第三章道岔转换与锁闭设备铁路信号基础设备

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1、道岔转换与锁闭设备第三章 道岔的转换和锁闭设备直接关系到行车安全。 道岔是列车从一股道转向另一股道的转辙设备，它是铁路线路中最关键的特殊设备，也是铁路信号的主要控制对象之一。信号工作人员必须熟悉它的基本结构、作用和表示符号。第一节 道 岔一、道岔的组成如图3.1所示第一节 道 岔 二、道岔的辙叉号 由岔心所形成的角，叫辙叉角，它有大有小。道岔号码（N）是代表道岔各部分的主要尺寸的，通常用辙叉角 的余切来表示，如图3.2所示，即：第一节 道 岔 由此可见，道岔号N与辙叉角 成反比关系， 角越小，N越大，导曲线半径也越大，机车车辆通过该道岔时就越平稳，允许过岔速度也就越高。所以采用大号码道岔对于列

2、车运行是有利的。随着列车重量和速度的不断提高，应逐步采用强度更高、号码更大的道岔。 目前，在我国铁路的主要线路上大多采用9、12、18号三个型号的道岔，其通过速度如表3.1所示。第一节 道 岔 第一节 道 岔第一节 道 岔 三、道岔的位置和状态 由图3.1所示，道岔有两根可以移动的尖轨，一根密贴于基本轨，另一根尖轨离开基本轨，可以同时改变两根尖轨的位置，使原来密贴的分离，而原来分离的密贴，可见道岔有两个可以改变的位置。我们通常把道岔经常所处的位置叫做定位，临时根据需要改变的另一位置叫做反位。为改变道岔的两个位置，在道岔尖轨处需要安装道岔转辙设备。第一节 道 岔 四、对向道岔和顺向道岔 道岔本身

3、并无顺向和对向之分，这只是根据列车运行方向而言的。列车迎着道岔尖轨运行时，该道岔就叫对向道岔；反之，列车顺着道岔尖轨运行时，就叫顺向道岔。如图3.3所示。第一节 道 岔 五、单动道岔和双动道岔 扳动一根道岔握柄（手动道岔的操纵元件）或按压一个道岔按钮（电动道岔的操纵元件），如仅能使一组道岔转换，则称该道岔为单动道岔；如果能使两组道岔同时或顺序转换，则称为双动道岔。双动道岔有时也称为联动道岔，故它有三动和四动的情况。为了简化操作手续，简化联锁关系，有时还为了保证行车安全和节省信号器材等因素，凡是能双动的道岔必须使之双动。“双动”即意味着两组道岔可作为一个控制对象来处理第一节 道 岔第一节 道 岔

4、 转辙机是道岔控制系统的执行机构，用于道岔的转换与锁闭，以及道岔所处位置和状态的监督。转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置（内锁式方式没有）和各类杆件、安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭。第二节 转辙机概述 一、转辙机的作用 转辙机的作用具体如下： （1）转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位。 （2）道岔转至所需位置而且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔。 （3）正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨密贴于基本轨后，给出相应的表示。 （4）道岔被挤或因故处于“四开”（两侧尖轨均不密贴）位置时，及时给出报警及表示。第二节 转辙机概述 二、对转辙机的基本要求 对转辙

5、机的基本要求如下： （1）作为转换装置，应具有足够大的拉力，以带动尖轨做直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨回复原位。 （2）作为锁闭装置，当尖轨和基本轨不密贴时，不应进行锁闭；一旦锁闭，应保证不致因车通过道岔时的震动而错误解锁。 （3）作为监督装置，应能正确地反映道岔的状态。 （4）道岔被挤后，在未修复前不应再使道岔转换。第二节 转辙机概述 三、转辙机的分类 （一）按动作能源和传动方式分类 按动作能源和传动方式分类，转辙机可分为电动转辙机、电动液压转辙机和电空转辙机。 （二）按供电电源种类分类 按供电电源种类分类，转辙机可分为直流转辙机和交流转辙机。 （三）按动作速度

6、分类 按动作速度分类，转辙机分为普通动作转辙机和快动转辙机。 （四）按锁闭道岔的方式分类 按锁闭道岔的方式分类，转辙机可分为内锁闭转辙机和外锁闭转辙机。 （五）按是否可挤分类 按是否可挤分类，转辙机分为可挤型转辙机和不可挤型转辙机。第二节 转辙机概述 ZD6型系列电动转辙机是我国铁路使用最广泛的电动转辙机，由于ZD6型电动转辙机采用内锁闭方式，不适用于提速道岔，所以主要用于非提速区段以及提速区段的侧线上。 一、ZD6-A型电动转辙机的结构第三节 ZD6型电动转辙机 第三节 ZD6型电动转辙机 二、ZD6-A型电动转辙机的主要部件及其作用 （一）电动机 电动机是电动转辙机的动力源，要求具有足够的

