铁路信号设备——转辙机

铁路信号设备——转辙机
序
道岔是决定列车运行进路的关键设备，而动作道岔的设备是转辙机，转辙机设置于道岔尖轨的轨旁或轨间，转辙机的动作、表示电路，俗称道岔控制电路，它是信号电路的重要组成部分。

目录
一、定义
二、作用
三、对转辙机的基本要求
四、转辙机与道岔
五、转辙机的设置
六、转辙机的分类
七、ZD6系列电动转辙机
八、S700K型电动转辙机
九、转辙机的运行状态
十、转辙机的检测与维护
一、定义
转辙机是重要的信号基础设备，用于实现对道岔的转换和锁闭，是直接关系行车安全的设备，对于保证行车安全，提高运输效率，起着非常重要的作用。

二、作用
在集中联锁设备中，转辙机的作用是接到命令后带动道岔转换，其主要功能为：转换道岔、锁闭道岔尖轨、表示道岔所在位置，具体表现为：
1)根据操作要求，将道岔转换至定位或反位；
2)道岔转换至规定位置而且密贴后，自动实行机械锁闭，防
止外力改变道岔位置；
3)当道岔尖轨与基本轨密贴后，正确反映道岔位置，并给出
相应表示；
4)发生挤岔以及道岔长时间处于“四开”位置（尖轨与基本
轨不密贴）时，及时发出报警。

三、对转辙机的要求
（一）对转辙机的基本要求如下：
1、作为转换装置，应具有做够大的压力，以带动尖轨作直线往返运动；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，应能正确的反映道岔的状态。

4、道岔被挤后，在未修复前不应再使道岔装换。

（二）对转辙机的技术要求如下：
1、转辙机的安装应与道岔成方正，转辙机外壳纵侧面的两端于基本轨或中分线垂直距离的偏差，不大于10mm（外锁闭道岔，不大于5mm）.
2、列车运行速度大于120km/h的道岔应采用外锁闭装置。

3、多点（含两点及以上）牵引道岔应采用多机牵引方式。

4、发生挤岔时，转换设备（快速转辙机除外）应可靠切断道岔表示。

5、列车运行速度大于120km/h的线路，道岔应采用三相380V 电源电压的交流电动、电液转辙机牵引。

其他线路可采用额定电压160V直流电动、电液转辙机牵引。

6、多机牵引道岔使用不同动程的转辙机，应满足道岔同步转换的要求。

7、尖轨、心轨的第一牵引电转辙机，应采用动作杆和锁闭杆同时锁闭的方式。

8、道岔密贴的检查。

（1）列车运行速度120km/h及以下的道岔密贴检查应满足一下要求：
①单点牵引道岔牵引点中心线处有4mm及其以上间隙时，密贴尖轨和心轨不得锁闭和接通道岔表示。

②两点及三点牵引道岔第一牵引点中心线处有4mm及其以上间隙时，密贴尖轨和心轨不得锁闭和接通道岔表示，其余牵引点检查6mm。

尖轨密贴段，在牵引点有10mm及以上缝隙时不得接通道岔表示。

（2）列车运行速度大于120km/h小于160km/h区段的道岔密贴检查应满足以下要求：①单点牵引道岔牵引点中心线处有4mm及其以上间隙时，密贴尖轨和心轨不得锁闭和接通道岔表示。

②两点及三点牵引道岔第一牵引点中心线处有4mm及其以上间隙时，密贴尖轨和心轨不得锁闭和接通道岔表示，其余牵引点检查6mm。

尖轨密贴段，在牵引点有10mm及以上缝隙时不得接通道岔表示。

（3）列车运行速度大于160km/h区段的道岔密贴检查应满足以下要求：
①牵引点中心线处尖轨于基本轨、心轨与翼轨间有4mm及以上间隙时，锁闭机构不得锁闭和接通表示。

