转辙机振动试验

谢志明 田文礼 周波 李鏐润

摘要：以转辙机的振动试验作为切入点，验证地铁电客车对过岔时对道岔的振动影响，并根据试验结果，探讨如何减少转辙机的振动量从而保障地铁的安全运营。

关键词：转辙机;振动试验;安全运营

1  概述

转辙机做为现代城市轨道交通最重要的信号设备之一，保障着地铁的安全运营。在行车时转辙机接收联锁指令，使道岔开通直股或侧股。电客车经过道岔时冲击钢轨，作用力传导致角钢，使转辙机有一个垂直方向的振动。在研究地铁的道岔故障后发现多数道岔故障原因是由沙尔特宝速动开关组的问题引起的，本文论证分析地铁电客车经过道岔时引起的转辙机振动量是否符合要求。

2  转辙机振动测试标准

S700K转辙机的振动环境试验就是评估现场环境后将已知的现场振动模拟至振动测试仪上，包含了转辙机在运输，安装以及组成使用过程中的外部振动，从而确定产品能正常使用。在GB/T25338.1-2019《铁路道岔转辙机：通用技术条件》中5.19项明确了转辙机耐震测试的各项要求：转辙机低频扫频范围为10Hz～38Hz，位移全振幅为2.5mm;高频扫频范围为38～1000Hz，振动加速度为7.5g。不与钢轨、轨枕直接连接的转换设备扫频范围为10Hz～500Hz，振动加速度为0.5g。

如表1所示转辙机在经过振动测试耐久试验测试后零件不应损坏，电器特性符合产品标准规定。

3  沙尔特堡接点组振动测试标准

S700K转辙机内沙尔特宝S800系列触头开关的要求为符合国际电工委员会制定的IEC60947-5-1标准，如图1。

国际电工委员会制定的IEC60947-5-1标准中，对于震动的要求如下，详见图2。

沿着三个垂直轴向方向：

频率范围：10Hz-55Hz;

幅度要求：0.5mm;

扫频持续时间：5分钟;

共振频率或55Hz持续时间：三个垂直轴向30分钟（或总共90分钟）。

4  测试方法

所谓振动量就是体现物体振动强弱程度的量，具体表现为振动位移，振动速度，振动加速度的大小。

振动位移为;

振动速度为

振动加速度为a=A？棕2cos（？棕t+？渍+？仔）

由于在低频振动场合中加速度的幅值不大所以选取振动位移量参考比较有代表性。电客车在满载时更能体现道岔振动的实际情况，所以在地铁运营期间进入轨行区，将振动测试仪安装在靠近转辙机的角钢上。由于转辙机安装在角钢上，角钢处的振动数据可代表转辙机的振动数据，测试采用PCM626便携式震动测试仪，设定仪器測试参数为：

扫频范围：0.5-1000Hz;

传感器灵敏度设置：8mv/um;

测量类型：pk-pk;

测量内容：振幅（振动量）。

传感器安装位置为机转辙机外侧短角钢处，安装位置如图3，现场测试如图4，道岔位置详见图5（以下沙西站W2203A机为例），提取测试有效值，并以最高P-P波峰值的振幅作为典型值进行数据分析。

5  数据分析

①列车过岔时道岔处于侧股时所测得的转辙机振动数据详见表2。图6～图8是单组转辙机测试的数据。由测试数据对比可以发现道岔开通侧股时电客车车速一般在20km/h左右，转辙机所测得的振动幅度最高在0.365mm（下沙江滨W2819B机）。

②列车过岔时道岔处于直股时所测得的振动数据详见表3。图9～图15是单组转辙机测试的数据。地铁运营时开通直股的情况较多，当道岔开直通股时电客车车速度明显要高于侧股，速度均在50km/h-70km/h。振动测试数据可以看出速越高测得的振动数据也相对越大。最大振幅0.237mm。

6  振动试验结果分析

转辙机是地铁运营最重要的基础设备之一，电客车通过道岔时，转辙机受到冲击力的影响产生振动。在震动测试前查阅相关行业及国家标准，对比发现国标GB/T25338.1-2019中第5.19条耐震性能满足低频扫频10Hz～38Hz位移振幅2.5mm;国际电工委员会制定的IEC60947-5-1标准中第8.4.2.3项中耐震性能满足低频扫频10Hz～55Hz位移振幅0.5mm。

因此本次测量数据与标准更高的IEC60947-5-1中位置振幅（0.5mm）进行比较。

通过对数据的分析得出如下相关结论：

①S700K转辙机震动幅度的大小与道岔开通的方向有关，即道岔处于定位开通直股相对振幅较小，道岔处于反位开通侧股相对振幅较大;

②S700K转辙机震动幅度的大小与列车通过道岔时的速动有关，即列车通过道岔速动越快，转辙机相对振幅越大，详见图16;

③通过对全线8个站10组S700K转辙机45次有效震动测试，所测振幅最大数据为0.365mm，小于国际电工委员会制定的IEC60947-5-1标准中振幅0.5mm的要求，因此S700K转辙机在列车通过时产生的震动并不是造成沙尔特堡接点开裂故障的主要原因。

7  减小震动建议

为减少过车时的振动，应加强转辙机紧固件的检修，保证紧固件作用良好。对故障道岔进行针对性的振动测试，采用降低车速或是提高角钢劲度系数的方式减少转辙机的振动量。对于长期开通弯股的道岔，尽量降低行车速度。企业应当定期对转辙机振动进行测试，如果震动超过设计标准，应联合轨道等相关专业进行调整，确保转辙机稳定可靠，电客车安全运营。

参考文献：

[1]铁路道岔转辙机：通用技术条件.

[2]国际电工委员会：电器开关技术标准.

[3]邢力民.道岔转辙机振动实验研究 2013.

[4]铁路地面产品振动试验方法.