地铁道岔失表故障原因分析及维保对策研究

1 背景 

道岔表示电路故障，俗称“道岔失表”，是地铁运营中频发的严重安全隐患。据行业统计，道岔失表在信号设备故障中占比超25%，故障原因种类多，如继电器不良、机械卡阻、电路混线，器材不良、结合部病害等。道岔失表故障对运营可靠性的制约日益凸显，亟需系统性分析道岔失表原因并研究针对性维保对策。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2 道岔失表故障统计分析  

本文针对125件道岔失表故障进行统计分析，按照故障的大类原因进行统计，道岔失表故障类型、数量、占比如表1所示。

表1 道岔失表故障大类原因统计表

从表中数据可见，继电器不良是道岔失表故障主要原因，故障占比31%，其次为转辙机内部机械故障、转辙机外部机械故障，分别占比18%和18%，三类原因合计占比67%。因此，要降低道岔失表故障率，需分析以上三类故障的根本原因，研究并提出针对性维保对策。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3 继电器故障的分析和对策 

3.1 继电器故障原因统计 

继电器不良导致道岔失表故障39件，如图1所示。其中断相保护器（简称DBQ）12件，占比31%，第一启动继电器（简称1DQJ）9件，占比23%，第二启动继电器（简称2DQJ）5件，占比13%，三者合计占比67%。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

由此可见，降低因继电器不良导致道岔失表故障，重点应分析DBQ、1DQJ和2DQJ不良的根本原因，并提出相应维保对策。

3.2 断相保护器

3.2.1 故障原因分析

道岔启动时，DBQ正常输出直流24V电源，将保护继电器（简称BHJ）励磁吸起。在故障调查分析中，发现DBQ输出电压异常导致BHJ不能正常吸起，从而导致道岔不能正常动作。通过现场调查，带限时控制模块的电子单元故障是DBQ故障主要原因。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

表2 断相保护器型号统计表

案例分析：某站P18道岔失表，故障原因为P18道岔A机DBQ（型号为QDX1-S13/30）故障；某站P05/07道岔失表，故障原因为P07道岔B机DBQ故障（型号为BDX-S13/30）。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

根据DBQ检测报告，P18道岔A机DBQ检测为内部控制电路板的稳压管击穿，P07道岔B机DBQ检测为内部电路板的1路出现F09报警，2路MCU芯片受扰故障导致无法切断输出电压。由此可见，DBQ内部故障零部件均为限时控制模块的电子元件损坏。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3.2.2 维保对策

（1）补强监测功能。增加断相保护器输出直流24V电压的在线监测功能，通过断相保护器输出电压曲线时长的判断，可直观判断相保护器工作状态。

（2）提高调阅分析能力和质量。从道岔三相启动电流曲线异常图形，即道岔动作时长是否异常，结合维保经验辅助分析和判断断相保护器工作状态。从断相保护器输出电压的日曲线分析、月趋势分析，客观反映断相保护器工作状态，从而预防断相保护器故障的发生。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（3）断相保护器下线检测。配置相应断相保护器检测台，将断相保护器从“故障修”变为“轮换修”，逐步掌握DBQ运行参数变化规律，从而降低DBQ故障概率。

3.3 第一启动继电器和第二启动继电器

1DQJ主要采用型号为JWJXC-H125/80、JWJXC-H125/0.44，均为无极加强接点缓放型继电器，二者差异主要是线圈参数、电气特性、应用场景。JWJXC-H125/80后圈电阻更高，驱动电流更小；JWJXC-H125/0.44后圈为超低电阻，需大电流驱动。2DQJ主要采用型号为JYJXC-160/260，即有极加强接点继电器，相比前一代有极加强接点继电器JYJXC-135/220，采用加厚设计和夹片加固措施，解决了接点片金属疲劳问题，接点系统电镀防锈，延长使用寿命。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3.3.1 故障原因分析

