南京地铁一号线S700K型道岔设备的故障分析

吴腾云

摘要：介绍在南京地铁一号线应用的S700K型道岔设备的原理、转辙机的动作电路和表示电路原理，以及室内外设备的整体控制电路，结合实际案例分析在实际生产工作中出现的三种主要道岔故障的处置方法，最后总结道岔故障的处置经验。

关键词：S700K电动转辙机;系统电路;道岔故障

0引言

在南京地铁已经开通的十条地铁线路中，S700K型道岔设备是应用最多也是最主要的道岔设备。南京地铁一号线，主要采用的是针对中国地铁设计的S700K-C型道岔设备，其模块化的设计思路，使得电路简单，维护方便，故障率低，性能优越。但是在实际应用中，仍然会出现一些故障，值得技术人员进行深一步的探究，以便更好的保障设备安全及人身安全，从而稳定地铁的运营，保证市民出行的高效便捷。

1.S700K电动转辙机工作原理

1.1  S700K电动转辙机的结构

S700K电动转辙机从结构上可以分为五大块：外壳保护模块、动力传动模块、检测和锁闭模块、安全保障模块以及配线接口模块。

外壳保护模块包括：铸铁底壳、钢制机盖、动作杆套筒、导向法兰和导向套筒。

动力传动模块包括：三相电机、齿轮组、保持连接器、摩擦连接器、动作杆和滚珠丝杠。

检测和锁闭模块包括：叉形接头、速动开关组、指示标、检测杆以及锁闭块和锁舌。

安全保障模块包括：开关锁、遮断开关、连杆和摇把儿孔挡板。

配线接口模块包括：接插件插座和电缆密封装置。

1.2  S700K电动转辙机的传动原理

接收转换信号→电动机启动，开始做旋转运动→中间齿轮连动旋转→齿轮带动摩擦连接器运动→滚珠丝杠转动，带动滚珠丝杠螺母运动→旋转运动转变为直线运动→滚珠丝杠螺母的直线运动推动操纵板→操纵板将锁闭块顶入，同时切断原表示电路→锁舌缩入→操纵板继续运动，并与保持器连动→保持器通过作用在动作杆上的保持力，带动动作杆移动→电动机被切断，停止转动→原缩入的锁闭块伸出，同时接通新的表示→相应的锁舌弹出→发出动作完成指令【1】。

从接收转换信号到切断原表示电路，这个过程属于原表示电路由接通状态被切断，先断开表示，后机械解锁。锁舌缩入这个动作为解锁。操纵板运动到电动机被断电停止这个过程，是转换的过程。原缩入的锁闭块伸出到整个动作完成，这个过程属于锁闭并接通新的表示电路，先机械解锁，后接通表示电路。

2.S700K电动转辙机室外部分表示电路与道岔转换

2.1道岔从右位转到左位

1）图1为道岔在右位时，转辙机内部的电路图。道岔在右位状态时：

速动开关的接点A组、B组顶起，接通下层的接点A3—A4和B3—B4;同时，速动开关的接点C组、D组是落下的状态，则接通上层的接点C1—C2和D1—D2。

2）启动初始：

室内设备接收到道岔转换命令后，转辙机将从表示电路切换到动作电路。室内设备通过1、2、3、4端子输出交流380V电压，其中4端子是N端，而1、2、3端子分别对应L1、L2、L3的三相。此时，2、3端子间电压为380V，1、4端子间为220V，而室外电路没有变化，但电机开始转动。

3）转换道岔的过程：

电机转动带动传动装置使速动开关C组、D组接点被顶起，此时速动开关状态为：速动开关接点A组、B组是顶起的，接通下层接点A3—A4和B3—B4，同时速动开关接点C组、D组也是顶起的，接通下层接点C3—C4和D3—D4。这时，电机为Y型连接，1、2、3端子之间分别为交流380V，电机实现转动，道岔开始动作。