7、功率，以获得必要的转矩和转速。电动机要有较大的起动转矩，以克服尖轨与滑床板间的静摩擦。道岔需要定、反向转换，要求电动机能够逆转。第三节 ZD6型电动转辙机 （二）减速器 ZD6-A型转辙机的减速器由两级组成，第一级为定轴传动外齿合齿轮，即小齿轮带动大齿轮，减速比为10327，第二级为渐开线内啮合行星传动式减速器，减速比411，于是总减速比为103/2741/1156.4。 行星传动式减速器如图3.7所示。内齿轮靠摩擦联结器的摩擦作用“固定”在减速器壳内。内齿轮里装有外齿轮，外齿轮通过滚动轴承装在偏心的轴套上。偏心轴套用键固定在输入轴上。第三节 ZD6型电动转辙机第三节 ZD6型电动转辙机 （三

8、）传动装置 传动装置包括减速齿轮、输入轴、减速器、输出轴。输出轴作为减速装置已作介绍。 1. 起动片 2. 主轴 第三节 ZD6型电动转辙机 第三节 ZD6型电动转辙机 第三节 ZD6型电动转辙机 （四）转换锁闭装置 转换锁闭装置由锁闭齿轮和齿条块、动作杆组成，用来把旋转运动改变为直线运动以带动道岔尖轨位移，并最后完成内部锁闭。 1. 锁闭齿轮和齿条块第三节 ZD6型电动转辙机 第三节 ZD6型电动转辙机第三节 ZD6型电动转辙机 （五）自动开闭器 自动开闭器用来及时、正确反映道岔尖轨的位置，并完成控制电动机和挤岔表示的功能。在解锁过程中，由自动开闭器接点断开原表示电路，接通准备反转的动作电路

9、；锁闭后，由自动开闭器接点自动断开电动机动作电路、接头表示电路。 自动开闭器由4排静接点、2排动接点、2个速动爪、2个检查柱及速动片等组成。静接点、动接点、速度爪就、检查柱对称地分别装于主轴的两侧，但又是一个整体，如图3.12所示。第三节 ZD6型电动转辙机第三节 ZD6型电动转辙机1. 自动开闭器的组成自动开闭器分为接点部分、动接点块传动部分及控制部分。2. 速动片速动片如图3.13所示。速动片的速动原理可用图3.14来说明。第三节 ZD6型电动转辙机 第三节 ZD6型电动转辙机 3. 自动开闭器的动作原理第三节 ZD6型电动转辙机 4. 自动开闭器的接点 自动开闭器有2排动接点、4排静接点

10、，它们的编号是：站在电动机处观察，自左至右分别为第1排、第2排、第3排、第4排接点，如图3.16所示。每排接点有3组接点，自上而下顺序编号，如第1排接点为1112、1314、1516，余类推。 第三节 ZD6型电动转辙机 （六）表示杆 电动转辙机的表示杆与道岔的表示过接杆相连随道岔动作，用来检查尖轨是否密贴，以及在定位还是在反位。第三节 ZD6型电动转辙机第三节 ZD6型电动转辙机 （七）摩擦联结器 摩擦联结器是保护电动机和吸收转动惯量的联结装置。因为当道岔因故转不到底时，电动机电路不能断开，如果电动机突然停转，电动机将会因电流过大而烧坏；另外，在正常使用中，道岔转换到位，电动机的惯性将使内部

11、机件受到撞击或毁坏。要解决这两个问题，同时又要在正常情况下能带动道岔转换，就要求机械传动装置不能采用硬性联结而必须采用摩擦联结。因此，在ZD6-A型转辙机的行星传动式减速器中安装了摩擦联结器。第三节 ZD6型电动转辙机第三节 ZD6型电动转辙机 （八）挤切装置 挤切装置包括挤切销和移位接触器，用来进行挤岔保护，并给出挤岔表示。 1. 挤切销第三节 ZD6型电动转辙机 第三节 ZD6型电动转辙机2. 移位接触器第三节 ZD6型电动转辙机 三、ZD6-A型电动转辙机的整体动作过程 图3.22所示是ZD6-A型电动转辙机的传动原理图。图中表示的各机件所处的位置是处于左侧锁闭（假设为定位）的状态，此时

