ZD9型电动转辙机维护与故障处理.docx

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ZD9型电动转辙机维护与故障处理

引言

随着计算机技术的发展，我国于上世纪八十年代初开始研制和开发应用于铁路车站的计算机实时控制系统。

二十多年过去了，经过许许多多科技人员的不懈努力，我国在这一领域的研究取得了突飞猛进的发展，转辙机得到广泛应用，开创了中国铁路发展史上一个新的里程碑。

ZD（J）9型电动转辙机是为我国铁路提速的需要研制的。

借鉴了国内外成熟的先进技术，结合我国铁路线路和道岔的实际情况进行了优化设计，并根据道岔的不同转换动程和转换力以及交流、直流不同供电方式开发的系列产品。

具有转换力大、效率高等特点。

既使用多点牵引分动外锁闭道岔的转换，也可用于尖轨联动的内锁闭道岔转换。

最近，对ZD（9）型转辙机进行改进，使之成为适用于客运专线适用的转辙机。

ZD（J）9型系列电动转辙机（以下简称转辙机）是一种能适应交、直流电源的新型转辙机。

它有着安全可靠的机内锁闭功能，因此既可适用于联动内锁道岔，又可适用于分动外锁道岔，既适用于单点牵引，又适用于多点牵引，安装时，既能角钢安装，又能托板安装。

ZD（J）9型电动转辙机可用来转换各种铁路道岔的尖轨、心轨和道岔的外锁闭装置，可以替代现有的各类转辙机，该转辙机能满足以下要求：

有速动开关检测尖轨或心轨的终端位置，转换道岔，有保持尖轨和心轨在密贴位置的锁闭装置，道岔在挤岔后有切断表示的功能。

转辙机采用滚珠丝杠减速，既有高效率特点。

电机采用三相交流380V电源，因此电缆单芯控制距离长，交流电机比直流电机故障少。

接点系统采用铍青铜静接点组和铜钨合金动接点环。

伸出杆件用镀铬防锈，伸出处用聚乙烯堵孔圈和油毛毡防尘圈支承和防尘。

转动和滑动面均用SF2复合材料衬套和衬垫，因此转辙机的维护工作量小。

停电或维护中需要手动转换时，可以转动手动开关轴，切断安全开关的接点后插入手摇把，就可以手动转换转辙机。

1ZD（J）9系列转辙机使用及维护

ZD（J）9型电动转辙机是为我国铁路提速的需要研制的。

借鉴了国内外成熟的先进技术，结合我国铁路线路和道岔的实际情况进行了优化设计，并根据道岔的不同转换动程和转换力以及交流、直流不同供电方式开发的系列产品。

具有转换力大、效率高等特点。

既使用多点牵引分动外锁闭道岔的转换，也可用于尖轨联动的内锁闭道岔转换。

最近，对ZD（9）型转辙机进行改进，使之成为适用于客运专线适用的转辙机。

ZD（J）9型系列电动转辙机（以下简称转辙机）是一种能适应交、直流电源的新型转辙机。

它有着安全可靠的机内锁闭功能，因此既可适用于联动内锁道岔，又可适用于分动外锁道岔，既适用于单点牵引，又适用于多点牵引，安装时，既能角钢安装，又能托板安装。

1.1概述

1.1.1型号组成及表示意义

ZD（J）9型电动转辙机,其中Z表示转辙机，D表示电动，J表示交流不标表示直流，第一个?

表示派生类型，第二个?

表示动作杆动程，第三个?

