轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)

謝志明 田文禮 周波 李鏐潤(rùn)

摘要：以轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)試驗(yàn)作為切入點(diǎn)，驗(yàn)證地鐵電客車(chē)對(duì)過(guò)岔時(shí)對(duì)道岔的振動(dòng)影響，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，探討如何減少轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)量從而保障地鐵的安全運(yùn)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)轍機(jī);振動(dòng)試驗(yàn);安全運(yùn)營(yíng)

1 ?概述

轉(zhuǎn)轍機(jī)做為現(xiàn)代城市軌道交通最重要的信號(hào)設(shè)備之一，保障著地鐵的安全運(yùn)營(yíng)。在行車(chē)時(shí)轉(zhuǎn)轍機(jī)接收聯(lián)鎖指令，使道岔開(kāi)通直股或側(cè)股。電客車(chē)經(jīng)過(guò)道岔時(shí)沖擊鋼軌，作用力傳導(dǎo)致角鋼，使轉(zhuǎn)轍機(jī)有一個(gè)垂直方向的振動(dòng)。在研究地鐵的道岔故障后發(fā)現(xiàn)多數(shù)道岔故障原因是由沙爾特寶速動(dòng)開(kāi)關(guān)組的問(wèn)題引起的，本文論證分析地鐵電客車(chē)經(jīng)過(guò)道岔時(shí)引起的轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)量是否符合要求。

2 ?轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)就是評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境后將已知的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)模擬至振動(dòng)測(cè)試儀上，包含了轉(zhuǎn)轍機(jī)在運(yùn)輸，安裝以及組成使用過(guò)程中的外部振動(dòng)，從而確定產(chǎn)品能正常使用。在GB/T25338.1-2019《鐵路道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)：通用技術(shù)條件》中5.19項(xiàng)明確了轉(zhuǎn)轍機(jī)耐震測(cè)試的各項(xiàng)要求：轉(zhuǎn)轍機(jī)低頻掃頻范圍為10Hz～38Hz，位移全振幅為2.5mm;高頻掃頻范圍為38～1000Hz，振動(dòng)加速度為7.5g。不與鋼軌、軌枕直接連接的轉(zhuǎn)換設(shè)備掃頻范圍為10Hz～500Hz，振動(dòng)加速度為0.5g。

如表1所示轉(zhuǎn)轍機(jī)在經(jīng)過(guò)振動(dòng)測(cè)試耐久試驗(yàn)測(cè)試后零件不應(yīng)損壞，電器特性符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3 ?沙爾特堡接點(diǎn)組振動(dòng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)沙爾特寶S800系列觸頭開(kāi)關(guān)的要求為符合國(guó)際電工委員會(huì)制定的IEC60947-5-1標(biāo)準(zhǔn)，如圖1。

國(guó)際電工委員會(huì)制定的IEC60947-5-1標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于震動(dòng)的要求如下，詳見(jiàn)圖2。

沿著三個(gè)垂直軸向方向：

頻率范圍：10Hz-55Hz;

幅度要求：0.5mm;

掃頻持續(xù)時(shí)間：5分鐘;

共振頻率或55Hz持續(xù)時(shí)間：三個(gè)垂直軸向30分鐘（或總共90分鐘）。

4 ?測(cè)試方法

所謂振動(dòng)量就是體現(xiàn)物體振動(dòng)強(qiáng)弱程度的量，具體表現(xiàn)為振動(dòng)位移，振動(dòng)速度，振動(dòng)加速度的大小。

振動(dòng)位移為;

振動(dòng)速度為

振動(dòng)加速度為a=A？棕2cos（？棕t+？漬+？仔）

由于在低頻振動(dòng)場(chǎng)合中加速度的幅值不大所以選取振動(dòng)位移量參考比較有代表性。電客車(chē)在滿載時(shí)更能體現(xiàn)道岔振動(dòng)的實(shí)際情況，所以在地鐵運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)入軌行區(qū)，將振動(dòng)測(cè)試儀安裝在靠近轉(zhuǎn)轍機(jī)的角鋼上。由于轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝在角鋼上，角鋼處的振動(dòng)數(shù)據(jù)可代表轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，測(cè)試采用PCM626便攜式震動(dòng)測(cè)試儀，設(shè)定儀器測(cè)試參數(shù)為：

掃頻范圍：0.5-1000Hz;

傳感器靈敏度設(shè)置：8mv/um;

測(cè)量類(lèi)型：pk-pk;