②尖轨、心轨密贴段，在牵引点间有5mm及以上缝隙时不得接通道岔表示。

③多点牵引道岔在尖轨于基本轨和心轨与翼轨不密贴段的牵引点可不设表示杆，也不进行密贴检查，其他牵引点应设表示杆。

11、道岔表示电路中应采用反向电压不小于500V，正向电流
不小于300mA的整流元件；三相交流转辙机表示电路中应采用反向电压不小于500V,正向电流不小于1A的整流元件。

四、转辙机与道岔
道岔是列车从一个股道转向另一股道的转辙设备，它是轨道线路中最关键的特殊设备，也是信号系统的主要控制对象之一。

（一）道岔
1．道岔的组成
1)机械结构
道岔的机械结构如图1所示，他有两根可以移动的尖轨，尖轨的外侧是两根固定的基本轨，与尖轨和基本轨相连接的是4根合拢轨，其中两根合拢轨是直向的，另外两根合拢轨是弯曲的（其曲线叫做道岔导曲线），两根内侧合拢轨相连的是辙叉，它由两根翼轨、一个岔心和两根护轮轨组成。

护轮轨和翼轨用于固定车轮运行的方向，因为机车车辆通过道岔时都要经过辙叉的“有害空间S”，如果不固定车轮轮缘的前进方向，就有可能造成脱轨事故。

图1
目前，在我国铁路线路上，大多采用9、12、18号三个型号的道岔，它们所允许的侧向通过速度分别为30、45、80km/h。

城市轨道交通线路正线一般都采用9号道岔。

2)动力转辙机
动力转辙机是道岔控制系统中的执行机构，它的基本任务是转换道岔、锁闭道岔和反映道岔的位置状态。

转辙机的传动机构是将电动机的高速旋转变成动作杆的低速直线运动，再有动作杆带动尖轨转换。

传动机构的另一作用是驱动尖轨的锁闭机构。

转辙机的传动机构有齿轮传动和液压传动两类。

①齿轮传动机构
采用齿轮传动机构是必须采用磨擦连接器，其原因一是当尖轨已转换完毕时，而电机还不能立刻停转，利用磨擦连接器克服电机的转动冲击。

另外，当尖轨在转换过程中受阻，而不能继续动作时，磨擦连接器进入磨擦状态，使电机能继续转动而不致烧毁。

②液压传动机构
电动机驱动一个油压泵，将加压的液体注入储能油罐中，使罐内空气压缩，以储存一定能量。

在转换道岔时，使电动机工作，同时将控制油路的阀门打开，使受压油液注入油缸中，借助活塞与油缸的相对运动推动油缸，再由油缸带动工作杆使尖轨转换。

当道岔的尖轨转换到规定的位置，且与基本轨保持一定的密贴力时，转辙机应能把尖轨机械锁闭在密贴状态，以保证在列车通过道岔时，尖轨不致因受震动而离开基本轨，造成“挤岔”或“四开”。

3）道岔表示器：用于显示道岔开通的方向。

4）另外还有设置于轨间的连接杆、尖端杆、密贴调整杆和表示杆等附件。

2．道岔的位置和状态
如图2所示，道岔有两根可以移动的尖轨，一根密贴于基本轨，另一轨尖离开基本轨，可以同时改变两根尖轨的位置，使原来分离的密贴，使原来密贴的分离，可见道岔有两个可以改变的位置。

我们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。

图2
尖轨与基本轨密贴的程度如何，对行车安全影响很大，比如列车迎着尖轨运行时，如果尖轨密贴程度差，即间隙超过一定限度（大于4mm）,则车轮的轮缘有可能撞着或从间隙中挤进尖轨尖端，而造成颠覆或脱轨的严重行车事故。

因此，对尖轨和基本轨的密贴程度，有严格的标准，根据《铁路技轨》规定，装有转换锁闭器、电动转辙机或电空转辙机的道岔，当在转辙杆的尖轨与基本轨之间插入厚4mm,宽20mm的铁板时应不能锁闭或开放信号。

当高速列车通过道岔时，虽然道岔尖轨与基本轨密贴良好，但由于列车震动仍有可使道岔改变状态的可能性，
为了防止此种危险的发生，在上述几种道岔转换设备中都附有外锁闭装置，以便把道岔锁在密贴良好的规定状态。

