适用于四线制双机牵引控制电路的ZD9直流电动转辙机

张 辉

（天津铁路信号有限责任公司，天津 300399）

1 概述

为适应铁路提速的发展需要，既有单机牵引道岔（如50 kg/m 钢轨9#道岔）在大修改造时，更 换 为60 kg/m 钢 轨9#、12#道 岔（如CZ577、SC330 等），道岔由一个牵引点改为两个牵引点。为减少现场维护工作量，用户希望在道岔单机改两机牵引时采用长寿命、少维护的ZD9 型转辙机。为满足现场需求，开展适用于四线制双机牵引控制电路的ZD9 型直流电动转辙机研制工作。

2 直流四线制双电动转辙机应用情况

直流双电动转辙机电路包括四线制和六线制。为了解直流四线制双电动转辙机在现场应用情况，笔者对某铁路局新下陆站进行现场调研。新下陆站是武九铁路货运车站，自20 世纪90 年代改造为6502 电气集中联锁系统时，即一直采用四线制直流双电动转辙机控制电路，室外道岔由ZD6-E/J 型电动转辙机牵引。

现场道岔转辙机使用状态良好，现场维护测试电流时分别测试每台转辙机的电流，室内计算机联锁监测系统显示两台转辙机的总电流。现场测试尖轨第一牵引点的ZD6-E 型转辙机动作电流约0.7 A，摩擦电流约2.2 A；尖轨第二牵引点的ZD6-J 型转辙机动作电流约0.9 A，摩擦电流约2.1 A。室内计算机联锁监测系统显示两台转辙机同时工作的总电流为1.7 A，打摩擦时的摩擦电流约4.2 A。

3 ZD9型直流电动转辙机适配方案

根据现场调研，采用ZD6 型电动转辙机配套四线制双电动转辙机控制电路可以满足现场道岔转换要求。当采用现有ZD9 型直流电动转辙机配套四线制双电动转辙机控制电路时，在额定负载条件下总工作电流3 A 以上。采用ZD9 型直流电动转辙机配套直流双电动转辙机控制电路时，两台转辙机的总工作电流应≤2.0 A，具体方案如下。

3.1 设计要求

按照《铁路道岔转换设备安装技术条件》（TB/T 3508-2018）中7.4 的要求，两点及三点牵引内锁闭单开道岔，尖轨第一牵引点应采用190 ～220 mm动程的转辙机，转辙机牵引力应为1 800 ～4 500 N；其余牵引点转辙机应满足空动10 ～90 mm，转辙机的牵引力应为4 500 N 和6 000 N 两种。

按照《ZD9/ZDJ9 系列电动转辙机》（TB/T 3113-2015）中4.3 的要求，ZD9 型转辙机动作时间≤10 s，工作电流≤2.0 A。

3.2 技术参数

根据上述技术要求，ZD9 型直流电动转辙机配套四线制双电动转辙机控制电路时，转辙机参数如表1 所示。

表1 ZD9-G型直流电动转辙机技术参数Tab.1 Technical parameters of ZD9-G DC electrical switch machine

为与现有ZD9 型直流电动转辙机区分，适用于四线制双电动转辙机控制电路的ZD9 型直流电动转辙机在对应型号后增加“/（G）”，例如，现有双机牵引道岔常用直流转辙机型号ZD9-220/2.5、ZD9-150/4.5，适用于四线制双电动转辙机控制电路的ZD9型直流电动转辙机在对应型号为ZD9-220/2.5/（G）、ZD9-150/4.5/（G）。为方便概括所有直流系列转辙机，简称为ZD9-G 型直流电动转辙机。

3.3 技术方案

根据上述确定的技术参数，转辙机的动程、负载力、接口尺寸均与现有ZD9 型直流电动转辙机保持一致，只需降低两牵引点转辙机的工作电流，从而达到降低双机牵引总工作电流的目的，使其满足≤2.0 A 的要求。