表示额定转换力。

1.1.2ZD（J）9型电动转辙机的特点

（1）采用滚珠丝杠减速，效率较高。

（2）交流系列采用三相380V交流电动机，故障少，电缆单芯控制距离长。

根据需要可配置直流系列转辙机。

（3）接点系统采用铍青铜静接点组和铜钨合金动接点环。

（4）伸出杆件用镀铬防锈，伸出处用聚乙烯堵和油毛毡防尘圈支撑和防尘。

（5）转动和滑动面用SF-2复合材料衬套和衬垫，维护工作量小。

（6）停电或维修时需手动转换的情况下，课转动手动开关轴，断开安全接点插入手摇把，予以手动转换转辙机。

1.2ZD（9）系列电动转辙机的结构

ZD（9）型转辙机结构如下图。

由底壳、盖、电动机、减速器、摩擦连接器、滚珠丝杠、动作杆、左右锁闭杆、接点组、安全开关组、挤脱器、接线端子等组成（如图1-1）。

1.2.1电动机

（1）交流电动机

为ZDJ802-4型专用交流电动机，额定输出功率0.4kW，当电源电压为三相380V、单相电阻为54Ω时，额定转矩为2N˙m，转速大于或等于1330r/min。

（2）直流电动机

额定电压为160V，额定转矩2N˙m，转速大于或等于980r/min。

1.2.2减速器

为两级减速，在改变转换力或转换时间时，可以变动减速比。

ZD（J）9-A型第一级速比为38/26，第二级速比为46/18，总速比为3.74。

ZD（J）9-B型第一级速比为44/20，第二级速比亦为46/18，总速比5.63.这是由于双机牵引的道岔要求第二牵引点先动，使得宏观上达到同步。

1.2.3滚珠丝杠

选用国产磨削丝杠，直径Φ32mm，导程10mm。

由于导程大，滚珠也大，故可靠性高。

1.2.4摩擦连接器

采用干摩擦，主动片是4片外摩擦片，用钢带加工，被动片为3片内摩擦片，用12个弹簧加压。

1.2.5自动开闭器

自动开闭器接点组与ZD6型相同，只是将动接点支架改进成为有两处压嵌连接的结构，因此左右调板设在同侧，缩小了接点组尺寸，减少了零件品种。

1.2.6安全接点

采用沙尔特堡开关。

1.2.7接线端子

采用德国产笼式弹簧的2线接线端子，由于接线部分没有螺纹连接，使用中无需检查或重新拧紧，能抗振动和冲击，是一种免维护的接线端子。

图1-1

1.3转辙机的安装

ZD（J）9型电动转辙机在工厂装配是右伸结构，是在道岔左侧的安装方式。

1.4表示缺口的调整

锁闭杆锁闭表示缺口与锁闭柱的间隙为每侧2mm，其调整量为0~4mm。

可从转辙机上方直接观察到缺口。

第二牵引点用的ZDJ9B和D型表示杆内检查块与检查的间隙为每侧4mm，其调整为0~8mm，正常检查表示缺口与检查柱的间隙为每侧2mm，为了在第二牵引点因尖轨变形而允许在密贴时留有4mm间隙也可以调整使用。

锁闭杆挤岔表示斜缺口与锁闭柱斜面面间隙为每侧18mm，当面分动外锁闭道岔上使用，其适应尖轨动程为尖轨标准动程±18mm。

当在联动内锁闭道岔上使用，其左右锁闭杆或表示杆可以调整左右两杆锁闭缺口的相到位置，如ZD6型电动转辙机的表示杆那样，调整量为±20mm，适应尖轨动程为尖轨标准动程±20mm。