4）道岔转换结束：

道岔动作完成之后速動开关A组、B组接点落下来，此时速动开关状态为：速动开关接点A组、B组落下，接点接通上面接点A1—A2和B1—B2;速动开关接点C组、D组顶起，接点接通下面接点C3—C4和D3—D4。室内设备切换电路动作，切断交流380V的电源，之后接通直流60V的表示电源，从而给出道岔左位表示，此时道岔右位到左位转换完毕。

2.2 道岔从左位转到右位

道岔在左位状态时，速动开关接点A组、B组落下，接通上层接点A1—A2和B1—B2;于此同时速动开关接点C组、D组顶起，接通下层接点C3—C4和D3—D4。启动初始状态时，室外电路在左位表示电路状态。然后转换道岔的过程与上面右转左相同。道岔转换结束后，速动开关动作接通右位表示。

3  S700K型道岔设备系统电路

3.1 系统模块的电路连接

S700K型道岔设备模块化设计，结构简单清晰如下图：

其中，STEKOP模块的功能与信号机的大致相同。DEWEMO板件主要是从STEKOP板件接收控制命令，从而直接控制室外转辙机来转换道岔，且可监督道岔的位置并传送回STEKOP板件。同时，接收从STEKOP板送来的位置命令。转辙机采用三相交流电，依据STEKOP的命令转换道岔，并且能够实现正转和反转【2】。

3.2 室内外电路连接

由图3可以看到室内外连接端子、STEKOP板和DEWEMO板端子连接详情，在发生电路故障时，可根据电路图对故障点进行排查。

室外转辙机部分使用三相交流电，三相交流电机旋转方向与A、B、C三相的排列顺序一致。当A、B、C三相顺时针排列时，电机顺时针旋转，反之亦然。交流电机的启动方式有两种：三相交流电机的Y型连接启动、单相交流电机的辅助启动。三相交流电机启动后可以进行断相旋转。

4.S700K型道岔设备故障分析

4.1 分析S700K型道岔设备三种故障现象类型

根据故障现象来分，S700K型道岔设备故障可以大致分为道岔长闪故障、道岔短闪故障和道岔灰显故障三类。

1）道岔长闪故障

S700K道岔长闪故障指在LOW机、HMI上，岔后两个方向的光带闪动黄色、绿色或者灰色的光带，闪动的光带长度较长。道岔区段有进路、没有进路以及列车占用的三种情况下，岔后两个方向的光带颜色分别不同。

案例：2016年10月31日22点31分，1号线迈皋桥D1604道岔长闪。经故障分析后，进行挤岔恢复操作无效，判断是电路问题。经排查后更换接点组恢复。使用电阻法测量遮断开关节点，2、3、6组节点接触不良，更换后故障恢复。

故障分析：当发生道岔长闪故障时，要确认道岔区段是否有车辆停留或者经过。如果有车子经过，则要去现场查看道岔是否挤岔。如果没有挤岔，则进行挤岔恢复操作。如果没有车子经过也进行挤岔恢复操作。如果挤岔就此恢复，则进一步排查速度开关组及根据图3电路图排查故障点。如果没有恢复，则参照图1检查转辙机内部电路。如果是道岔尖轨被挤，则检查挤岔道岔的转辙机及受损部件，更换转辙机或受损部件。

2）道岔短闪故障

S700K道岔短闪故障指在LOW机、HMI上，岔后两个方向的光带闪动黄色、绿色或者灰色的光带，闪动的光带长度较短。道岔区段有进路、没有进路以及列车占用的三种情况下，岔后两个方向的光带颜色分别不同。

案例：2018年7月17日8：24分，一号线D1605道岔短闪故障，室内查看DEWEMO灯位显示异常。重启STEKOP板后故障暂时恢复，之后D1605再次发生短闪，DEWEMO灯位显示仍然异常。更换D1605 DEWEMO板件后故障未恢复。之后室外测量发現速动开关组D3-D4接点不通，随后更换速动开关组，更换完毕后测试接点导通正常。重启STEKOP板后D1603、D1605却发生了长闪故障，更换STEKOP板后操作挤岔恢复，此时D1603恢复，D1605短闪且有继电器故障报警。再次重启STEKOP板，D1605恢复正常。分析该道岔第一次发生短闪故障时，检查室外接线无异常，测量电路导通正常，重启板件后恢复。第二次发生故障时重启板件无效，DEWEMO灯位显示一路表示灯异常状态。测量发现速动开关组D3-D4接点不通，判定该道岔速动开关组故障，更换速动开关组。但是由于D1603/D1605由同一块STEKOP板控制，更换并重启STEKOP板导致D1605短闪，再次重启STEKOP板设备恢复正常

