道岔外锁闭智能自动润滑装置研制

题目：Development of Intelligent Automatic Lubrication Device for Turnout External Locking

作者：CHEN Zhiying

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，  陕西  西安  710000）

摘  要：道岔作为电务维护的关键设备，一旦发生因注油不及时发生道岔卡口、失去表示故障时，将对高铁运输秩序造成很大影响。道岔外锁闭智能自动润滑装置解决了道岔自动转换过程中因注油不及时卡阻失表问题，精准定时、定量注油，有效降低了对环境的污染和油品浪费，避免了油渣道岔的产生;对于减少人力工时、增加设备的妥善率、减少设备维修时间、增加设备的稳定性、减少对行车的影响、保证道路和人员的安全都具有重要意义。

关键词：道岔外锁闭;智能润滑;精准定时;定量

中图分类号：U213.6    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）08-0000-00

0 引言

道岔是铁路线路中运用最为广泛的连接设备，其数量多，结构复杂，寿命短，是相对薄弱的环节之一。当今高速铁路、重载铁路的快速发展对转换设备的性能提出了更为苛刻的要求。道岔外锁闭装置能够可靠地锁闭尖轨和基本轨，不仅能够克服尖轨转换时的阻力，还能在连接杆出现断开情况继续保持锁闭的作用，大大提高了转换设备的寿命和可靠性。

现阶段，我国铁路提速道岔均采用外锁闭装置实现尖轨与基本轨的锁闭，一旦外锁闭装置转换面缺油或生锈就会造成正常转换过程阻力增大，发生道岔无法转换到位故障。为使道岔外锁闭安全可靠，保证铁路运输顺利进行。本文研发一种有效的自动润滑装置，定时、定量的将油脂注入设备中，有效降低了对环境的污染和油品浪费，避免了油渣道岔的产生，解决了道岔自动转换过程中因注油不及时卡阻失表问题，同时减少职工上线作业次数和对行车的影响、降低人身安全风险、提高道岔设备转换的可靠性。

1 研究目标

（1）装置架构合理。采用先进合理的技术来架构，在有限的空间里，合理规划装置的内部结构，充分发挥内部空间的每一块价值。既能保证设备小巧灵活易安装，还能使整个装置能稳定的工作，而且具备未来良好的扩展条件，可扩展性保证当用户有更多的要求时。装置结构紧凑，密封优良，可以避免溢出污染或断油的烦恼，可以保持润滑油面的持续新油供给。（2）可靠性。设备稳定性永远是客户最关心的问题，只有稳定运行的装置，才对铁路的运营生产有重要的安全保护作用。在设计过程中，可靠性作为第一个考虑因素，开展优化设计、冗余设计、容差设计，最大限度利用成熟技术和充分验证的工程产品，以提高产品质量可靠性水平。采用独特设计，防爆安全，按照相关标准，做到防雨、防爆、防尘，保证设备能更高效的完成装置运行，增加装置的可靠性，大量的节省设备的维修成本。（3）低成本。在保证自动润滑装置及可靠性的前提之下，尽量采用成熟技术，通用器件，力争有良好的性能价格比。（4）操作简单。设备安装和操作流程的设计以人为本，减少安装、操作学习时间，简化操作方法。通过便携的设计能让装置安装不受方位和位置的限制，降低对设备使用人员的要求，从而提高操作准确性和设备安全性。（5）多种供电方式。针对不同的现场情况，提供不同的供电方式;对于新建线路优先选用提前铺设电源和信号电缆，从室内直接供电;对于既有线和其他线路选用太阳能或大容量锂电池供电。（6）远程监控。对于新建线路，利用新铺设的信号电缆实现对每一组道岔润滑和油量情况进行实时监控和管理。

2 系统结构及组成

2.1 机箱及附属装置

图1所示，为优质不锈钢材质的道岔外锁闭智能自动润滑装置机箱，1-便于维护使用的不锈钢蝶形锁紧装置;2-优质不锈钢材质模压成型的一体式机盖，可有效起到防雨、防尘等作用;3-油量报警指示灯，当道岔外锁闭智能自动润滑装置内部油量低于设定值时，能发出声光报警信号并向室内传送一个控制信号，显示屏可以发出报警并显示出装置所在的位置，便于及时处置;4-油量观察窗，能在现场清楚观察到装置的油量;5-优质不锈钢材质模压成型的一体式机箱，能对外锁闭道岔锁钩有效起到防雨、防雪、防沙尘等作用;6-电缆固定支卡;7-电缆固定支架;8-道岔外锁闭智能自动润滑装置底架加强版;9-道岔外锁闭智能自动润滑装置智能传感器，可以精准检测到动作杆的位置和情况;10-装置安装孔;11-加强型道岔外锁闭智能自动润滑装置底架，可以将装置安装在锁钩固定板上。道岔外锁闭智能自动润滑装置实物图2所示。

2.2 齿轮泵及储油装置

图3所示，为道岔外锁闭智能自动润滑装置机内复合机构齿轮泵及储油装置，1-为ABS材质复合机构上盖;2-为齿轮泵泵体;3-储油罐，储油罐储油量0.5L、1.0L、1.5L可任选。

2.3 智能控制器

道岔外锁闭智能自动润滑装置智能控制器图4所示。

3 主要技术难点及解决措施

在整个项目的研制过程中，研制组深入兰州局、乌鲁木齐局、西安局等多个现场进行调查，对比机械式、滴油式及自动润滑等多种装置的优缺点，查找国内外技术资料，深入分析问题的重点，克服了种种技术难题，终于使整个项目的研制工作取得圆满成功。

