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铁路信号新型轨道连接技术

铁路信号新型轨道连接技术

  • 分类:业务介绍
  • 发布时间:2019-09-24 00:00:00
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轨道连接技术直接影响轨道电路工作稳定与否,而轨道连接技术的核心是塞钉。塞钉是轨道电路的各类引接线与钢轨连接的媒介,长期以来,由于塞钉与钢轨接触不良问题,经常造成站内和区间轨道电压波动,甚至形成“红光带”;同时也经常发生自闭区间相邻区段干扰、“死区段”变长等问题。由于既有塞钉存在的设计缺陷,上述问题也成为了基层电务部门维修工作的顽疾,目前的处理手段多是反复敲打塞钉,但不日问题又重复出现,即使更换新塞钉也无法解决。个别电务段为解决问题不惜违反规定,在钢轨上重新打孔安装,维持的时间虽长久一些,日后仍可能重复出现。

一、既有塞钉存在问题

目前在铁路上应用的塞钉主要有两种:

一是传统塞钉(见下图);

 

 

 

二是不锈钢(螺栓式)塞钉(见下图):

 

但两种塞钉在应用中存在以下几个问题:

1.塞钉容易折断:传统塞钉和不锈钢塞钉的园锥段与圆柱段的结合部夹角近乎 90˚ ,在安装时,击打圆柱段挤压圆锥段进入塞钉孔的过程中,由于铁锤击打力的方向与塞钉轴向存在夹角,形成径向分力;在应力集中的作用下,夹角处极易造成折伤;在列车震动的环境下折伤不断加大,直至折断。

2.塞钉孔壁容易锈蚀:由于塞钉孔打孔后的“倒角”和拆卸塞钉时冲子的冲击,塞钉孔两端呈“喇叭”状,加上塞钉的锥度大于塞钉孔的锥度,塞钉安装后,塞钉孔出口一般都存在空隙。随着长时间的雨水浸泡、不断氧化和钢轨的振动,塞钉孔的锈蚀会逐步向纵深发展,破坏原已实现的“过盈配合”部分,直至全部塞钉孔锈蚀。 

3.对不规范的塞钉孔径适应性差:目前广泛使用的传统塞钉和不锈钢塞钉都是采用加长圆锥段的长度和加大圆锥段的锥度的方式,以期通过不同段落的直径差异来适应不同塞钉孔径,达到过盈配合的目的。由于不同塞钉孔的直径和锥度差异较大,而实心的圆锥段变形能力有限,直径和锥度均难以与塞钉孔的直径和锥度匹配。特别是塞钉孔径较大时,由于塞钉圆锥段的锥度大于塞钉孔的锥度,塞钉只是在入口段实现过盈配合,出口段仍是“间隙配合”

4.塞钉容易旋转松动:塞钉的圆锥段挤入塞钉孔后,塞钉圆锥段与塞钉孔为同心圆。如果两者间的摩擦力不足(特别是二次使用的塞钉孔),在外部扭矩力(振动或搬动引入线)的作用下,可较为轻易的使塞钉旋转,慢慢的将形成接触不良问题。

二、PS1型塞钉技术特点

为了解决以上传统塞钉存在的问题,原广铁集团李杭中在广铁集团电务部和广州电务段的协助下,历经5年的时间逐步研发和完善了PS1膨胀塞钉。PS1型塞钉根据既有塞钉存在的一系列问题,采取了有针对性的工艺改革和技术创新(见下图):

1.在圆锥段与圆弧段之间增加圆弧段,消除“应力集中”(即易折断点)点,避免塞钉出现“折伤”,可预防塞钉的非正常折断。

2.圆锥段挤入塞钉孔后,上述圆弧段对塞钉孔的入口进行严密封堵;并使用配套的“塞钉膨胀器”对塞钉出口端膨胀,实现对塞钉孔的出口进行封堵。通过“入口 塞紧封堵和出口膨胀封堵的方式,使“塞钉”变为“铆钉”,防止了塞钉孔渐进式锈蚀。

3.将实心的圆锥段改为管状圆锥,以利于受压变形收缩;将圆锥段改为两级圆锥组合,一级圆锥锥度较大,但前端较细,用于“导向”;二级圆锥锥度较缓,但可受压收缩,以此提高塞钉圆锥段对不规范塞钉孔的适应能力,确保圆锥段与塞钉孔全程的“过盈配合”。

