ZK4型电空转辙机锁闭性能改进探讨

李维毅

（天津铁路信号有限责任公司，天津 300300）

ZK 4型电空转辙机是驼峰站场中被广泛使用的快动型转辙机。经过多年的使用和改进，ZK 4型转辙机的稳定性和可靠性已经得到较大程度提高，目前在ZK 4型转辙机的应用中存在主要问题仍然集中在锁闭机构方面，即因锁闭机构动作可靠性差而引起动作杆的卡阻，增加了站场的排故和维护工作量，对ZK 4型转辙机的实际应用的产生了不利影响。

1 锁闭机构的故障分析

1.1 ZK4型转辙机的基本锁闭机构原理

ZK 4型转辙机属快动型道岔转换装置。由于驼峰站场车辆溜放条件的限制，电空转辙机需保证在0.6 s以内完成道岔转换动作。为在保证锁闭安全性的条件下提高响应速度，ZK 4型转辙机基本锁闭机构设计采用图1所示先导阀和锁闭阀线圈串联的工作方式，这意味着他们将被同时通电，通过两个线圈本身电性能的不同实现锁闭阀芯先缩回，活塞杆后推出的顺序控制。

基本型ZK 4型转辙机电路中存在明显的“竞争冒险”问题，即如果阀芯由于摩擦因数或电参数等原因未能在电气参数允许的时间内收回，则会造成机械卡阻。而这种现象比较容易发生，比如安装误差导致锁闭阀阀芯伸出收回不畅,或由于动作杆到位反弹或列车经过时引起剧烈震动均会对锁闭阀阀芯产生巨大冲击，这些都容易造成锁闭阀阀芯的机械变形，从而很容易造成缩回不畅和活塞杆动作卡阻现象。

1.2 目前采用的锁闭机构

为避免上述问题，采用锁闭阀芯常态下依靠电磁力缩回阀体的设计。同时，为保证在气源失效情况下的锁闭安全，使用一对空气开关对ZK 4型转辙机的进气气压进行检测，一旦空气压力低于一定数值（0.4 M Pa），压力开关便会断开，锁闭阀阀芯在阀体弹簧力的作用下伸出，对活塞杆起到锁闭作用；如果供电电源发生失效，锁闭阀阀芯同样会伸出，实现对动作杆的锁闭。

上述方法在保证锁闭安全的情况下，很大程度上消除了锁闭机构的卡阻问题，但在定位或反位动作开始时，需要大量压缩气体进入气缸，必然导致进气口压力开关处气压急剧降低，很容易造成锁闭阀阀芯的误伸出动作，从而引起动作杆卡阻现象。为消除此类隐患，可以采取电气和机械两类方法进行校正补偿，下面将针对这两类校正方法进行分析。

1.3 锁闭阀的电气延时校正

根据本文1.2分析，在活塞运动开始阶段,锁闭阀的误伸出是由于进口处气压短暂降低造成，为避免活塞的误动作，可以采用电气延时的办法延迟锁闭阀线圈的断电时间，即当气压降低的瞬间，锁闭阀线圈并不断电，只有当进气气压低于某设定值（0.4 M Pa）一段时间后，锁闭阀线圈才断电，从而避免因活塞杆运动开始阶段气压的短暂降低而引起锁闭阀的误动作。

沈阳电务段曾采用并联阻容元件的方法进行纯电气延时，但这种方法一方面因使用了巨大电解电容（2 200 u F）可能带来较大的充电电流，给现有驼峰站场的供电系统带来较大压力；另一方面，由于ZK 4型转辙机工作环境恶劣，对电解电容的使用寿命存在不利影响（电解电容的一般工作寿命仅为数千小时），长期看仍可能因电容元件的失效而使卡阻隐患复现。

2 改进措施

为实现长期可靠的电气延时，将对空气开关的结构进行重新设计，使空气开关自身具备延时断开的功能，改进后的空气开关原理如图2所示。

图2中A腔与进气口直接连通，延时压力开关常闭触点接入锁闭阀线圈电路。当进气气源压力正常时，A腔充满高压气体，左侧气缸活塞在压力作用下克服弹簧力向上运动，适当设计弹簧和气缸结构参数，使气压高于0.45 M pa时，左侧气缸活塞位于节流阀开孔上侧，从而使高压气体进入右侧气缸的B腔。右侧气缸活塞在高压气体作用下克服弹簧力向下运动，使开关处于常闭状态，此时锁闭阀线圈通电，阀芯缩回，解除对动作杆的锁闭。

当进气气源压力低于额定值（0.4 M Pa）时，A腔气体压力减小。在弹簧力作用下，左侧气缸活塞向下运动至节流阀开孔下方，从而使B腔通过节流阀与大气连通，右侧气缸活塞在弹簧力的作用下向上运动，由于节流阀的作用，活塞的运动速度可以被控制，当活塞到达气缸顶端时，常闭开关被打开，与此同时，锁闭阀线圈断电，锁芯伸出，对动作杆形成锁闭。适当调整节流阀的开度，可以控制右侧气缸活塞的运动时间，控制常闭开关的时延，保证动作杆运动开始阶段进气口气压降低不致引起锁闭阀线圈的断电，从而避免卡阻隐患。

3 结论

本文研究了ZK 4型电空转辙机锁闭系统的故障机理，介绍目前的常用解决方法及存在的不足之处，并提出新的解决思路，为进一步的设计改进提供原理依据。