根据道岔失表故障统计，将故障原因为1DQJ和2DQJ进行拆解检查测试和检测分析，其主要原因为工作值或释放值超标、接点电阻超标和接点烧蚀粘连。

（1）工作值或释放值超标分析

工作值超标原因主要为机械阻力增大和磁路系统失效，机械阻力增大原因为空气中灰尘或金属屑侵入磁隙（≥0.1mm厚度），增加磁路磁阻；而磁路系统失效主要是线圈局部短路，线圈漆包线绝缘破损，有效匝数减少或不足。释放值超标即释放延迟，其原因主要为接点压力过小，动接点压力＜120mN接点黏附衔铁无法回落。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

案例分析：某站P08/10道岔定、反位均失表，原因为P08的1DQJ继电器（型号JWJXC-H125/80）故障，经检测分析其工作值为28V，超过其额定工作电压24V标准。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（2）接点电阻超标分析

由于空气中的氧气与接点金属发生化学反应，生成氧化物，增加接触电阻，影响导电性，使继电器吸合或释放不正常。其次是接点压力不足，当加强接点压力＜400mN时，接触电阻增大，通电发热加剧氧化。加之折返站、越行站等道岔长期频繁动作，接点间电弧放电会使接点表面金属熔化、蒸发，导致接触不良。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

案例分析：某站P10道岔失表，原因为P10道岔A机1DQJ继电器不良，经检测为普通接点11-13接点接触电阻值13.6Ω，超过普通接点电寿命后接触电阻标准为≤0.25Ω标准。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（3）接点烧蚀粘连分析

接点烧蚀粘连，俗称接点打糊，形成原因主要有以下两个方面。

首先，湿度腐蚀，当湿度＞90%时Ag-CdO触点硫化概率较大，接触电阻上升引发发热量倍增，增加接点粘连概率。其次，动作卡滞、灰尘侵入以及润滑脂硬化，使继电器衔铁动作延迟，拉弧时间延长，从而导致接点接点烧蚀粘连。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

案例分析：某站P02/04定位失表，原因为P02的2DQJ（型号JWJXC-160/260）的加强接点烧蚀，其141-143接点电阻24Ω，超过加强接点电寿命后接触电阻标准为≤0.5Ω标准。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3.3.2 维保对策

（1）标准化检修。

依据维修技术标准，制定详细的继电器检修作业指导书，明确检修步骤、技术参数和验收标准。流程主要包含外观检查、内部检查、接点清洁、间隙调整、机械性能、电气特性测试和验收封装入库等流程。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

如铁路哈尔滨局独创工艺“五步触点清洁法”、“橡皮擦拭法”，有效提升接点氧化处理效率，继电器故障率显著下降。牡丹江电务段优化继电器接点压力参数，将技术标准上调20%，增强了继电器现场使用适配性。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（2）继电器状态监测。

加装继电器触点温度传感器，实时监测触点温度，设定预警阈值，如常温下>70℃，实现触点温度预警。使用红外热像仪定期扫描接点温度，当温度＞80℃需紧急处理。引入图像识别技术检测接点烧蚀程度，减少人工误判。白光透射法观察磁隙，该方法通过可视化磁畴结构，精准定位磁钢劣化、磁隙偏移等隐性缺陷，大幅提升继电器动作可靠性和寿命。如兰州电务段采用“白光透射法观察磁隙”，有效解决JYJXC-160/260磁路故障，与传统检修相比，该型号继电器的磁路故障返修率由4.5%提升至0.9%，解决了磁钢劣化仅能通电后间接推断的痛点。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（3）检修环境升级。

继电器运输和备品保存使用密封式继电器箱，其采用“防潮涂层工艺”有效提升运输和保存环节的环境。继电器检修基地打造“无尘化车间”，确保继电器无灰尘或金属等颗粒物侵入继电器。如合肥电务段打造“无尘化车间”，实现在无尘环境下进行继电器拆解、检查、检修、测试、封装等程序工作。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

4 转辙机内部机械故障分析与对策 

统计数据显示，转辙机内部机械故障原因主要分为开闭器拐轴卡阻和转辙机接点不良。

4.1 开闭器拐轴卡阻

4.1.1 原因分析

自动开闭器是转辙机由机械到电路转换的关键部件，根据统计显示，开闭器故障主要是由于开闭器卡阻导致道岔在锁闭后，动静接点不能闭合导致道岔失表。进一步分析开闭器卡阻原因，主要是由于开闭器的拐轴不灵活，摩擦力增大，如图2所示。通过故障件返厂分析，造成拐轴摩擦力增大的主要原因为转辙机内部油饰时油漆飞溅至动接点轴活动部位增加摩擦力，或者拐轴与开闭器内侧缝隙被杂质污染，拐轴联动研磨面摩擦力增大。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