4.在塞钉圆锥段增设“定位销”,使圆锥段挤入塞钉孔后, “定位销”嵌入塞钉孔壁,杜绝塞钉旋转的可能性。

5.为了消除紧固引接线的螺丝(或螺母)松动问题,改摩擦力防松为“张力”防松,加装防松效果更佳的“双碟自锁防松垫圈”,确保实现螺栓长期紧固(见下图)。

总之,新型塞钉的工作特点是通过“入口塞紧、中段过盈配合、出口膨胀封堵”的方式,来实现塞钉与塞钉孔长期可靠接触。故又称“膨胀式塞钉”或“PS”型塞钉。

三、产品业绩

1.2013年12月广州电务段天河车间采用第一代 PS 型塞钉(400 个),对广深三、四线广州东~仙村间约50公里正线的电源引入线塞钉,二换一试用。换装后,2014 年全年试验车检查未出现自闭区段相邻区段干扰的扣分,站内轨道电路“红光带”故障明显下降。

2.2015年10月广州电务段决定使用 PS 型塞钉更换广深港高铁狮子洋隧道的既有塞钉,共换装第二代 PS 塞钉 3000余个;换装后,效果良好。

3.2016年5月衡阳电务段衡东车间使用260个第二代 PS 型塞钉整治更换130个补偿电容(以前曾多次整治、更换塞钉,但效果不佳),效果良好。

4.2016年10月,广州电务段深圳车间,对长期存在塞钉非正常折断的广深线1223和1224两个区段的补偿电容换装PS型塞钉,换装后,未曾发生塞钉折断的问题。

5.2017年3 月在北京局电务处的支持下,北京电务段在京沪高铁和京津城际对8个存在轨道电压波动的自闭区段,使用 PS 型塞钉替换原有塞钉(电容利旧), 取得良好效果,得到现场好评。

6.2018年1月京沈客专京冀公司在北京组织北京局、上海局、广州局、通号设计院、西南交大、铁三院、中铁建电化局等单位的专家,就PS型塞钉在京沈客专京冀段上道使用,召开审查会,广州电务段和北京电务段提供了运用报告,项目组提供了《技术报告》和《安装说明》,膨胀式塞钉得到与会专家的一致好评,并同意在京沈客专京冀段推广使用。

7. 2018年5月铁路总公司批准通号设计院编制的《ZPW-2000A 站内一体化轨道电路股道绝缘破损安全防护方案施工技术指南》,其中指定采用 PS1 型塞钉,与ZPW-2000A系统配套。目前在各铁路局已应用第三代 PS1型塞钉1万多个(施工仍然继续)。

8.2018年7月京沈客专京冀公司首段60余公里铁路安装使用1万1千多个PS1型塞钉,并通过北京局验收,于10月20日开通运营。

9.2018年12月21日,由广铁集团电务部在广州举行了“第三代”PS1塞钉技术评审会,国内10多位铁路信号专家参加了评审,对产品给予了较高的评价。

10.广珠城际铁路全长155公里。由于塞钉接触不良的问题,长期困扰信号工区的日常维护工作。2018年12月,广州电务段将“补偿电容5年大修”原计划350万元的费用,变更为“全线更换塞钉头及不良电源引入线(补偿电容利旧改造)”,委托通号上海公司施工。虽然整治的项目增加,总费用却降至225万。目前施工基本完成,施工完成部分,在今年春运中已得到肯定。

11.2019年6月,我公司与中国铁路通信信号上海工程局集团黔张常项目经理部签订了全线塞钉供货合同,黔张常铁路全线300多公里,共采用直径9.8mm和13.5mm塞钉42000多个,于2019年8月已安装完毕,线路进入试联调联试阶段。

四、使用PS1型塞钉的经济比较:

1、补偿电容塞钉

补偿电容塞钉采用的是上述的“传统塞钉”,由于塞钉接触不良的问题,轨道电压波动;按《信号维规》5年需进行大修更换。目前,每个补偿电容的大修费用约1000元(平均200元/年)。如采用PS1型塞钉,仅需在必要时将电容拆卸下来测量容量,不良更换(不会超过1%)。PS1型塞钉仅需在钢轨大修换轨时更换,不仅减轻日常维修的工料费,也免除了“补偿电容5年大修”更换的费用。

2、电源引入线塞钉

在日常工务部门“机械化捣固”和“钢轨打磨”作业时,电务部门均需将电源引入线拆卸移开。如采用一体化塞钉,因塞钉不能二次安装使用,将连同引入线一起报废。如采用PS1型塞钉,在需要时,可随时拆卸引入线,配合施工,然后再次紧固螺丝接入即可。省时省力省费用。

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