分动外锁闭道岔智能油润装置的设计

薄宜勇 杨 华

随着列车运行速度的提高、车流密度的加大，对铁路基础设施的安全性和可靠性提出了更高要求。作为信号基础设施的分动外锁闭道岔转辙设备，因使用非常频繁，其故障一直处于多发状态。从上海铁路局电务系统历年信号设备故障数量统计看，道岔设备故障一般占设备故障总数的30%～40%， 严重影响铁路运输安全生产和运输效率［1-2］。

分动外锁闭道岔的锁闭和解锁是通过锁闭杆推、拉锁钩，使锁钩锁住或脱离锁闭铁实现的。锁闭杆、锁钩及锁闭铁之间为完全的滑动摩擦，若缺少润滑油，会使摩擦力变大，将直接影响道岔的锁闭和解锁，所以需要通过涂油来降低摩擦副间的摩擦系数，减少摩擦力，保障道岔外锁闭装置动作灵活［3-4］。

分动外锁闭道岔装置的油润需求，直接与天气环境以及设备使用频率等因素有关，而且需要现场信号工作人员经常上道，并由行车人员扳动道岔配合，保持外锁装置的清洁和油润。而为了减少上道次数，往往一次涂油过量，单次过量的润滑油不仅对道床环境造成污染，碎石道床还容易形成翻浆病害，对轨道缓冲橡胶垫的性能和使用寿命造成损害。而且点外上道涂油也给工作人员人身安全带来较大的风险，但若安排在“天窗”点内，又会大量挤占“天窗”时间，严重影响正常的设备维修［6］。因此迫切需要研发智能油润装置。

1 智能油润装置设计

目前已开发的道岔涂油装置，主要依靠道岔的转换机械带动或为电动式遥控加油器。有的仅在道岔动作后注油，借助转辙机往返扳动动作杆施加的力实施机械式注油［3］；有的是通过人工遥控电动注油；有的是通过分析道岔转换阻力变化与道岔外锁闭工况的关系，对道岔外锁闭自动加油，实现机械部位的油润［7-8］。而本文设计了一套外锁闭道岔智能油润装置（简称油润装置），能够满足即时油润的需求，实现智能控制，有效减少外锁装置及转动部位润滑不均匀、各摩擦面摩擦阻力增大等因素导致道岔转换别卡问题的发生，提高道岔外锁闭装置的工作可靠度。

1.1 结构组成

智能油润装置主要由控制主机（主控板、显示操作屏）、压力传感器、电流传感器、电压传感器、行程开关、储油箱、储油箱加压装置、油压表、喷油部件（电磁阀，喷油嘴）、电源、橡胶油管、控制电缆、通信模块及安装装置等组成，如图1所示。

图1 分动外锁闭道岔智能油润装置组成图

1.2 结构特点

1）该油润装置不对现有道岔外锁闭装置做任何改动，工作时不超限界，不影响道岔转换。在安装支架结构上采用防脱设计，避免使用中出现卡阻，不影响道岔维护作业。安装支架固定于外锁闭道岔锁钩处，其高度及长椭圆孔可进行位置调整，适用于不同牵引点的使用。

2）电源模块主要的负载为驱动输出的电磁阀门和储油箱加压泵。采用220 V 独立电源，由信号机械室通过分线盘引出室外，不影响道岔设备的正常工作。

3）采用绝缘橡胶油管与喷油部件连接，不影响道岔区段轨道电气性能。

2 工作原理

油润装置控制主机分别采集道岔位置的信息和道岔启动信息，依据气象（温度、雨量、光照）情况和设置的油润参数，触发油润控制信号，决定四路独立输出驱动信号的动作时机、动作顺序和油润量大小。道岔智能油润控制逻辑见图2。

当油润控制信号驱动喷油嘴电控油阀机构时，压紧压簧，推动动作滑块，使其中心管路接通主油接口与球型喷油嘴。当驱动信号反转后，电控机构拉动滑块收缩并释放压簧，切断主油接口与球型喷油嘴通路，停止喷油。电控机构的动作时间可进行小范围调整，以适应不同安装位置的需要。电控油阀及喷油嘴结构见图3。

图2 道岔智能油润控制逻辑

3 工作特点

1）操作控制主机能显示当前系统状态、气象信息、储油箱油量和压力。可以进行油润模式的选择（手动或自动），设定自动模式的参数，比如动作多少次进行油润，高温晴热天气多长时间进行油润，大雨后进行油润时加油量多少等。

图3 电控油阀及喷油嘴结构

4）正常情况下，只需要根据使用的频率定期往储油箱中加足润滑油。

4 对比分析

2） 加压储油罐内的润滑机油通过输油管道，注入到外锁闭道岔需要油润的机械部位，通过安装固定好的喷油嘴，由控制主机根据程序设置控制各点位的电控油阀，达到各机械位置的油润目的。

3）装置具备独立运行的功能，也可以和既有道岔缺口监测系统共用通信传输设备与站机设备。

以双机牵引外锁闭道岔为例，目前信号维护人员单组道岔油润作业消耗工时约0.2 h，加上登记要点和往返轨道区间路程，综合工时达到0.3～0.5 h 不等。此外，目前的道岔涂油装置功能简单，不具备油润时机和油量大小的控制功能，不能覆盖外锁闭道岔的所有关键机械部位，始终没有解决道岔精准油润需求的问题。而智能油润装置通过外锁闭道岔的位置采集、道岔转换采集、综合气象数据和程序设置参数的计算，可实现完全替代人工涂油作业的目的，还可以根据需要增加融雪除冰等扩展功能。人工涂油、机械涂油、智能油润对比分析见表1。

表1 人工涂油、机械涂油、智能油润对比分析

5 结语

随着轨道交通行业的发展，行车自动化程度越来越高，对信号设备的状态监测需求越来越多，信号设备的维护必将随着物联网技术的日臻成熟，引入更多具备自动监测和维护的智能化设备，用更多智能化专业维护装置来替代人工作业，实现降本增效，降低安全风险，以满足行车对设备的高可靠性要求。分动外锁闭道岔智能油润装置的研究开发，能降低道岔转换阻力，减少由于道岔外锁摩擦阻力大导致的道岔故障发生机率，优化道岔维护工况，对保证行车安全、提高轨道交通运输效率具有深远的意义。