故障分析：当发生道岔短闪故障时，先排除是不是道岔卡缺口。如不是卡缺口，则转换道岔确认是否左右位指示灯都亮，如有一边无指示灯，则判定是室外设备故障，根据图1排查室外电路的问题，同时排查是否室外有其他卡阻。如两边都无表示，手摇道岔观察道岔是否能转换到位，如果转换不到位则判定是室外部分故障。如手摇道岔可以转换到位，则检查DEWEMO板是否有位置表示灯，有指示灯则重启STEKOP板件;DEWEMO板无指示灯则需要在分线架拔掉防雷测两路电压是否正常。假如是电压的问题，则更换DEWEMO板件之后进一步检查DEWEMO至终端架的电路是否存在问题。如电压是正常的，检查1至4线电气特性是否正常。如电气特性正常，再检查防雷模块及线路端子。如不正常，则依次检查电缆盒、插头座、遮断开关、速动开关组、防雷等道岔表示回路是否存在断点，以及检查电机线圈是否混线、接地。逐一排查后，设备仍旧没有恢复正常则考虑更换转辙机。

3）道岔灰显故障

S700K道岔短闪故障指在LOW机、HMI上道岔光带呈灰色。

案例：2012年4月1日09：45分，D1401道岔灰显。可能存在的问题有：一、供电电源问题，DSTT机柜板件工作电源60V存在问题;二、板件问题，2块板卡同时性能下降造成故障;三、道岔信息在传递到联锁过程中出现问题，具体需检查迈皋桥-南京站OLM问题;四、迈皋桥联锁SICAS BUMA5板卡负责接收道岔信息，出现故障。查看LOW机报警，发现STEKOP板显示错误，发现室内道岔STEKOP板死机，初步判断为D1401道岔控制模块STEKOP板死机，重启后恢复正常。

故障分析：S700K道岔在LOW机、HMI上出现道岔灰显现象，如果是单个道岔灰显，则查看STEKOP板显示状态，确认DEWEMO板有灯位表示、并确认STEKOP板电源5V电源正常，此时重启STEKOP板，重启无效则更换STEKOP板。如果是站内多个道岔灰显，则判定是电源或者主机的问题。依次查看电源屏DSTT电源模块状态、DSTT机柜内电源模块、检测板、SICAS机柜对应的BUMA板、OLM状态、尾纤和PROFIBUS状态等。

4.2 S700K型道岔设备故障总结

南京地铁一号线S700K道岔设备故障，大多是由板件死机、接点接触不良、异物卡阻等原因造成。板件死机主要是指STEKOP板、电源板、检测板、BUMA板等死机，这就要求技术人员平时关注板件有无异常，对使用寿命到期、性能不稳的板件及时更换。接点接触不良主要指速动开关组、遮断开关、室内外线头等接触不良，对这类接点设备定期检测及时更换以减少此类故障发生。异物卡阻主要指室外转辙机卡缺口、道岔钢轨内有异物等，平时道岔维护时及时清理异物，保持室外道岔设备的干净清洁。

5  结语

虽然S700K道岔设备模块化的设计使得电路结构简单，技术维护人员在处理实际的地铁道岔故障过程中，还需要根据现场情况，结合电路结构知识和道岔电路原理，进一步强化在实际生产过程中处置故障的技能，提高处置故障的效率。

参考文献

[1] 胡湘洲，宋戈文. 西门子S700K型道岔监控电路故障分析 [J]. 城市轨道交通研究，2009（9）：79.

[2] 涂海燕，刘诗雄. S700K转辙机的原理及故障处理探究[J]. 湖北农机化，2019（24）：154.