1.5ZD（J）9型电动转辙机系列

ZD（J）9型电动转辙机系列分成ZDJ9型交流系列和ZD9型直流系列，两者的区别仅在于分别采用交流电动机和直流电动机。

交流转辙机电源电压为AC380V，直流转辙机电源电压为DC220V，它们的工作电流均不大于2A。

ZDJ9型和ZD9型转辙机又分为A、B、C、D、E、F不同的派生型号，它们的基本情况如表所列。

其中A、B为分外锁闭道岔所用，分别用于第一、第二牵引点。

C、D为联动内所道岔所用，分别用第一、第二牵引点。

E用于非提速区段第二牵引点，F用于单机牵引道岔。

型号

额定转换力（kN）

动程（mm）

动作时间不大于（s）

挤脱粒（kN）

锁闭方式

挤切方式

使用说明

交流系列

直流系列

交流

直流

ZDJ9

170/4K

ZD9

170/4K

4

170±2

5.8

8

28±2

双杆内锁

可挤

尖轨动程152mm以下道岔

ZDJ9-A

220/2.5K

ZD9-A

220/2.5

2.5

220±2

5.8

8

-

双杆内锁

不可挤

分动外锁双机牵引第一点，三机牵引第一点、第二点，心轨第一点

ZDJ9-B

150/4.5K

ZD9-B

150/4.5K

4.5

150±2

5.8

8

28±2

单杆內锁

可挤

分动外锁双机牵引第二点，三机牵引第三点，心轨第一点

ZDJ9-C

220/2.5K

ZD9-C

220/2.5K

2.5

220±2

5.8

8

-

双杆内锁

不可挤

分动外锁多机牵引第一点

ZDJ9-D

150/4.5K

ZD9-D

150/4.5K

4.5

150±2

5.8

8

28±2

单杆內锁

可挤

联动内锁第二牵引点

表1-2ZD（J）9型转辙机主要技术特性

2ZD（J）9转辙机电路分析及电路故障

道岔控制电路由道岔启动电路和道岔表示电路两部分组成。

启动电路是动作转辙机、转换道岔的电路，表示电路是反映道岔位置的电路。

测试项目

X1~X2（X1~X3）

X1~X4（X1~X5）

X2~X4（X3~X5）

室内外

说明

交流V

直流V

交流V

直流V

交流V

直流V

正常情况

60

20.5

1.8

0

57

20.5

－

－

断表示电源

0

0

0

0

0

0

室内

检查断路器变压器

单纯二极管短路（击穿）

40

0

40

0

40

0

室外

无交流，需带二极管电阻去处理

二极管支路开路

110

指针抖动

0

0

110

指针抖动

室外

MF14测试

继电器支路开路

70

36

56

36

0

0

室内

交直流电压偏高

继电器支路短路

0

0

0

0

0

0

室内

-

道岔四开（挤岔）

0

0

0

0

0

0

室外

注意所在区段有无红光带来初步判断挤岔

注：

二极管支路电压

电机线圈压降

继电器端电压

表2-1表示电路故障数据

广泛采用的是四线制道岔控制电路。

在提速区段推广使用五线制交流转辙机控制电路。

道岔控制分为进路操纵和单独操纵两种方式。

下面以五线制道岔举例说明ZDJ9型电动转辙机的电路。

2.1常见的表示电路故障数据

当二极管截止时，半波电流经表示继电器线圈，使DBJ/FBJ吸起。

当二极管导通时，表示继电器两端电压接近于零，但线圈产生的自感电流经二极管续流使继电器保持吸起。

所以取消了在直流电动转辙机电路中表示继电器线圈并联的电容，提高了表示电路的可靠性（如表2-2所示）。

道岔动作情况

室内测量端子

端子电压正常

端子电压不正常

检查范围

室外检查接点

备注

道岔正常操动情况

定—反：

X1、X3、X4

反—定：

X1、X2、X5

各端子间有AC380V，断相保护器吸起

－

－

－

启动回路电阻：

在断开表示电源后，一个回路为两相线圈绕组再加上电缆回路电阻，一般为50欧姆左右

道岔操动不正常

定—反：

X1、X3、X4

反—定：

X1、X2、X5

－

无电压或各端子间个别无电压

对应组合断路器、断相保护器、继电器接点及至电源屏

－

—

道岔操动不正常

定—反：

X1、X3、X4

反—定：

X1、X2、X5

各端子间有AC380V

－

－

电缆盒、机内各端子，重点检查接点定位接点组11～12、13～14，反位接点组41～42、43～44

电缆盒内对应的，定—反：

X1、X3、X4

反—定：

X1、X2、X5的电压不正常则应往相应方向盒查找

表2-2启动电路故障

2.2五线制道岔各线的作用

X1：

启动电机A线共用线

表示

表示共用线

X2：

反位到定位时接电机B线

定位

表示二极管支路

X3：

定位反为时接电机C线

反位

表示二极管支路

X4：

定位反位时接电机B线

定位

表示继电器支路

X5：

反位定位时接电机C线

反位

表示继电器支路

表2-2

2.3启动电路故障处理

（如图2-3所示）

图2-3启动电路图

注：

因为控制台的电流表只接入启动电源当中的一相，如果正好是此相断开，则启动瞬间道岔可能稍微动作，但电流表无指示，这种情况在室内可以发现BHJ未吸起。

2.4ZDJ9道岔动作电路示意图

（如图所示）

图2-3

2.4.1动作电路原理

以定位第一、三排接点闭合，道岔由定位向反位动作为例，分析如下：

（1）当室内1DQJ、1DQJF吸起，2DQJ转极后，三相动作电源经DBQ及1DQJ、1DQJF、2DQJ接点，由X1、X3、X4线向室外送电，电机开始转动，转辙机第三排接点断开，切断定位表示电路，接通第四排接点。

