铁路道岔转换设备防水通风装置的研究

杨晓刚，姚 艳

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安 710300）

0 引言

道岔是列车从一股道转向另一股道的列车换轨设备。道岔转辙机主要用于铁路电气集中站场，转换、锁闭道岔尖轨或心轨，改变道岔开通方向并给出道岔位置状态指示。道岔密贴检查器主要用于检查尖轨、心轨的密贴和斥离位置状态。道岔转辙机和密贴检查器作为铁路信号系统的基础设备，其性能优越稳定与否直接影响铁路信号系统的稳定性、可靠性，在铁路信号系统中起到至关重要的作用。

1 现状分析

道岔转辙机和密贴检查器作为露天使用设备，它们的密封方式不尽相同，但均存在亟待解决的因温差变化而引起的机盖内壁出现水蒸气和水珠（凝露现象）的问题[1]。道岔转换设备机内的水蒸气遇冷凝结成水滴附着在机内零件表面，造成机内金属零部件的腐蚀；更有甚者，水滴附着在机内接点组上，造成接点锈蚀“长霜”，或因气温骤降，造成水滴结冰，均可能导致接点系统无法正常通断，出现道岔无法转换到位或无法正常检测道岔所处位置的事故，对铁路行车安全带来一定的安全隐患。

为了提高道岔转换设备运行的稳定性、可靠性，技术人员一直在不断的研究、试验，并采用以下措施来降低道岔转辙机和密贴检查器机内凝露现象的发生率：

（1）日常维护。增加日常维护次数、缩短维护周期，通过棉纱等吸附材料擦拭机内水珠[2]。

（2）使用干燥剂。在机内的防潮干燥剂，悬挂在机盖内壁的水珠无法被有效吸附，干燥剂因过车振动在机壳内窜动，易造成机内运动部件卡阻。

（3）使用吸水板。在机盖内壁上粘贴具有吸附水汽作用的吸水板来解决凝露现象，但因室外环境条件比较差，影响粘贴剂使用寿命，吸水板存在龟裂、掉落的风险。

（4）使用透气阀。在道岔转辙机、密贴检查器侧壁设置通用通气阀来解决凝露现象，现场使用时起到一定的通风作用，但在暴雨等恶劣天气，容易出现雨水沿通气孔进入机壳内部的问题，加剧设备内部零部件的锈蚀。

以上措施均在解决设备内部凝露问题上取得一定的成效，但距理想的使用状态还存在一定的差距。因此，开发一种结构简单、性能可靠的防水通风装置是必要的。

2 防水通风装置设计

以道岔转辙机和道岔密贴检查器为研究对象，在保证整机结构和铁路现场安装接口不变的前提下设计一种防水通风装置，防水的同时增加设备透气性。防水通风装置如图1 所示。

图1 防水通风装置

（1）结构、原理。防水通风装置由端盖、吸水板、防护膜、壳体、密封圈组成。防护膜、吸水板、端盖依次设置在外壳腔体内，端盖通过过盈配合压入壳体外侧腔体，防止雨水从通气板与腔体结合面处进入机内。内侧吸水板用来吸附转换设备动作杆件带入机内的水气，以免加速接点组等关键部件的锈蚀。外侧吸水板用来吸附附着在防护膜上的水珠，以免因吸附环境中的灰尘等而降低防护膜的通气效果。在壳体与设备安装结合面、端盖与通气板结合面设置有密封圈，防止雨水浸入设备内部。

防护膜用来隔断液体和灰尘，实现空气和水蒸气自由出入设备，以减小凝露现象的发生，保证设备的正常运转[3]。

（2）材料选择。防护膜以聚四氟乙烯（EPTFE）经膨化形成的微孔薄膜为核心材料，再辅以阻燃布、网格加强筋等辅材特殊复合而成[4]。

（3）安装。可通过螺纹连接或轴用弹性挡圈将防水通风装置固定安装在道岔转辙机、密贴检查器的机盖侧壁或壳体侧壁，以保证牢固、可靠。防水通气阀在机盖或壳体侧壁应成对使用，并对称布置。安装过程中应保证防护盖上的通风口朝下，以免雨水浸入。

3 试验测试

为了验证该防水通风装置的可行性，对安装了该装置的一台密封良好的道岔密贴检查器进行了试验测试，具体如下：

3.1 喷水试验

该试验目的是在加装该防水通风装置后，是否满足设备的防护等级（IP56）要求，即验证防水通风装置的防水密封性能[5]。

（1）试验方法。在试验水温与设备温差不大于5 K 的情况下，将无包装、不通电的道岔密贴检查器在“准备使用”状态下，放置于试验台上，按照6 级防水等级进行强烈喷水试验：使用喷嘴内径为12.5 mm 的喷枪，在喷嘴距离外壳表面2.5～3 m 的位置以（100±5）L/min 的水流量全方位向外壳喷水不少于3 min[6]。试验结束后，将设备外表面水渍擦拭干净，并打开机盖检查设备内部防水透气装置周围是否存在进水现象。

（2）试验结果。喷水试验过程中，防水通风装置周围未发现进水现象，表明液体无法通过保护膜进入设备内部，即该装置防水效果良好。

3.2 交变湿热试验

该试验目的是验证在密闭环境中因环境温度、湿度变化，设备内部是否会出现凝露现象，即验证防水通风装置的通气性能。

（1）试验方法。将无包装、不通电的道岔密贴检查器在“准备使用”状态下，按其正常工作位置放于试验箱内，并将试验箱温度调整至25 ℃，之后按照温度40 ℃、循环5 次的严酷等级下进行交变湿热（12 h+12 h）试验：在3 h+30 min 之间将温度从25 ℃±3 k 的室温提升至40 ℃±3 k，到12±30 min 时开始降温，并于3～6 h 内降温至常温，保持至满24 h，即完成1 次循环[6]。当完成5 次24 h 循环后结束试验。在实验过程中，将湿度保持90%～95%范围内。试验结束并恢复2 h 后，检查设备内部关键零部件和机盖内壁是否存在凝露现象。

（2）实验结果。交变湿热试验结束后，道岔密贴检查器内部未出现凝露现象，表明水蒸气可以通过保护膜进入、排除设备，即该装置通气效果良好。

4 结束语

试验测试结果表明，使用该通风装置后，可实现道岔转换设备内外的蒸汽互通，有效平衡设备内外气压，减小因凝露现象而导致的机内零部件锈蚀，从而保证设备的正常运行，并进一步提高设备的可靠性和使用寿命。因水珠不能通过通风装置的防护膜，故应进一步提高设备整机的防护等级，以免因密封不良出现机内进水现象。当然，该防水通风装置可在露天使用的其他电气设备上推广使用。