12、自动开闭器第1、3排接点闭合。下面简述从定位转向反位的传动过程。第三节 ZD6型电动转辙机第三节 ZD6型电动转辙机 一、道岔的锁闭方式 道岔的锁闭是把尖轨或可动心轨等可动部分固定在某个开通位置，当列车通过时不受外力作用而改变。道岔按其锁闭方式可分为内锁闭和外锁闭两种。第四节 外锁闭装置 （一）内锁闭 内锁闭转换设备的特点是： （1）结构简单，便于日常维护保养，且转换比较平稳，属定力锁闭。 （2）道岔的两根尖轨由若干根连接杆组成框架结构，使尖轨部分的整体刚性较高，而且框式结构造成的反弹力和抗劲较大。 （3）由于两尖轨由杆件连接，当杆件受到外力冲击时，如发生弯曲变形，会使密贴尖轨与基本轨分离，严

13、重威胁行车安全。 （4）当列车通过道岔产生冲击时，其冲击力经过杆件将直接作用于转辙机内部，使转辙机部件易于受损、挤切销折断、移位接触器跳开等。因此，内锁式转换设备已不能适应提速的需要，必须采用分动外锁闭道岔转换设备。第四节 外锁闭装置 （二）分动外锁闭 分动外锁闭道岔转换设备的特点是： （1）改变了传统的框架式结构，使尖轨的整体刚性大幅度下降。 （2）尖轨分动后，转换起动力小，而且一根尖轨的变形不影响另一根尖轨，由此造成的反弹、抗劲等转换阻力均减小很多。 （3）两根分动尖轨在外锁闭装置作用下，无论是在起动解锁，还是密贴锁闭过程中，所需的转换力均较小，避开了两根尖轨最大反弹力的叠加时刻。 （4）

14、同时承担两根尖轨弹性力的过程是在密贴尖轨解锁以后到斥离尖轨锁闭以前这一较短的时间内，而此时正是电动机功率输出的最佳时刻，使电气特性和机械特性得到良好的匹配。第四节 外锁闭装置 （5）外锁闭装置一旦进入锁闭状态，车辆过岔时，轮对对尖轨和心轨产生的侧向冲击力基本上不传到转辙机上，即具有隔力作用，有利于延长转辙机及各类转换部件的使用寿命。 （6）由于两尖轨间无连接杆，所以密贴尖轨很难在外力作用下与基本轨分离，可靠地保证了行车安全 （7）由于密贴尖轨与基本轨之间由外锁闭装置固定，克服了内锁闭道岔靠杆件推力或拉力使尖轨与基本轨密贴易造成4mm失效的较大缺陷。 第四节 外锁闭装置 二、分动外锁闭道岔的技术

15、特征 分动外锁闭道岔的结构设计及材料的选用与内锁闭式道岔有着本质的区别，不论是工务的道岔设备还是电务的转换设备，都与内锁闭方式不同。下面介绍上道的分动外锁闭道岔的特征和结构组成。 （一）工务道岔设备 （二）电务转换设备 （三）分动外锁闭道岔转换设备的结构组成第四节 外锁闭装置 第四节 外锁闭装置1. 室内设备a. 电源屏b. 继电器组合c. 分线盘d. 控制台2. 室外设备a. 尖轨部分b. 心轨部分第四节 外锁闭装置 三、钩式外锁闭装置 钩式外锁闭装置分为分动尖轨用和可动心轨两种。 （一）分动尖轨用钩式外锁闭装置 1. 分动尖轨用钩式外锁闭装置的结构 分动尖轨用钩式外锁闭装置由锁闭杆、锁钩、

16、锁闭框、尖轨连接铁、锁轴、锁闭铁组成，如图3.24所示。第四节 外锁闭装置第四节 外锁闭装置2. 分动尖轨用钩式外锁闭装置的动作原理第四节 外锁闭装置a. 道岔解锁过程b. 道岔转换过程c. 道岔锁闭过程（二）可动心轨用钩式外锁闭装置1. 可动心轨用钩式外锁闭装置的结构2. 可动心轨用外锁闭装置的动作原理第四节 外锁闭装置 第四节 外锁闭装置 一、S700K型电动转辙机的特点 S700K型电动转辙机适用于尖轨或可动心轨处采用外锁闭的道岔，它具有以下主要特点： （1）采用交流三相电动机，不仅从根本上解决了原直流电动转辙机必须设置整流子而引起的故障率高、使用寿命短、维修量大的不足，而且减少了控制导