（2）此时BHJ吸起，接通1DQJ自闭电路。

（3）道岔动作到反位时，第一排接点断开，接通第二排接点，为接通反位表示做好准备。

（4）第一排接点断开后，切断了动作电路，使BHJ落下，随后1DQJ↓→1DQJF↓，接通反位表示。

道岔反位向定位转换时原理同上，所不同的是使用X1、X2、X5线构通电路。

2.4.2动作电路分析

（1）采用DBQ动作BHJ，来保护三相电机。

（2）2DQJ的两组接点的作用主要是区分定、反位动作方向；对B、C相电源进行换相，使三相电机正转或反转。

（3）道岔动作到位后，由11－12及13－14或41－42及43－44接点断开三相动作电源。

（4）为保护作业人员的人身安全，在电机的U相电路中串入了遮断开关K。

在需要时，可切断动作电路，使BHJ不能吸起或由原来的吸起转为落下，使道岔不能电动转换。

2.5道岔表示电路

2.5.1表示电路特点

分动外锁闭道岔的表示电路与三线制、四线制道岔表示电路有较大区别：

（1）表示电路由两条支路构成；

（2）表示继电器与整流堆属并联关系，改变了以前的串联结构，并取消了电容，提高了可靠性；

（3）电路中串入了电机线圈，构通表示电路的同时也检查了电机线圈，可及时发现电机问题。

2.5.2表示电路原理

图2-5

因采用BD1－7表示变压器，输出为110V交流电源，故须按交流电正、负半波进行电路分析。

（1）当正弦交流电源正半波时，假设变压器Ⅱ次侧4正，3负。

电流的流向为：

Ⅱ4→1DQJ（13－11）→X1线→电机线圈W（1－2）→电机V（2－1）→接点（12－11）→X4→DBJ（1－4）→2DQJ（132－131）→1DQJ（23－21）→R1（2－1）→Ⅱ3，这时DBJ吸起；同时，与DBJ线圈并联的另一条支路中，电流的流向为：

电机线圈W（1－2）→电机U（2－1）→接点（33－34）→R2（1－2）→Z（1－2）→接点（16－15）→接点（32－31）→X2→2DQJ（112－111）→1DQJ（11－13）→2DQJ（132－131）→1DQJ（21-23）→R（2-1）→II3，在这条支路中，整流二极管反向截止，故电流基本为零。

（2）当正弦交流电为负半波时，即变压器次侧3正、4负，在DBJ及整流堆这两条支路中，电流方向均相反，由于这时整流堆呈正向导通状态，故该支路的阻抗要比DBJ支路阻抗小得多，所以此时电流绝大部分由整流堆支路中流过，加上DBJ线圈的感抗很大，且具有一定的电流迟缓作用，因而DBJ能保持在吸起状态。

（3）反位表示电路与定位表示电路的工作原理相同，但使用的是X1、X3、X5线构通。

2.5.3表示电路元件分析

2.5.3.1R1的作用

主要是防止室外负载短路时保护电源不被损坏。

2.5.3.2R2的作用

（1）由于1DQJ具有缓放作用，在道岔转换到位时，转辙机接点接通瞬间，380V电源将会送至整流堆上（反位→定位X1、X2线；定位→反位X1、X3线），接入R2可保护二极管不被击穿。

（2）如X4、X5线发生短路，当道岔转换到位后电机会发生反转（1DQJ缓放时间内），易使道岔解锁，串入R2后，使电机U绕组电流减小，即三相不平衡，使电机不能转动，也使BHJ失磁落下，起到保护作用。