4.1.2 维保对策

（1）在转辙机安装前，利用转辙机测试台进行带载测试，检查测试开闭器是否“卡顿”，主要是根据测试动作杆到位至开闭器接点到位的时间差进行分析。

（2）检查开闭器拐轴及拐轴壁是否有灰尘、杂质和油漆等，并及时清理，保证开闭器动作面的清洁。

（3）定期对开闭器拐轴各联动部位、动作面注入长效液化润滑油，起到润滑防锈作用。

4.2 转辙机接点不良

4.2.1 原因分析

由于地铁折返道岔动操纵次数平均每月大于5000次，道岔操纵过程中，转辙机动静接点卡阻现象。根据转辙机接点故障的统计分析，接点故障原因主要存在以下几个方面问题：首先是静接点片变形，动接点切入静接点时，动静接点间存在缝隙；其次是动接点的圆环开口销断裂，动接点的圆环弹出；动静接点磨耗较大，造成动静接点接触时呈“点接触”，接触电阻＞0.01Ω；动接点接触深度调整过深，静接点压力过大或接点表面不光滑，动接点退出静接点时阻力过大；最后是开闭器拉簧拉力不符合标准，拉簧受外力后变形导致拉力不足导致接点卡阻。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

4.2.2 维保对策

（1）定期对静接点压力、接点接触电阻等关键参数进行测试和分析，当测试数据超标或趋势异常时，对接点组进行成套更换。

（2）在接点检修时，使用专用“擦拭布”擦拭接点，保证接点光滑、清洁。

（3）观察接点是否有灼烧、发黑痕迹，并在夜间使用慢镜头回放动接点切入静接点瞬间摩擦火花大小，通过观察火花大小是否均匀对比判断接点是否接触良好。

（4）利用强光照射静接点内侧，观察动接点运行轨迹，对比判断是否有动接点运行轨迹是否正常，异常及时调整更换。

（5）检查开闭器拉簧，拉簧正常受力间隙均匀，且间隙在0.5mm左右，当拉簧变形或间隙不均时，及时更换拉簧。

5 转辙机外部机械故障分析与对策

转辙机外部机械故障合计22件，其中外锁闭装置卡阻13件,占比59%。由此可见外锁闭装置卡阻是转辙机外部机械故障主要原因。

5.1 外锁闭装置卡阻

5.1.1 原因分析

统计发现，异物侵入导致卡阻为8件，占外锁闭装置卡阻故障61%，如图4所示。由此可见，异物侵入为外锁闭装置卡阻主要原因。异物侵入主要分布于尖轨与基本轨、锁钩底部与动作杆锁闭平台等机械活动部位。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

案例分析，某站P02/04道岔反位失表，故障原因P04道岔A机反位锁闭杆与锁钩底部重叠处异物侵入，导致道岔定位向反位操纵过程中，P04道岔A反位锁闭时阻力异常增大、反位锁闭不成功，造成P02/04道岔反位失表，如图5所示。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

5.1.2 维保对策

（1）明确道岔外锁装置及转辙机机械活动部件、岔区环境卫生、转辙机内及工具包清洁标准，纳入作业指导书。

（2）梳理异物侵入部位及来源，针对性研究道岔异物侵入技术防范措施。

6 结束语

通过地铁道岔失表故障的统计和深入分析，初步掌握了继电器故障、转辙机内部和外部机械故障等发生的规律与发展趋势。通过对典型故障案例的剖析，进一步明确了DBQ、1DQJ、2DQJ等关键部件的故障机理，并针对性地提出了若干维保对策与技术改造建议。然而，道岔失表故障成因复杂，涉及人员、设备、环境、维保、结合部等多方面因素，本研究尚属阶段性认识，仍有待在实际应用中不断验证与完善。未来将继续深化故障预测与健康管理（PHM）技术应用，推动智能运维体系建设，为提升地铁运营可靠性与安全性提供更有力的技术支持。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