简谈道岔转辙设备的防水技术改进

谢博才，何建峰

(1.中国国家铁路集团有限公司，北京 100036；2.西安铁路信号有限责任公司，西安 710100)

1 概述

转辙机、密贴检查器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。转辙机、密贴检查器作为铁路信号系统的基础执行单元，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。在铁路线路实际运用中，转辙设备机内进水、进潮气会引发机内设备锈蚀、部件卡阻、导电部件性能下降、绝缘部件绝缘性能降低等问题，从而造成设备故障。本文系统分析转辙设备的主要进水部位及原因，提出提高转辙设备防水的技术措施，并阐述了转辙设备防水技术的发展方向。

2 转辙设备进水原因及危害

2.1 主要进水部位及原因

转辙机、密贴检查器进水部位主要在设备对外部的接口、动作杆件、零部件结合部位等。

设备对外部的接口主要有电缆引入接口、人工手摇操作接口等。这些部位在施工、维护中均需要拆解、安装，且存在元器件老化及破损的问题。因此，实际运用中设备存在接口处进水的问题。

动作杆件主要有动作杆、检测杆等，转辙设备动作杆件需要不断做伸出、拉入的往复运动。动作杆件长期往复运动、受列车的冲击振动，会导致动作杆件与密封圈之间间隙的变化、密封圈破损、密封圈老化，防水性能下降，从而造成动作杆件将水带入机内。另外，外锁闭道岔配属转辙机的单法兰接口、双检测杆结构，也是转辙机防水的薄弱环节。

零部件结合部位是指部件组装、封盖的结合部接触面，通常采用橡胶密封条或防水密封胶等来防水。在实际运用中，转辙设备机盖的经常开启及密封不良，易导致潮气或水进入机内。同时，各结合部位的密封条、密封胶存在老化等问题，也能引起转辙设备密封不良进潮气、进水的问题。

2.2 进水危害

转辙机、密贴检查器是机电一体化设备，其内部有机械传动机构、有绝缘性能和导通性能要求的电气部件。设备进水、进潮气后，在机内形成高湿环境，易引发机内机械部件锈蚀，影响部件的质量及强度。锈蚀产生的渣体，还可能导致机械运动部件卡阻或电路失效等问题；绝缘件的绝缘性能下降，在受到电压冲击后易出现击穿短路等问题；接点、线卡等锈蚀易导致接触电阻增大或接触不良，影响设备的正常运行。因此，转辙设备进水将严重影响整机的安全运用及使用寿命。

3 转辙设备防水

减少转辙机、密贴检查器机内进水、进潮气，是设备维护单位和设备生产商需要持续攻关的课题，目前，普遍采用以下措施。

3.1 加强日常维护检查

加强转辙机日常维护，避免在雨天或湿度较大的天气长时间打开机盖；定期对转辙机、密贴检查器各部位涂抹润滑脂或加注润滑油，形成有效的油膜保护；日常维护检查各零部件、易进水部位密封圈的完整性，避免部件破损、老化、硬化引起机内进水。

3.2 机内使用除湿材料

机内已进潮气或者长期阴雨的时节，可在机内放置吸湿板、防潮包等，一定程度上可以缓解机内的高湿环境。另外，在设备的机壳上增设通风装置，利用空气对流原理可排出机内潮气。

3.3 机外防护措施

转辙机、密贴检查器动作杆件是进水防护的薄弱部位，特别是分动表示杆双杆间隙在动作过程中易将雨水带入机内，因此宜在动作杆件接口部位采取外部防水措施。

1）普速及高速铁路侧线转辙设备机外防水

目前，普速铁路道岔、高速铁路侧线道岔转辙设备均采用钢板或SMC材质的防水罩，如图1所示。

图1 普速及高速侧线转辙设备防水罩Fig.1 Waterproof shield for switching equipment of tranditional speed and high speed side line

该结构防水罩结实，耐踩踏，对转辙设备起到较好的防水防尘作用。

2）高速铁路正线转辙设备机外防水

高速正线道岔的外部防水措施，需要考虑到动车组高速运行的行车安全，宜采用橡胶等软材质、并安装牢固的防护装置。如整体套入风琴式防护罩如图2所示，雨刷式杆件防水罩如图3所示。

风琴式防水罩采用柔性橡胶材料、整体套入式结构，设备维护时也无需整体拆卸。

雨刷式防水罩采用刮雨器原理，安装于转辙机的机壳部位，对转辙机杆件伸出端进行局部防护。

4 转辙机、密贴检查器防水技术改进

针对现场对转换设备防水性能要求的逐渐提高，提高设备源头的标准、质量，从而减少机内进水带来的问题是各部门一直关注、研究的重点课题。经过近几年的探索研究，各部门对转辙设备做了一些有效的技术改进，同时也明确了整机防水性能的研究方向。