測(cè)量?jī)?nèi)容：振幅（振動(dòng)量）。

傳感器安裝位置為機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)外側(cè)短角鋼處，安裝位置如圖3，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試如圖4，道岔位置詳見(jiàn)圖5（以下沙西站W(wǎng)2203A機(jī)為例），提取測(cè)試有效值，并以最高P-P波峰值的振幅作為典型值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

5 ?數(shù)據(jù)分析

①列車(chē)過(guò)岔時(shí)道岔處于側(cè)股時(shí)所測(cè)得的轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2。圖6～圖8是單組轉(zhuǎn)轍機(jī)測(cè)試的數(shù)據(jù)。由測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)道岔開(kāi)通側(cè)股時(shí)電客車(chē)車(chē)速一般在20km/h左右，轉(zhuǎn)轍機(jī)所測(cè)得的振動(dòng)幅度最高在0.365mm（下沙江濱W2819B機(jī)）。

②列車(chē)過(guò)岔時(shí)道岔處于直股時(shí)所測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表3。圖9～圖15是單組轉(zhuǎn)轍機(jī)測(cè)試的數(shù)據(jù)。地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)開(kāi)通直股的情況較多，當(dāng)?shù)啦黹_(kāi)直通股時(shí)電客車(chē)車(chē)速度明顯要高于側(cè)股，速度均在50km/h-70km/h。振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出速越高測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)也相對(duì)越大。最大振幅0.237mm。

6 ?振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果分析

轉(zhuǎn)轍機(jī)是地鐵運(yùn)營(yíng)最重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，電客車(chē)通過(guò)道岔時(shí)，轉(zhuǎn)轍機(jī)受到?jīng)_擊力的影響產(chǎn)生振動(dòng)。在震動(dòng)測(cè)試前查閱相關(guān)行業(yè)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)國(guó)標(biāo)GB/T25338.1-2019中第5.19條耐震性能滿足低頻掃頻10Hz～38Hz位移振幅2.5mm;國(guó)際電工委員會(huì)制定的IEC60947-5-1標(biāo)準(zhǔn)中第8.4.2.3項(xiàng)中耐震性能滿足低頻掃頻10Hz～55Hz位移振幅0.5mm。

因此本次測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)更高的IEC60947-5-1中位置振幅（0.5mm）進(jìn)行比較。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析得出如下相關(guān)結(jié)論：

①S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)震動(dòng)幅度的大小與道岔開(kāi)通的方向有關(guān)，即道岔處于定位開(kāi)通直股相對(duì)振幅較小，道岔處于反位開(kāi)通側(cè)股相對(duì)振幅較大;

②S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)震動(dòng)幅度的大小與列車(chē)通過(guò)道岔時(shí)的速動(dòng)有關(guān)，即列車(chē)通過(guò)道岔速動(dòng)越快，轉(zhuǎn)轍機(jī)相對(duì)振幅越大，詳見(jiàn)圖16;

③通過(guò)對(duì)全線8個(gè)站10組S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)45次有效震動(dòng)測(cè)試，所測(cè)振幅最大數(shù)據(jù)為0.365mm，小于國(guó)際電工委員會(huì)制定的IEC60947-5-1標(biāo)準(zhǔn)中振幅0.5mm的要求，因此S700K轉(zhuǎn)轍機(jī)在列車(chē)通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)并不是造成沙爾特堡接點(diǎn)開(kāi)裂故障的主要原因。

7 ?減小震動(dòng)建議

為減少過(guò)車(chē)時(shí)的振動(dòng)，應(yīng)加強(qiáng)轉(zhuǎn)轍機(jī)緊固件的檢修，保證緊固件作用良好。對(duì)故障道岔進(jìn)行針對(duì)性的振動(dòng)測(cè)試，采用降低車(chē)速或是提高角鋼勁度系數(shù)的方式減少轉(zhuǎn)轍機(jī)的振動(dòng)量。對(duì)于長(zhǎng)期開(kāi)通彎股的道岔，盡量降低行車(chē)速度。企業(yè)應(yīng)當(dāng)定期對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，如果震動(dòng)超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)聯(lián)合軌道等相關(guān)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行調(diào)整，確保轉(zhuǎn)轍機(jī)穩(wěn)定可靠，電客車(chē)安全運(yùn)營(yíng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐵路道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)：通用技術(shù)條件.

[2]國(guó)際電工委員會(huì)：電器開(kāi)關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).

[3]邢力民.道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究 2013.

[4]鐵路地面產(chǎn)品振動(dòng)試驗(yàn)方法.