17、线截面，延长了控制距离，单芯电缆控制距离可达2.5km。 （2）采用直径32mm的滚珠丝杠作为驱动装置，延长了转辙机的使用寿命。 （3）采用具有簧式挤脱装置的保持联结器，并选用不可挤型零件，从根本上解决了由挤切销劳损造成的惯性故障。 （4）采用多片干式可调摩擦联结器，经工厂调整加封，使用中无需调整。第五节 S700KS700K型电动转辙机 二、S700K型电动转辙机的分类 S700K型电动转辙机规格齐全，不仅能满足道岔尖轨、可动心轨的单机牵引，而且也能满足双机、多机牵引的需要。 S700K型电动转辙机的机身是通用的，经配件组装，可以组成不同种类的转辙机。不同种类的转辙机，其动作杆有不同的动程，

18、表示杆也有不同的动程，转换力也不同。另外可以根据需要重新进行组合成为新的种类。 根据安装方式不同，每一种类又分为左装、右装两种。左装（面对尖轨或心轨，转辙机安装在线路左侧）的转辙机型号用字母A 加上奇数表示，如A13、A15。右装（面对尖轨或心轨，转辙机安装在线路右侧）的转辙机型号用字母A加上偶数表示，如A14、A16等。第五节 S700KS700K型电动转辙机 三、S700K型电动转辙机的结构（一）S700KS700K型电动转辙机的整体结构第五节 S700KS700K型电动转辙机（二）S700KS700K型电动转辙机的主要部件及其作用 1. 三相交流电动机 2. 齿轮组 3. 摩擦联结器 4

19、. 滚珠丝杠 5. 保持连接器 6. 检测杆 7. 锁闭块和锁舌 8. 速动开关 9. 开关锁与安全接点座第五节 S700KS700K型电动转辙机 第五节 S700KS700K型电动转辙机 第五节 S700KS700K型电动转辙机第五节 S700KS700K型电动转辙机 第五节 S700KS700K型电动转辙机（三）S700KS700K型电动转辙机的内部配线第五节 S700KS700K型电动转辙机（四）TS-1TS-1 型接点系统第五节 S700KS700K型电动转辙机四、S700K型电动转辙机的动作原理（一）S700K型电动转辙机的传动过程 S700K型电动转辙机的机械传动机构按如下过程工作

20、：（1）电动机的转动通过减速齿轮组，传递给摩擦联结器。（2）摩擦联结器带动滚珠丝杠转动。（3）滚珠丝杠的转动带动丝杠上的螺母水平移动。（4）螺母通过保持连接器经动作杆、锁闭杆带动道岔转换。（5）道岔的尖轨或可动心轨经外表示杆带动检测杆移动。第五节 S700KS700K型电动转辙机 （二）S700K型电动转辙机的动作过程 S700K型电动转辙机的动作可分为三个过程：第一为解锁过程，也是断开表示接点的过程；第二为转换过程；第三为锁闭过程，也是接通表示接点的过程。下面以220mm动程转辙机定位拉入为例分述各过程。 1. 解锁及断开表示接点过程 2. 转换过程 3. 锁闭及接通表示接点过程第五节 S7

21、00KS700K型电动转辙机 （三）S700K型电动转辙机的动作程序 S700K型电动转辙机的动作程序与ZD6型电动转辙机的动作程序大致相同，即：断表示解锁转换锁闭给出另一位置表示。 （四）检测杆对尖轨动程的检测 （五）速动开关、端子排的接线端子第五节 S700KS700K型电动转辙机 一、ZD（J）9系列电动转辙机的特点 ZD（J）9型电动转辙机具有以下特点： （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

22、孔圈和油毛毡防尘圈支承和防尘。 （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，可转动手动开关轴，断开安全接点插入手摇把，予以手动转换转辙机。第六节 ZD（J）9系列电动转辙机二、ZD（J）9系列电动转辙机的结构第六节 ZD（J）9系列电动转辙机三、ZD（J）9系列电动转辙机的动作原理第六节 ZD（J）9系列电动转辙机 一、ZY系列电动液压转辙机 （一）ZY系列电液转辙机概述 ZY系列电动液压转辙机分为普通型和快速型，普通型电液转辙机又分为直流电液转辙机和交流电液转辙机。普通电液转辙机包括ZYJ1、ZYJ2、ZYJ3、ZYJ4、ZYJ5、Z

23、YJ6、ZYJ7型（J字表示是交流转辙机）。其中，ZYJ1、ZYJ2、ZYJ3、ZYJ7型是整体式，ZYJ4、ZYJ5、ZYJ6型是分体式（液压站和转辙机主机分设），ZYK是快速型。第七节 ZY系列电液转辙机 第七节 ZY系列电液转辙机 （二）液压传动概述 液压传动是用液体为工作介质来传送能量的。油压传动是液压传动的一种，是利用油液的压力来传递能量的。 1. 液压传动的原理 2. 液压传动的优点 3. 液压传动的缺点 （三）电液转辙机的基本结构第七节 ZY系列电液转辙机 第七节 ZY系列电液转辙机 （四）ZYJ4型电液转辙机 ZYJ4型电液转辙机为分体式结构，由液压站、转辙机主机和SH5型液压