2.5.3.32DQJ接点的作用

在电路中DBJ检查了2DQJ的前接点；FBJ则检查了2DQJ的后接点，这样是为了检查启动电路与表示电路动作的一致性。

3ZD（J）9型转辙机的安装与调试

ZD（J）9型电动转辙机可用来转换各种铁路道岔的尖轨、心轨和道岔的外锁闭装置，可以替代现有的各类转辙机，该转辙机能满足以下要求：

有速动开关检测尖轨或心轨的终端位置，转换道岔，有保持尖轨和心轨在密贴位置的锁闭装置，道岔在挤岔后有切断表示的功能。

转辙机采用滚珠丝杠减速，既有高效率特点。

电机采用三相交流380V电源，因此电缆单芯控制距离长，交流电机比直流电机故障少。

接点系统采用铍青铜静接点组和铜钨合金动接点环。

伸出杆件用镀铬防锈，伸出处用聚乙烯堵孔圈和油毛毡防尘圈支承和防尘。

转动和滑动面均用SF2复合材料衬套和衬垫，因此转辙机的维护工作量小。

停电或维护中需要手动转换时，可以转动手动开关轴，切断安全开关的接点后插入手摇把，就可以手动转换转辙机。

3.1产品技术参数

为了满足现场大修和既有线改造中节省投资，派生有ZD9型直流系列电动转辙机。

转辙机型号及含义如图3-1。

ZDJ9-A220/2.5k

图3-1转辙机型号及含义

3.1.1交流系列电动转辙机

交流系列电动转辙机的技术参数见表3-1。

型号

电源电压AC三相V

额定转换力kN

动作杆动程mm

锁闭杆动程mm

工作电流≤A

单线电阻≤s

挤脱力

±2kN

摩擦力kN±10%

重量kg

ZDJ9-

170/4k

380

4

170±2

152±4

1.5

54

28

6

180

ZDJ9-A

220/2.5k

380

2.5

220±2

160±4

1.5

54

--

3.8

182

ZDJ9-B

150/4.5k

380

4.5

150±2

75±4

1.5

54

28

6.8

177

ZDJ9-C

220/2.5k

380

2.5

220±2

160±4

1.5

54

--

3.8

182

ZDJ9-D

150/4.5k

380

4.5

150±2

75±4

1.5

54

28

6.8

177

表3-1交流系列电动转辙机的技术参数

3.1.2直流系列电动转辙机

直流系列电动转辙机的技术参数见表3-2。

型号

电源电压AC三相V

额定转换力kN

动作杆

动程mm

锁闭杆

动程

mm

工作电流

≤A

动作时间

≤s

挤脱力

±2kN

摩擦力

kN±10%

重量kg

ZD9-170/4k

160

4

170±2

15±20

2.0

8

28

6

180

ZD9-A220/2.5k

160

2.5

220±2

16±20

2.0

8

--

3.8

182

ZD9-B150/4.5k

160

4.5

150±2

75±20

2.0

8

28

6.8

177

ZD9-C220/2.5k

160

2.5

220±2

160±20

2.0

8

--

3.8

182

ZD9-D150/4.5k

160

4.5

150±2

75±20

2.0

8

28

6.8

177

表3-2直流系列电动转辙机的技术参数

其中交流型转辙机的单线电阻是指：

由信号楼电源屏经控制单元至转辙机的控制电缆的单线电阻。

ZD（J）9-A和B型是用于两点牵引尖轨分动外锁闭装置的道岔。

ZD（J）9-C和D型是用于两点牵引尖轨联动的道岔。

ZD（J）9-A和C型为两点牵引道岔第一牵引点用的不可挤型转辙机，故没有挤脱器，有动作杆的锁块锁闭和与密贴尖轨相连的锁闭杆锁闭。

道岔的挤岔表示由ZD（J）9-B和D型电动转辙机给出。

ZD（J）9-B和D型为两点牵引道岔第二牵引点用的转辙机，仅有动作杆的锁块锁闭，表示杆只有检查尖轨密贴和挤岔断表示的功能。

在挤脱器内锁闭铁的锁闭和挤岔断表示的功能与ZD（J）9型转辙机相同。

3.2接点组和控制电路

3.2.1接点组

转辙机内接点组当采用静接点片和动接点环结构时，静接点片用铍青铜制造，动接点环用铜钨合金制造，以减少维护工作。

滚轮在丝杠动作板上应滚动灵活。

当滚轮在动作板上滚动时，启动片尖端离开速动片上平面的间隙应为0.3--0.8mm。

当转辙机转换终了时，启动片尖端离开速动片时，应快速切断动作接点。

当锁闭杆从终端位忘回移动，锁闭杆斜面与检查柱斜面接触后，锁闭杆再移动12mm时，表示接点组应可靠断开开关的常闭接点。

各接点组接通、断开良好，动接点环打入静接点片的深度不小于4mm，各接点片的压力，出厂时已调整为3.5-10N，现场无特殊情况不做调整。

3.2.2控制电路

ZDJ9交流转辙机采用三相交流五线制道岔控制电路，其中X1通过1DQJ的前接点接至A相，X2、X4通过2DQJ接点区分定、反位，接至B相；X3、X5通过2DQJ接点区分定、反位，接至C相。