3．对向道岔和顺向道岔
道岔的尖轨尖端叫做岔尖，列车迎着岔尖运行时，这组道岔叫对向道岔。

对向道岔决定列车的去向，如果位置不对，将使列车进入异线，可能造成列车冲突，后果非常危险。

列车顺着岔尖运行时，这组道岔叫顺向道岔。

顺向道岔虽然不决定列车的去向，但如果位置不对，也将造成道岔挤岔，甚至列车颠覆的危险。

4．单动道岔和双动道岔
五、在实际的站场中，有些道岔的动作和位置与其它道岔不发生关联，即根据作业的需要可以单独的开通定位或反位，这样的道岔被称为单动道岔。

有许多道岔的动作和位置与其他道岔发生关联，两组道岔中经过其中一组道岔反位走车时，必然也经过另一组道岔的反位；经其中一组道岔定位走车时，虽然不经过另一道岔的定位，但也无法经过另一组道岔反位走车，而另一组道岔如果在定位则可进行平行作业。

所以对两道岔的位置要求一致，称这样的两组道岔为双动道岔。

需要指出的是，在非集中联锁时，一组双动道岔是靠同一道岔握柄扳动，使两道岔同时动作。

在电气集中车站，由转辙机带动道岔转换，两道岔并不是同时动作，一般是靠近站内的先动，
站外的后动，因此，双动道岔只是要求两道岔位置必须一致。

对双动道岔实行联动控制，既能简化操作，节省设备，也有利于保证站内作业安全。

一般通过一组双动道岔能够将上下两条线路连接起来，道岔开通侧向时，车列可以从一条线路运行到另一条线路，因此双动道岔也称渡线道岔。

一组渡线道岔称为单渡线，两组渡线道岔称为双渡线，而将两组渡线道岔交叉铺设则称为交叉渡线，交叉渡线可以减少车站咽喉区的占地面积。

五、转辙机的设置
（一）未提速区段1、未提速之前，每一组道岔岔尖处均设一台转辙机，称谓单机牵引。

2、12号AT道岔，尖轨加长且有弹性，需两台转辙机3、可动心轨道岔心轨需单独设置一台转辙机(二)提速区段（采用S700K及钩式外锁闭）1、提速12号道岔，2+2或22、提速18号道岔，需5台（3+2），30号需9台（6+3）实现牵引。

两台以上的称谓多机牵引。

(二)提速区段（采用ZYJ7带SH6及钩式外锁闭）1、提速12号道岔，1+1或12、提速18号道岔，需2台（1+1），30号需9
台（6+3）实现牵引。

两台以上的称谓多机牵引。

六、转辙机的分类
1、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。

电动转辙机：由电动机提供动力，采用机械传动的方式。

目
前多数转辙机是电动转辙机，包括我国铁路大量使用的ZD6系列转辙机和S700K型电动转辙机。

电动-液压转辙机：简称电液转辙机，由电动机提供动力，采用液力传动的方式。

如ZY（J）系列转辙机。

电空转辙机：由压缩空气作为动力，由电磁换向阀控制。

如ZK系列转辙机。

2、按供电电源种类，转辙机可分为直流转辙机和交流转辙机。

直流转辙机：采用直流电动机，工作电源是直流电。

如ZD6系列电动转辙机就是直流转辙机，由直流220v供电。

ZY系列电液转辙机也是直流转辙机，亦由直流220v供电，直流电动机的缺点是，由于存在换向器和电刷，易损坏，故障率较高。

交流转辙机：采用三相交流电源或单相交流电源，由三相异步电动机或单相异步电动机(现大多采用三相异步电动机)作为动力。

目前推广的是提速道岔用的S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机均为交流转辙机。

而且单芯电缆控制距离远。

城市轨道大部分采用电动转辙机，近年来采用电液转辙机和交流转辙机的也不少，另外，由于钢轨的重量的增加，正线一组道岔采用双机牵引的情况也在普及。

3、按锁闭道岔的方式，转辙机可分为内锁闭转辙机和外锁闭转辙机
内锁闭转辙机：依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔尖轨，是间接锁闭的方式。