ZD9 系列电动转辙机传动系统主要由直流电动机、电机减速齿轮箱、摩擦联结器、滚珠丝杠组和推板套构成，如图1 所示。在额定负载条件下，保持现有直流电动机负载特性不变的前提下，工作电流主要与传动系统的总传动比有关。因此可以通过调整齿轮箱和丝杠构成的传动系统传动比来实现ZD9 转辙机转换时间、工作电流满足技术要求。

图1 ZD9系列电动转辙机传动系统原理Fig.1 Principles of transmission system of ZD9 series DC electrical switch machines

ZD9 系列电动转辙机的传动系统可视为由三级传动构成：其中第一级为齿轮1（电机齿轮）和齿轮2 构成的圆柱齿轮减速，第二级为齿轮3 和带槽齿轮构成的圆柱齿轮减速，第三级为丝杠和丝母构成的滚珠丝杠副。

结合现有ZD9 系列电动转辙机减速齿轮箱配置及滚珠丝杠组型号，配套四线制双电动转辙机控制电路的ZD9-G 型直流电动转辙机方案如下。

尖1、尖2 转辙机均采用5 mm 导程丝杠，5 mm 导程丝杠成熟应用于ZD9-S 型双杆转辙机，已上道应用多年。

尖1 转辙机采用现有ZD9-170/4.0 型转辙机的齿轮箱，尖2 转辙机采用现有ZDJ9-120/4.5 型转辙机的齿轮箱。

齿轮箱详细配置方案如表2 所示。

表2 ZD9-G型直流转辙机齿轮箱配置Tab.2 Conf igurations of gear box of ZD9-G DC electrical switch machine

4 样机测试

根据上述技术方案，开展了样机试制，并按照《铁路道岔转辙机第2 部分：试验方法》（GB/T 25338.2-2019）中的测试要求对转辙机进行测试，测试情况如下。

4.1 ZD9-G型直流电动转辙机单机测试

适用于四线制双电动转辙机控制电路的ZD9-220/2.5/(G)、ZD9-150/4.5/(G)型电动转辙机，在额定电压DC 160 V、额定转换力条件下的电气特性均满足技术要求，如表3 所示。

表3 ZD9-G型直流电动转辙机单机电气特性测试数据Tab.3 Test data of single-machine electrical characteristics of ZD9-G DC electrical switch machine

4.2 ZD9-G型直流电动转辙机双机测试

在额定电压DC 160 V、额定转换力条件下，测试适用于四线制双电动转辙机控制电路的ZD9-G型直流电动转辙机电气特性，总工作电流≤2.0 A，动作时间≤10 s，测试数据如表4 所示。测试曲线如图2 所示。

图2 ZD9-G型直流电动转辙机双机均转换额定负载测试曲线Fig.2 Test curve of double-machine driving under rated load of ZD9-G DC electrical switch machine

表4 ZD9-G型直流电动转辙机双机转换额定负载测试数据Tab.4 Test data of double-machine driving under rated load of ZD9-G DC electrical switch machine

在打摩擦条件下，适用于四线制双电动转辙机控制电路的ZD9-G 型直流电动转辙机双机同时打摩擦时总摩擦电流＜3 A，测试数据如表5所示。

表5 ZD9-G型电动转辙机双机打摩擦测试数据Tab.5 Test data of double-machine friction of ZD9-G DC electrical switch machine

在额定电压DC 160 V、双机均在空载条件下，对适用于四线制双电动转辙机控制电路的ZD9-G 型直流电动转辙机电气特性进行测试，测试数据如表6所示。测试曲线如图3 所示。

图3 ZD9-G型电动转辙机双机空载测试曲线Fig.3 Test curve of double machines in no-load state of ZD9-G electrical switch machine

4.3 模拟道岔负载变化测试

为模拟双机牵引道岔负载变化对转辙机同步性的影响，进行模拟道岔负载变化测试，测试如下。

1）A 机带额定负载，B 机带空载，测试转辙机的电气特性，测试数据如表7 所示。

表7 A机带额定负载B机带空载测试数据Tab.7 Test data of machine A in rated-load state and machine B in no-load state