电路中主要了采用以下设备参见表4-3：

转辙机内部配线端子采用免维护的万可（WAGO）公司的280-901型端子，由于该接线端子的零件没有螺纹连接件，能抗振动和冲击，同时又不损伤导线，耐振动，适应现场频繁的震动对接线质量的影响。

交流系列电动转辙机的机内配线采用0.75mm2绝缘安装线，为19×0.23的多股软线，接线片与导线为压接方式。

接线片共用FOT型线环1-3（3mm端子用）和1-5（5mm端子用）两种，用CQFOT型0.5—2.5双痕周压手动压线钳压接。

直流系列电动转辙机使用直流160V电压，不用配置专用的三相交流提速屏，采用与ZD6系列转辙机一致的4线制道岔控制电路。

机内配线由施工单位现场预配，产品出厂时不配线。

现场预配时参照工厂交流型转辙机配线标准进行配线，尽量采用压接和绕制线环的方式，不要焊接线，防止在使用中出现断线等故障。

符号

名称

型号

1DQJ

第一启动继电器

JWJXC-H125/80

1DQJF

第一启动复示继电器

JWJXC-480

2DQJ

第二启动继电器

JWJXC-135/220

DBJ、FBJ

表示继电器

JPXC-1000

TJ

时间继电器

JSBXC-850

BHJ

保护继电器

JWXC-1700

DBQ

道岔保护器

DTB-2型断相保护器

BB

表示变压器

BD1-7

表3-3控制电路中的主要设备

3.3转辙机的安装

ZD（J）9型转辙机安装工艺流程见图3-4。

图3-4ZD（J）9型转辙机安装工艺流程图

（1）安装前准备

安装前请工务部门配合，对道岔进行整治，整治内容有：

轨距、连接杆、尖轨方正、尖轨与基本轨密贴调整、枕木间距、尖轨动程等，以保证整组道岔调整方正。

且尖轨的爬行量、道岔转换阻力等应不超过规定标准。

清理安装装置及配套器材，对电动转辙机进行清扫、倒边、预配线把。

（2）右侧安装时倒边

转辙机在工厂装配是右伸结构，是在道岔左侧安装的方式。

现场如果要在右侧安装时，将转辙机的动作杆和锁闭杆的保护管、锁闭杆、毛毡防尘垫等更换方向。

由于动作杆左右侧均有连接孔，因此动作杆不需要更换方向。

在改装时，在底壳外的连接面为了防止进水，需要涂上密封胶防潮。

（3）安装转辙机

按照ZD（J）9型安装标准图对钢轨进行划线，安装L铁和基础角钢，紧固后安装转辙机，用四个固定螺栓将转辙机固定于基础角钢上。

然后连接表示杆、动作杆、锁闭杆。

（4）各部位检查

检查转辙机内部应保持干燥、清洁，配线线束要用合适的电缆夹夹住。

凡绝缘层受损的电线，必须对配线进行导通和绝缘测试；铜芯线受损时，则更换受损电线。

手摇把连板及手动开关的功能检查：

当手摇开关接通时，挡住手摇把插入孔的连板必须阻止手摇把插入手摇齿轮。

在手摇齿轮与连板之间必须有一定间隙。

手动开关断开时，手摇把必须能够顺利地插入。

不经人工操作，不得恢复接通。

各部位涂润滑脂及注润滑油：

润滑脂使用转辙机专用TR-1型润滑脂，润滑油可以使用NO20号机械润滑油。

动作杆从转辙机内伸出在外的部分应在转辙机伸出状态下涂润滑脂。

位于转辙机内部的部分在伸出、拉入两种情况下涂润滑脂。

此外通