4.1 转辙机杆件接口密封结构改进

提高杆件的防水能力一直是各研制单位的改进目标，既有杆件处防水采用堵孔圈和防尘圈结构，防尘圈充满机油后能降低机内进水的几率，但现场实际应用效果不佳。经技术研究采用骨架密封圈替换堵孔圈，使杆件密封圈能更好的贴合于杆件，防止潮气从杆件间隙进入机内。同时，特殊造型的密封圈唇形结构，可以很好地将杆件动作时带入的水刮除。安装结构上优化了防尘圈安装位置，并在方孔套底部设置导流槽，利于将刮除的雨水排出。改进后杆件处的防水性能有显著提升。如图4所示。

4.2 密贴检查器的改进

既有线大量使用的JM-A型密贴检查器表示杆为方形结构，防尘圈为毛毡结构。因防尘圈老化及油脂流失，杆件处的防水性能随使用时间加长会逐步降低。对JM-AY型密贴检查器进行了部分改进：1）表示杆由方形改为圆杆结构，方便增加密封措施。2）用唇型密封圈替换防尘圈。使杆件处防水性能有效提升。同时增设了导向带，可起到对杆件定位、润滑作用。3）导向套与壳体安装面增设O型圈实现端面密封，防止结合面出现进水问题。经现场验证，改进后密贴检查器防水性能有较大提升，如图5所示。

图5 密检器防水性能改进Fig.5 Improvement of the exsiting waterproof performance of point detector

4.3 转辙设备防水技术的发展

随着铁路运输对转辙设备安全性能的要求越来越高，提升设备防水性能、减少设备故障越来越紧迫，尤其在多雨水地区，转辙设备浸水情况时有发生，由于加装特殊密封圈的方式只能防止杆件四周进水，但对于单法兰口，分动检测杆贴合结构，两根检测杆中间的结合缝防水难度很大。这就要求研究改进防水性能更好、稳定性更高的转辙设备，所以密封型转辙设备是技术发展的方向。

密封型转辙设备主要解决的问题如下。

图2 风琴式防水罩Fig.2 Organ type waterproof shield

图3 雨刷式防水罩Fig.3 Wiper type waterproof shield

图4 转辙机防水性能改进Fig.4 Improvement of waterproof performance of point machine

1）由于现有转辙设备的杆件全为方形结构，没有成熟的密封解决方案。圆形杆件的密封技术已在液压领域有较为成熟的应用，因此密封型转辙设备杆件宜将现有方形杆件优化为圆杆结构，如图6所示。

图6 动作杆结构改进Fig.6 Optimization of throw rod structure

2）同时需要解决转辙机分动检测杆两根检测杆结合缝无法进行防护的难题，就需要对转辙机分动检测杆的现有结构进行优化，宜将现有单法兰接口、双检测杆结构进行分离设计，如图7所示。

图7 检测杆结构改进Fig.7 Improvement of detecting rod structure

3）转辙设备各处零部件结合部位应合理设置防水结构。尤其是有孔、轴及较大结合面处应考虑设置防水结构，减少零部件结合部位缝隙处进水的可能。

4）除上述密封结构优化外，对密封圈或密封胶在选型上除了考虑达到防护性能的安装结构外，材质性能也是极其重要的。转辙设备使用范围广，环境较为恶劣。在密封材料选型上，应充分考虑材质的耐高低温性能。密封材料在高温或低温时不应增加杆件运动的动作阻力，避免造成杆件运动卡阻等次生问题。同时，考虑到转辙设备杆件长期往复运动的特殊工况，密封材料应具有良好的耐磨损性能。再次，密封材料应具有良好的耐油性能、耐老化性能，较长的使用寿命。

综述，在杆件处密封设计，应做好密封结构的设计同时，优化密封材料的选型也是十分有必要的。并应考虑到转辙设备密封件后期的可维护性，结构设计及材料选型应方便现场维修更换。

5 结语

转辙设备是铁路信号系统中重要的组成部分，通过分析转辙机、密贴检查器进水的关键部位及原因，采用合理的防水措施，可有效减少设备故障。转辙机、密贴检查器在防水性能提升方面不断发展，并取得了阶段性的成果，下一步提升转辙机、密检器整机防护性能达到IP66级或IP67级是主要攻关研究方向。