提高大秦铁路道岔外锁闭装置可靠性方案探讨
研究与探讨
提高大秦铁路道岔外锁闭装置
可靠性方案探讨
邢力民:太原电务器材厂,高级工程师,山西 太原,030003周俊伟:太原电务器材厂,高级工程师,山西 太原,030003高国栋:太原电务器材厂,高级工程师,山西 太原,030003
摘 要:根据大秦铁路75 kg/m钢轨12号道岔外锁闭装置的应用经验和出现的问题,探讨外锁闭装置的设计改进和技术实施,并对安装装置中相关的表示杆连接结构和转辙机锁闭杆、表示杆进行配套改进,经过试验达到预期效果。
关键词:大秦铁路;重载铁路;道岔;外锁闭装置;可靠性
现场在用外锁闭装置存在的问题,在现有转换系统成熟技术的基础上,吸收国外高速道岔锁闭设备的长处,提出对外锁闭装置及安装装置优化改进方案并试验,更好地适应大秦铁路运输发展的需要,进一步提高系统的安全性和可靠性。
2 在用道岔外锁闭装置存在的主要问题
1 现状
大秦铁路是我国铁路发展的标志性工程,是现代化煤运通道重载运输的示范性工程,也是既有线扩能改造的样板性工程。道岔作为铁路线路上的一个薄弱环节,其外锁闭装置的可靠性一直是业内关注的重点。大秦铁路自1988年开行以来,运量不断增加,维护要求不断提高,转换设备也在不断更新换代,由ZY(J)1型发展到ZY(J)7型。目前大秦铁路正线使用的转换设备主要为ZY(J)7型电液道岔转换系统(包括ZY(J)7型电液转辙机、钩形外锁闭装置和安装装置),基本能满足使用要求。但自2005年扩能改造以来,大秦铁路运量逐年增加,2011年以来运量达4亿t以上,转换、锁闭设备在重载、高密度运行条件下,要保证运输效率、保障锁闭的安全性、提高可靠性、减少维护工作量尤其必要。
通过对大秦铁路部分车站外锁闭装置的调研,针对
通过对大秦铁路部分车站75 kg/m钢轨12号(道岔图号SC559)道岔外锁闭装置的调研分析,存在影响正常转换道岔的主要问题如下:
(1)大秦铁路总是单方向通过列车,易造成道岔尖轨、基本轨串动量超标(部分基本轨串动量达30~50 mm),导致道岔尖轨“不方正”,使外锁闭框与锁闭杆别卡,锁钩在销轴上需要的移动量过大。
(2)尖轨转换阻力变化过大。尖轨串动量过大造成转换阻力变化超出转换设备设定的输出力。道岔转换阻力F 转换阻力=F 密贴力+F 摩擦力+F 弹力,对具体一组道岔,F 弹力在一定时期内基本不变,F 密贴力随着尖轨和基本轨的状态有一定幅度的变化,F 摩擦力主要包括尖(心)轨与滑床台之间和外锁闭零件之间的摩擦力。影响F 摩擦力大小的因素较多,主要是尖轨串动量随气候和温差变化后造成尖轨“不方正”,引起外锁闭零件相对运动时阻卡发生,润滑状态也会对转换阻力有较大影响。
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(2)尖轨锁钩增加挡板(见图3),取消原限位铁,
(3)重载列车通过时,岔枕起伏很大,造成外锁闭装置零部件磨耗严重,同样造成转换阻力增大(见图1)。
防止脱钩,并保证锁钩与锁闭杆处于合理的受力状态。
图1 现场被磨损的锁钩及其衬套、尖轨连接铁、销轴
(4)尖轨、基本轨磨损超标,吊板严重,致使转换阻力变化,转换过程阻卡,4 mm不锁闭指标不易保证。
图3 改造后的尖轨锁钩示意图
3 需要解决的技术问题
3.1 更好地适应尖轨和基本轨串动
大秦铁路作为我国第一条双线重载电气化煤运通道,重载、大密度是其主要特点,部分道岔总是单方向通过列车,尖轨、基本轨串动量超标,需要外锁闭装置最大程度地适应道岔尖轨和基本轨串动。3.2 减小外锁闭装置阻力