ZD6系列等大多采用内锁闭方式。

锁闭可靠性较差，列车对转辙机的冲击大。

外锁闭转辙机：内部也有锁闭装置，但主要依靠转辙机的外锁闭装置锁闭锁闭道岔，将密贴尖轨直接锁于基本轨，固定尖轨位置，这是直接锁闭的方式。

铁路的提速道岔S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机，均采用外锁闭方式。

外锁闭方式可靠，列车对转辙机几乎无冲击。

4、按动作速度分类：普通动作转辙机（3.8s以上）和快动转辙机(0.8s以下)。

大多数转辙机转换道岔时间在3.8秒以上，属于普通动作转辙机。

ZD7型电动转辙机和ZK系列电空转辙机转换道岔时间在0.8秒以下，属于快动转辙机。

快动转辙机主要用于铁路驼峰调车场，以满足分路道岔快速转换的要求。

5、按是否可挤，转辙机分为可挤型和不可挤型。

可挤型转辙机内设挤岔保护（挤切或挤脱）装置，道岔被挤时，动作杆解锁，保护了整机。

不可挤型转辙机内不设挤岔保护装置，道岔被挤时挤坏动作杆与整机联接机构，应整机更换。

电动转辙机和电液转辙机都有可挤型和不可挤型。

七、ZD6系列电动转辙机
ZD6系列电动转辙机是我国铁路使用最广泛的系列电动转辙机，它用于非提速区段及提速区段的侧线上。

ZD6型系列电动转辙机采用内锁闭方式，不适用于提速道岔。

（一）ZD6 系列电动转辙机主要技术指标
1. 工作环境：
（1）环境温度为-40℃～+60℃；空气相对湿度不大于90%（+25℃）。

（2）周围环境中无发生爆炸危险，无足以腐蚀金属以及破坏绝缘的有害气体或导电尘埃。

2. 转辙机接通电源后的动作过程应符合下列程序：
（1）切断原表示电路；（2）解锁道岔；（3）转换道岔；（4）锁闭道岔；（5）接通新表示电路
（二）ZD6-A型转辙机结构
1、组成：电机、减速器、自动开闭器、移位接触器、摩擦联结器、主轴、动作杆、表示杆、外壳。

2、主要部件作用
（1）电机：动力源，采用直流串激电动机。

直流电动机的正转和反转可通过改变激磁绕组(定子绕组)中或电枢(转子绕组)中
的电流方向来实现。

电气参数：额定电压160V；额定电流2．0A；摩擦电流2．3～2．9A；短时工作输出功率≥220VA；单定子工作电阻(2.85±0.14)×2Ω：刷间总电阻4.9Ω±0.245Ω。

减速器：降低电机转速，使转辙机能够输出较大转矩的力。

当停电或故障时，其输入轴头部方棒供手摇转动道岔。

(3)传动装置：①启动片，启动片是介于减速器和主轴间的传动媒介。

启动片除了起连接主轴的作用外，还对自动开闭器起控制作用。

②主轴，主要由主轴、主轴套、轴承、止挡栓等组装而成。

主轴带动锁闭齿轮，通过与齿条块配合完成转换和锁闭道岔。

(4)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。

电动转辙机每转换一次，锁闭齿轮与齿条块要完成解锁、转换、锁闭三个过程。

(5)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；锁闭后，由自动开闭器接点自动断开电动机动作电路，接通表示电路。

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、速动爪、检查柱对称地分别装于主轴的两侧，但又是一个整体。

(6)表示杆：电动转辙机的表示杆与道岔的表示连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。

表示杆由前表示杆、后表示杆及两个检查块组成。

表示杆通过电动转辙机的表示连接杆与道岔尖轨连接，随道岔动作，其主要作用是检查和监督尖轨是否密贴。

表示杆在使用前根据道岔实际情况调
整好缺口位置及距离，这样，当尖轨不密贴时，自动开闭器中的检查柱不能落入表示杆缺口，接点的转换就不能完成，即新的表示电路不能接通。