24、转换锁闭器（一般称副机）组成。 （五）ZYJ6型电液转辙机 ZYJ6型电液转辙机也是分体式结构，由液压站和转辙机组成，没有副机，转辙机除转换锁闭装置外，加装了挤岔表示杆和挤岔断表示装置。 二、ZYJ7型电动液压转辙机 （一）ZYJ7型电液转辙机的结构第七节 ZY系列电液转辙机 第七节 ZY系列电液转辙机 第七节 ZY系列电液转辙机（二）ZYJ7型电液转辙机的动作原理第七节 ZY系列电液转辙机2. ZYJ7型电液转辙机的机械动作原理ZYJ7型电液转辙机的解锁、转换锁闭作用原理图如图3.41所示。第七节 ZY系列电液转辙机 3. ZYJ7型电液转辙机的检查和表示 ZYJ7型电液转辙机的检查和表示装

25、置由固定座、拐臂、锁闭检查柱、轴承座、传动杆及齿轮、动作板、速动片、弹簧、接点组和内外表示杆组成。第七节 ZY系列电液转辙机4. ZYJ7型电液转辙机的手动转换 为满足电源中断或发生其他故障对转换道岔及检修作业的需要，ZYJ7型电液转辙机设置了手动装置，分为手摇装置和扳动装置两种。第七节 ZY系列电液转辙机 ZK2型是早期使用的电空转辙机。 ZK3型转辙机转换力大，取消了机械外锁闭装置，这不但减少了上述断裂故障，而且使转辙机安装与调整简单，维修容易。但在使用过程中发现，它在转换、锁闭及表示系统等方面还是存在着危及安全的缺陷，因此在ZK3型的基础上改进为ZK3-A型，后又在ZK3-A型的基础上改

26、进为ZK4-170型转辙机。 ZK3型电空转辙机经多次改进，基本上能满足驼峰调车场解编作业的需要，但仍存在着结构复杂、可靠性低、使用寿命短及维修不良等缺陷，为此研制了ZK3型转辙机的换代产品ZK4-170型转辙机，它优化了结构设计，改进了气路并采用新型换向阀，气缸和阀体用铝合金材料代替铸铁材料，提高了关键部件寿命，并减小了整机重量，美化了外观，采用新型密封材料提高了整机使用寿命和可靠性。 适用于驼峰调车场的50kg/m和43kg/m钢轨9号以下单开对称道岔，可安装于道岔左侧或右侧。第八节 ZK系列电空转辙机 一、ZK4-170型电空转辙机的主要技术特点 ZK4-170型电空转辙机采用国内外先进

27、的气动元件及相关技术，具有以下主要技术特点： （1）采用差压式自保换向阀作为整机控制结构，消除了换向阀误动作的隐患，简化了结构，提高了安全性，并具有结构新颖、体积小、重量轻等特点。 （2）利用电磁锁闭阀代替气动锁闭阀，克服了解锁时与动作杆卡阻的缺陷，实现了到位锁闭、解锁动作的顺序化。 （3）设备主要机构运动部分均采用SF-2复合材料衬套，减少了现场维修工作量，提高了整机的使用寿命。 （4）采用双锁闭设计，即气缸的气锁闭和电磁锁闭，可防止因泄漏或断风造成设备失控引发的故障。 （5）表示装置安全可靠，故障率低。动作直观，便于观测和维修。 （6）采用组合式气源处理元件，克服了现场额定压力因振动而造成

28、变化的缺点。第八节 ZK系列电空转辙机二、ZK4-170型电空转辙机的结构第八节 ZK系列电空转辙机三、ZK4-170型电空转辙机的主要部件1. 差压式自保换向阀2. 气缸3. 表示装置4. 电磁锁闭阀5. 气源处理元件第八节 ZK系列电空转辙机 四、ZK4-170型电空转辙机的工作原理 ZK4-170型电空转辙机的主要技术特性为： （1）活塞杆动程170mm2mm。 （2）额定风压550kPa，最低工作风压450kPa。 （3）额定功率20VA。 （4）换向电磁阀电压：额定24V，吸起16V，释放1.5V。 （5）转换时间0.6s。 （6）额定负载2450N。第八节 ZK系列电空转辙机THANKS!THANKS!