优化结构,降低摩擦系数,克服连接杆件之间的别卡,减小相对运动部件间的摩擦阻力,增加防护装置,防止转换过程中的阻卡,减小转换阻力。
(3)加长锁钩尾部长度,保证锁钩在锁闭框导向范围内(见图4,右侧为新)。
图4 新旧锁钩对比
(4)取消锁闭铁2个导向侧壁,增大锁钩在锁闭框内的活动量,适应尖轨、基本轨爬行(见图5,右侧为新)。
4 改进及优化方案
4.1 外锁闭部分
(1)尖轨锁钩取消衬套,增加关节轴承(见图2,右侧为新)。当尖轨串动时,锁钩内的关节轴承可自动调整角度,保证与销轴共轴,解决因锁钩翻转、尖轨“不方正”造成锁钩与连接销阻卡而增加阻力的问题;道岔尖轨在锁闭状态,通过关节轴承的调整,保证锁钩和锁闭铁为面接触;能适应尖轨转换过程中尖轨摆动的状态,减少磨损。
图5 新旧锁闭铁对比
(5)尖轨连接铁与尖轨连接部位螺栓的防松采用嵌块方式(见图6,右侧为新),结构简单、易安装、防松效果可靠;尖轨连接铁与销轴连接部位增加耐磨衬
套。
图2 新旧锁钩头部对比图6 防松结构对比
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(6)锁闭框底部增加耐磨自润滑材料,减小转换阻力;取消锁闭框上的限位销,增设限位板,保证限位可靠,消除了对外锁锁闭杆的冲击打坑现象(见图7,右侧为新)。
应尖轨转换过程中尖轨摆动的要求;(4)接头铁与尖端铁间结构改为V形槽固定绝缘连接,消除了原来绝缘管的磨损,减少现场的维护工作量。
图10 尖端铁新旧结构对比
图7 锁闭框限位方式新旧结构对比
5 现场试验及实施效果
2010年6月在大秦铁路茶坞站82#和46#道岔(75 kg/m钢轨12号道岔,图号为SC559)安装使用了经优化设计的外锁闭和安装装置,开通以来,更换的两组转换设备运行稳定,转换可靠。经对现场使用单位回访,使用单位认为改进优化后的系统有以下特点:(1)外锁闭装置能更好地适应道岔尖轨和基本轨爬行;(2)减小道岔转换阻力,在当天更换完成后,用油压表测道岔转换阻力,比更换前减小约1.5 MPa;(3)两组道岔在更换
(7)加大锁闭框上安装孔部尺寸(见图8 ,右侧为新),增加了锁闭框与基本轨前后位置的调整量,更好地适应基本轨的伸缩变化。
图8 锁闭框上安装孔部尺寸新旧结构对比
前转换不良故障时有发生,更换后该两组道岔转换顺畅,无阻卡故障发生;(4)克服了转辙机锁闭杆、表示杆张口,锁钩铜套磨损,表示杆别劲受损等问题。
(8)优化锁闭杆凸台和锁钩凹槽的结构,借鉴成熟的外锁闭技术(见图9),加大锁闭杆与锁钩转换角度,减小锁钩锁闭时的阻力,提高转换可靠性。
与锁闭杆的摩擦阻力。4.2 锁闭杆、表示杆
锁闭杆、表示杆增加限位套(见图9),解决张口问题,减小因张口增大的转换设备附加阻力;杆接头内加耐磨衬套。4.3 安装装置
安装装置表示杆和接头部位采用关节轴承(见图10,右侧为新),其特点是:(1)接头体与关节轴承可承受不小于20 kN轴向锁闭力;(2)采用关节轴承改善表示杆在尖轨爬行、列车通过时的受力状况;(3)适
图9 改进后的锁闭杆、表示杆
6 结束语
该优化方案经过实际运用,取得了良好的效果,达到了预期的目的。下一步将持续跟踪现场设备运营情况,积累更丰富的道岔转换系统现场运用特别是重载线路的运用经验,进一步优化产品设计,不断采用新技术、新工艺,更好地适应大秦铁路乃至国内外各种不同线路的使用需要,为提高道岔转换系统的安全性、可靠性不断努力。
(9)锁闭杆上加设导向滚轮(见图3),减少挡板
责任编辑 陈晓云收稿日期 2013-03-04
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