这样故障就能得到表示当道岔被挤时，顶起移位接触器检查柱，切断道岔表示电路。

缺口调整应在道岔密贴调整好以后进行。

先在动作杆伸出位置，调整表示连接杆螺母，这时检查柱应落入表示杆缺口并保持每侧有1.0-2.0mm的间隙。

然后在动作杆拉入位置，道岔密贴后，松开固定螺栓，调整后表示杆的螺母，使检查柱落入后表示杆的缺口且保持每侧有
1.0-
2.0 mm的间隙。

再经几次定、反位动作试验，设备工作正常，上紧固定螺栓，调整工作即告完毕。

(7)摩擦联结器：摩擦联结器是联结主轴和减速器，保护电动机和吸收转动惯量的联结装置。

摩擦器联结器除起连接作用外，还有两个作用：（1）道岔转换完了时，动作电路被切断，电动机因惯性关系不可能立刻停转。

这个惯性动能消耗于摩擦带上，保护了机械传动部分。

（2）当尖轨在转换中途受阻时，负荷超过一定限度，减速器内齿轮在摩擦夹板内空转，断开道岔尖轨和电动机的联系，使电动机继续旋转，不致被烧毁。

摩擦联结器的摩擦力要调整适当，过紧会失去摩擦联结作用，损坏电动机和机件；过松不能正常带动道岔转换。

摩擦联结器的松紧用调整螺母调整弹簧压力来实现。

调整的标准是，额定摩擦电流应为额定动作电流的1.3-1.5倍。

(8)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。

两个挤切销(主销和副销)把动作杆与齿条块连成一体。

在正常情况下，动作齿条完成道岔的转换；挤岔时，挤切销被切断，使动作杆和齿条块脱离，且把移位接触器顶起，切断表示电路，从而保护了其他机械部件。

3
图3 ZD6-A型转辙机结构示意图
图4 ZD6-A型实物图
（三）ZD6型电动转辙机的安装
1、安装于角钢
2、安装方式
站在电动机侧看，动作杆向右伸，即为正装，反之，为反装。

正装拉入和反装伸出为定位时，自动开闭器1、3排接点接通正装伸出和反装拉入为定位时，2、4排接点闭合。

动作杆、表示杆的运动方向与自动开闭器的动接点运动方向相反。

八、S700K型电动转辙机
S700K型电动转辙机是由于提速需要，从德国西门子公司引进设备和技术，经消化吸收和改进后，在铁路干线
推广运用的转辙机。

这种电动转辙机解决了电机断线，故障电流变化、接点接触不良、移位接触器跳起和挤切折断等惯性故障，而且可以做到少维护及无维修。

（一）S700K型电动转辙机的特点
1、交流380V交流控制
2、摩擦联结器不需要调整
3、滚珠丝杠作为驱动传动装置延长其使用寿命。

（二）S700K型电动转辙机的分类
装设的地点以及安装的牵引点具有多种型号。

装于线路左侧为A13/A15装于线路右侧为A14/A16等
（三）S700K型电动转辙机的结构
(1)、外壳部分
外壳部分主要由铸铁底壳、动作杆套筒、导向套筒、导向法兰等四部分组成。

(2)、动力传动机构
动力传动机构主要由三相电机、摇把齿轮、摩擦连接器、滚珠丝杠、保持连接器、动作杆等六部分组成。

(3)、检测机构
检测机构主要由检测杆、叉型接头、速动开关组、锁闭块、锁舌、指示标等五部分组成
(4)、安全装置
安全装置主要由开关锁、遮断开关、连杆、摇把孔挡板等四部分组成。

(5)、配线接口端
配线接口端主要由电缆密封装置、接插件插座两部分组成。

图5 S700K型电动转辙机结构示意图
图6 S700K型电动转辙机实物图
（四）S700K型三相交流电动转辙机的功能
(1)电气检测尖轨和辙叉的终点位置；（即只有当密贴尖轨密贴、斥离尖轨与基本轨距离符合要求，才能给出该组道岔的正确位置表示
(2)转换道岔及辙叉的尖轨；（即转换功能）
(3)使道岔尖轨和可动岔心尖轨在终点位置有一定的保持力；
（防挤叉功能）
(4)使锁闭装置有一定的机械保持力。

