴的反转力量大于密贴锁闭力时，主轴便回转解锁，切断刚刚接通的表示电路，造成接点反弹的现象。

2.5 道岔密贴调整过松是接点反弹又一原因

在现场曾经做过试验，当双机道岔工作电流在0.6～0.7 A,故障电流调整至2.9 A时，接点反弹3 mm左右；当双机道岔工作电流在0.5 A左右，故障电流调至2.9 A时，接点只有微动，甚至不动。以上现象，对于同一批上道、同一生产厂家同型号转辙机、同型号小电机、同型号摩擦带、出现不同的反弹特点，区别就在于道岔的密贴状态不同、密贴力大小不同。

转辙机动作分为解锁、转换、锁闭的3个过程，一次完整的转换过程主轴旋转339°，锁闭角度为32.9°。转辙机解锁开始角度为7.5°，切断表示角度为10.2°，也就是说如果主轴逆转10.2°时，理论上应该就切断表示。再说转辙机锁闭力，图2中R为锁闭力，将R进行正交分解得到两个分力，水平分力为F′，垂直分力为N′。如N′被底壳反作用力N所平衡，F′被来自密贴尖轨的反弹力所平衡，则系统处于静止状态。根据道岔尖轨具有弹性可弯的特点，其反弹力的大小应该取决于道岔密贴力的调整，在道岔尖轨密贴于基本轨之后，再增加上去的力就是密贴力。如果道岔调整过松，密贴力小，则转辙机锁闭力的水平分力无平衡力，导致转辙机主轴到位后逆转。

双机反弹多于单机，原因是道岔大修改造的就是双机，其次，双机的副机反弹多，原因是道岔调整中，副机往往密贴不理想，维修作业习惯所致。

3 防止接点反弹的对策建议

1）加强工作电流（锁闭电流）的测试，观察道岔、转辙机的运行状况。

2）坚持合理调整故障电流，工作电流、锁闭电流较小（0.45～0.7 A）时，将故障电流适当调小，单机故障电流可调整至2.5～2.6 A,双机故障电流调整为2.0～2.3 A。

3）合理调整道岔密贴力，道岔检修时采用手摇把摇动道岔，检验道岔反弹力和密贴力。副机密贴试验取决于密贴间隙，即2 mm+间隙，4 mm+间隙。建议现场工区配备2/3/4/5 mm组合式试验棒。

4）在2/4 mm达标的情况下，可通过刻意调高故障电流，模拟试验出道岔接点反弹时故障电流，用于指导故障电流的合理标调。

淘汰转辙机金属摩擦带，采用石棉橡胶或半金属摩擦带。

4 案例验证

2012年9月20日，×站91#道岔，该道岔2010年7月大修上道，型号为双机牵引（砼枕），转辙机为西安信号厂生产，电机型号为DZG型，摩擦带材质为石棉，当日气温19°～28°，道岔2/4 mm达标，宏观密贴。转辙机起动电压220 V,锁闭电流0.8 A,当故障电流调整至3.1 A时，反位至定位主轴也只有轻微反转，接点无反弹现象。图3是E机动作电流曲线

5 小结

ZD6转辙机接点反弹，既有本身结构、电机改型、摩擦带材质的因素，也有道岔密贴调整，转辙机故障电流调整的原因。目前，在转辙机结构、电机型号不变的情况，可以通过更换金属摩擦带，合理调整道岔密贴力和故障电流加以解决，确保运输安全。