2）A 机带空载，B 机带额定负载，测试转辙机的电气特性，测试数据如表8 所示。

表8 A机带空载B机带额定负载测试数据Tab.8 Test data of machine A in no-load state and machine B in rated-load state

通过模拟道岔负载变化测试数据，ZD9-G 型直流电动转辙机配套四线制双电动转辙机控制电路，模拟负载变化时，同步性良好。

4.4 道岔安装测试

在某道岔转换设备试验基地进行道岔安装测试，测试数据如表9 所示。

表9 ZD9-G型电动转辙厂内道岔安装测试数据Tab.9 Test data of ZD9-G DC electrical switch machine installed at infactory switches

4.5 测试结论

通过上述测试，得出适用于四线制双电动转辙机控制电路的ZD9-G 型直流电动转辙机具有以下性能指标。

1）在额定负载条件下单机测试时，单台转辙机工作电流≤2.0 A，动作时间≤10 s，均符合《ZD9/ZDJ9 系列电动转辙机》（TB/T 3113-2015）的要求。

2）在额定负载条件下双机测试时，双机总电流≤2.0 A。

3）双机均空载测试时，总工作电流约为0.7 A，可以满足道岔小负载情况下道岔控制电路正常转换的要求。

4）双机牵引道岔时，道岔转换过程平稳，宏观同步。

5 日常维护建议

根据现场调研情况，四线制双电动转辙机控制电路道岔日常使用和维护与现有ZD9 型直流电动转辙机配套六线制双电动转辙机控制电路道岔基本一致，日常维护项目和测试方法如下。

5.1 工作电流测试

工作电流依据室内计算机联锁监测，测试的是线路总电流，也可以在现场分别测试各个牵引点转辙机的工作电流。采用指针电流表，断开安全开关，将红黑表笔串联在转辙机安全开关（K01、K02）中，测试方法与现有ZD9 型直流电动转辙机配套六线制双电动转辙机控制电路道岔完全一致。

5.2 摩擦力测试和调整

现场摩擦力调整范围:A 机（3.8 ～6）kN，B机（6 ～8.5）kN，与现有ZD9 型直流电动转辙一致，摩擦力调整时两牵引点转辙机可单独调整，互不影响。

现场测试转辙机摩擦电流时两个牵引点的转辙机分别测试，采用指针电流表，断开安全开关，将红黑表笔串联在转辙机安全开关（K01、K02）中，测试方法与六线制双电动转辙机控制电路道岔一致。与六线制双电动转辙机控制电路道岔不同的是，测试任一牵引点摩擦电流时，另一牵引点转辙机打摩擦，不影响其他牵引点的测试结果。

5.3 4/6 mm障碍物测试

4/6 mm 障碍物测试与六线制双电动转辙机控制电路道岔方法和要求相同，各牵引点分别测试和调整。

6 总结

为满足现场需求，开展适用于四线制双机牵引控制电路的ZD9-G 型直流电动转辙机的研究。采用选配齿轮箱和丝杠构成的传动系统速比的技术方案，实现动作时间、工作电流满足标准要求，与原有ZD9 转辙机安装接口一致，配套安装装置通用。进行样机测试，在额定负载条件下单机测试时，单台转辙机动作电流≤2.0 A，动作时间≤10 s，均符合《ZD9/ZDJ9 系列电动转辙机》的要求。双机在额定负载条件下测试时，双机总电流≤2.0 A，双机在空载测试时，总工作电流约为0.7 A，可以满足四线制双电动转辙机控制电路要求。双机牵引道岔时，道岔转换过程平稳，宏观同步。进行了高低温、寿命、振动和交变湿热等型式试验，均满足标准要求。2023 年7 月21 日，适用于四线制直流双电动转辙机控制电路的ZD9 电动转辙机通过了技术评审。