3.1 精准注油

自动润滑装置要运用精密的齿轮组和伺服的马达，通过合理的配置，通过处理器的控制，达到精准执行定量注油脂工作;选用两种工作模式。模式一：针对每日搬动比较频繁的道岔，根据现场情况，利用智能控制器设定注油量和注油间隔時间，道岔搬动后自动记忆间隔等待时间，达到间隔时间后，按照提前设定的注油量，自动注油达到道岔自动润滑的目的。在智能控制器上注油间隔时间1～999分钟（约17个小时）可任意设定。同样，在智能控制器上注油量0.2ml1～2ml（特殊需要单次注油可加大）可任意设定。模式二：针对每日搬动比较少的道岔，根据现场情况，利用传感器检测动作杆的位置，上电注油和注油量和注油间隔时间设定相结合的方式，按照提前设定的注油量0.2ml1～2ml（特殊需要单次注油可加大）和时间间隔1～999分钟（约17个小时），自动注油达到道岔自动润滑的目的。

兩种工作模式相结合，从而保证了道岔外锁闭智能自动润滑装置工作的时效性。合理控制注油量，防止过度润滑或注油压力过大，有效减少和改善设备因注油量的磨损。解决道岔自动转换过程中因注油不及时卡阻失表问题，同时可减少职工上线作业次数、降低人身安全风险、提高道岔设备转换的可靠性，有效减少对行车的有效，提供铁路运输的效率。

3.2 计算数据

采用64位处理器，主动执行注脂设定，利用科学的计算方式，计算出合理的数据作为执行再润滑规范的标准。通过对数据及环境条件参数的输入，自动润滑装置就能自动计算出合理的润滑数据，帮助制定规范的润滑计划和润滑标准，并随时提供润滑的资讯。

3.3 抗干扰

铁路轨道的应用环境比较恶劣，既有天气带来的各种挑战，还有温度带来的多方考验。在考虑自然影响的同时，还有自身的损耗。在面对这些问题时，我们有着充分的准备，对装置选材、制作进行了一系列的对比，还有装置的运行情况进行了仔细的观察，加强了装置对外界环境的适应能力，同时也稳定了自身装置的运行，对转辙机的正常运行也不会产生干扰，从而保证了整个装置的正常工作。

3.4 通用性

在电路板设计方面，实现统一电路板，统一规划。在装置整体方面，一体成型，无缝衔接，增加设计的可靠性。在软件的设计方面，仅通过组装设计的两个功能单元即能完成系统设计。

3.5 高性价比

通常情况，当设备更加小型化时，对于设备的技术性要求也会更高，相对而言的研发成本和制作成本会相应的增长。装置通过科学的规划，合理的设计，能在保证设备正常运转，功能正常实现的前提下，减少装置的成本，降低装置的价格，让装置更加合理，既能降低装置的错误率，还能突显性价比优势。

3.6 工作温度适应性问题

装置所有元器件均采用工业级芯片，工作温度范围-20℃～+60℃（-40℉～140℉）。实验证明，通过降温、加温，在环境温度为-30℃时及+70℃也可以正常的工作。

3.7 主要技术参数

（1）单次注油时间：0.1～99秒（注油量可增加上限）;（2）注油间隔时间：1～999分钟;（3）油箱容积：0.5L、1L、2L;（4）直流供电电压：DC12V（常规选用）;（5）室外设备总动率：25W;（6）工作方式：自动/手动（可调）;（7）工作温度：-20℃～+60℃;（8）电源：采用30W单晶太阳能电池板，配备12V、3000mA锂电池供电。在另外配备AC适配器的情况下，也可采用AC220V 集中供电。

4 系统试运行用户使用情况

2020年5月至今，岔外锁闭智能自动润滑装置先后在上海局徐州电务段、郑州局郑州电务段、兰州局兰州电务段、乌鲁木齐局库尔勒电务段等现场进行了上道试验，从运行结果看，装置稳定良好，实现了预期的效果。电务段库站现场实际上道情况图5所示：

5 结论

道岔外锁闭智能自动润滑装置解决了道岔自动转换过程中因注油不及时卡阻失表问题，精准定时、定量注油，注油间隔时间1～999分钟可选;单次最小注油量0.5ml，单次注油时间，0.1～99s可选;具有非常好的适用性，有效降低了对环境的污染和油品浪费，避免了油渣道岔的产生;对于减少人力工时、增加设备的妥善率、减少设备维修时间、增加设备的稳定性、减少对行车的影响、保证道路和人员的安全都具有重要意义。

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收稿日期：2021-07-06

作者简介：陈志颖（1983—），男，陕西西安人，硕士研究生，正高级工程师，研究方向：智能铁路、大数据在铁路中的应用等。

Development of Intelligent Automatic Lubrication Device for Turnout External Locking

CHEN Zhiying

（China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd， Xi'an Shaanxi  710000）

Abstract： As a key equipment for electrical maintenance， turnouts will have a great impact on the order of high-speed railway transportation once the switch bayonet occurs due to the delay in oil injection， and the loss indicates a failure. The intelligent automatic lubrication device for the outer lock of the turnout solves the problem of the loss of the meter due to the lack of oil injection in the automatic conversion process of the turnout， the precise timing and quantitative oil injection effectively reduces environmental pollution and oil waste， and avoids the generation of oil residue turnouts; It is of great significance for reducing man-hours， increasing equipment availability， reducing equipment maintenance time， increasing equipment stability， reducing the impact on driving， and ensuring the safety of roads and personnel.

Keywords： Turnout external locking： Intelligent lubrication： Accurate timing： Quantitative