（锁闭功能）
（5）S700K型电动转辙机产品代号含义为：S----西门
子700---具有700kgf转换力—6860N K----带有滚珠丝杠（五）S700K型交流电动转辙机技术性能如下：
(1)电动机：采用三相交流380V电源；（设有专门的电源屏）
(2)转换力：6000牛顿；（当外阻力超过该转换力时电机就会出现空转现象，不能带动尖轨进行转换）
(3)保持力：90千牛顿；（即作用到转辙机内部的振动、车轮侧向冲击等外力不能超过此力）
(4)转辙机动程：150、220、240毫米三种；（依据其放置的地理位置不同，其转换的动程也不一样，如尖轨处与心轨处）(5)动作时间：不大于7.2秒；（与以前ZD6型转辙机基本一致，是否插入转换的一个过程）
(6)动作电流：不大于2安；
(7)单线电阻：不大于54欧；
(8)检测杆行程69、76、87、98、110、117、160、180mm等多种。

（也就是尖轨与基本轨或心轨与翼轨之间的距离。

同样，由于安装位置的不同，其行程也会不同，如下图中所示：在尖轨处：第一牵引点的开程为160mm、第二牵引点为76mm，在心轨处第一动为117mm。

（六）S700K型电动转辙机的动作原理
1、传动过程：电动机将动力通过减速齿轮组，传递给摩擦联
结器，摩擦联结器带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠的转动带动丝杠上的螺母水平移动，螺母通过保持联结器经动作杆、锁闭杆带动道岔转换，道岔的尖轨或可动心轨经外表示杆带动检测杆移动
2、动作过程：（1）解锁过程及断开表示接点过程；（2）
转换过程；（3）锁闭及接通新表示接点过程
九、转辙机的运行状态
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十、转辙机的检测与维修
（一）转辙机的整治
（1）尖轨开口调整
分动外锁闭装置要求的就是尖轨在牵引点初的动程为152mm,也就是在道岔锁闭状态后，锁闭杆中心轴线处的斥离尖轨与基本轨的长度。

第一，在道岔锁闭状态时，动作连接杆与转辙机动作杆两侧尖轨的开口要与152mm接近，且其相差要小于3mm，这可以通过对其连接的活动接头进行调整来实现，并且，要仔细分析各个道岔开口是否在规定范围内，若出现一侧开口大于规定值范围的情况，那么我们则能采用增加尖轨
连接铁与尖轨之间的调整片的方式对其调整，反之则减少尖轨连接铁与尖轨之间的调整片进行调整。

当本侧开口调整达到要求以后，进行道岔的转换，用同样的方式进行另一侧开口的调整，使得两侧的开口值尽可能的在符合规定的范围之内。

（2）尖轨密贴调整
通过逐渐的增减锁闭铁与锁闭框之间的密贴调整片来保证尖轨和基本轨密贴，一旦道岔锁闭状态时，尖轨与基本轨之间有明显的痕迹，可以增加密贴调整片进行调整，一旦尖轨与基本轨在其转换时已经密贴，同时出现道岔无法锁闭或感到锁闭吃力的情况，那么这就说明密贴过紧，我们便可采用减少密贴调整片的方式对其调整。

（3）转辙机表示缺口调整
在转辙机检测杆连接长、短表示杆的情况下，对道岔进行转辙机在伸出状态的转换，且道岔锁闭时，使用转辙机内的指示标调整伸出检测杆的缺口中心调整时，则要利用长表示杆的伸缩量来进行，通过调整短表杆的伸缩量，在道岔转换为转辙机在缩入状态并且道岔在锁闭的情况下，能实现转辙机内的指示标对准缩入检测杆的缺口中心的调整。

经过一系列调整之后，还有对道岔在解锁和锁闭过程中速动开关组的动作正常与否进行检查。