钱佳旻

（上海申通地铁集团有限公司,上海 201103）

0 引言

在地铁运营过程中，列车运行的可靠性程受到设施设备的稳定性、车站客流规模以及外部情况等因素的影响，而在设施设备中，又可以根据类型分为信号设备、电力设备、车辆设备、环控设备等，其中，道岔设备作为信号设备中日常动作频次最多、维护体量最大的设备，其故障发生的频次也远高于其他设备[1]，因此，该文通过对2017—2021 年间上海地铁路网道岔故障事件进行分析，找出上海地铁在道岔故障发生方面的规律和特点，为提高道岔设备的稳定性，降低道岔故障发生概率提供参考和借鉴。

1 上海地铁道岔现状分析

截至2021 年年底，上海地铁全路网共有有岔车站205 座，总计道岔设备1 106 组，根据道岔转辙机类型的不同可分为ZYJ7 型道岔、ZDJ9 型道岔以及ZD6 型道岔3 种。其中，ZYJ7 型采用液压型转辙机，共464 组；ZDJ9 型以及ZD6 型均为采用机械型转辙机，共642 组。除地铁1、2、3、5 号线部分线路仍保留ZD6 型道岔外，其余线路主要以ZYJ7 型道岔或ZDJ9 型道岔为主。

2017—2021 年间，上海地铁全路网共发生道岔设备故障1 363 起，呈逐年上升的趋势，涉及全路网205 座有岔车站中的145 座，占全路网有岔车站总数的70.73%，而随着路网运营里程的不断增长，年道岔运行可靠度从2017 年的405 万车km/起下降至2021 年的117 万车km/起，成逐年下降的趋势，如图1 所示。

图1 2017—2021 年上海地铁道岔故障事件数量图

2 道岔故障情况分析

2.1 故障原因类型分析

根据道岔故障表象不同，可将2017—2021 年间全路网道岔故障现象划分为失表、道岔曲线异常以及本体隐患3 种。通过进一步分析，造成上述3 种故障的因素可分为道岔本体故障、夜间施工影响、外部天气影响、偶发性故障、监测系统误报、道岔异物侵限以及信号软件错误等7 类，如表1 所示。

表1 道岔故障原因分类表

本体故障主要指道岔本体设备发生问题，例如本体存在安全隐患、空气开关跳闸、道岔动静接点故障、滑床板损坏、道岔设备因线路震动导致的结构松动等情况[2]，也是导致道岔失表的主要因素。

夜间施工影响主要指夜间因施工作业不规范，未做到施工工完场清导致人为造成道岔设备故障的情况，例如现场作业设备遗漏导致岔区异物侵限或者保养工序不到位导致现场线路出现破损等情况。

天气原因影响主要指因恶劣天气，例如台风、暴雨或者寒潮、冰冻等极端气象，导致道岔滑床板因雨水冲刷导致缺油或者出现冰冻情况从而造成道岔失表或者曲线异常，多见于高架车站，也是导致道岔曲线异常的主要因素。

偶发性故障主要是指道岔瞬时失表后自行恢复，经后续现场确认未发现明显故障点，仅能做预防性处理的故障。

监测系统误报主要指道岔监测设备因软件参数问题，例如道岔动作曲线正常但监控设备无表示[3]，导致系统误判道岔出现问题的故障。

道岔异物侵限主要指外来物体遗落岔区，导致道岔转辙过程中因受到异物影响而发生道岔四开等情况。

信号软件错误主要是指中央或车站ATS 系统发生错误，无法对现场道岔发布动作指令，从而导致道岔出现失表，此问题多见于3 号线ATS 设备。

2.2 各线路故障情况分析

通过对各线路道岔故障事件总数上看，全路网发生道岔故障次数前3 的线路分别为16 号线、11 号线以及8号线，分别达到了367 起、325 起以及108 起。除14 号线外，其余线路均发生过道岔故障事件，其中，16 号线以及11 号线高架车站发生的道岔故障数远高于其他线路，如表2 所示。

表2 各线路道岔故障汇总表

通过对各线路车站道岔故障总数的进一步分析，可以发现，线路折返站、车场接轨站以及“Y”字形线路接口站的道岔动作频次远高于非常用道岔车站的道岔，因此，上述车站道岔发生故障的概率也高于其他非常用道岔车站，如图2 所示。

图2 各线路道岔故障汇总图

2.3 各类型车站情况分析

从车站类型分布上看，在发生过道岔故障的车站中，地下车站达到93 座，占所有故障车站总数的64.14%，而在故障总数上，高架车站发生的故障总数达到939 起，占所有故障总数的68.89%。通过车站总数与故障总数的比值看，高架车站的故障比达到了1 ∶21.3，远超过地面及地下车站的比值，由此可以得知高架车站的道岔发生频次较高，且存在重复发生故障的情况，如表3 所示。

表3 不同类型车站故障情况汇总表

2.4 故障发生时段与影响分析

根据道岔故障发生的时段不同，可以分为非运营时段、高峰时段（7:00—9:00 以及17:00—19:00）以及平峰时段等3 个时段。各时间段发生的道岔故障总数分别为228 起、1 019 起以及118 起。

2017—2021 年间，上海地铁路网发生因道岔造成的5 min 晚点事件51 起，其中非运营时段发生1 起、高峰时段发生20 起、平峰时段发生30 起。通过对51 起5 min 晚点事件发生的时间进行对比可以发现，高峰时段虽然仅发生20 起5 min 晚点事件，但是5 min 晚点事件数与道岔故障数的比值达到了1 ∶5.9，即平均每发生5.9 次道岔故障就会造成1 次5 min 晚点事件，其比值远高于平峰时段1 ∶33.97 以及非运营时段1 ∶226 的比值，由此可以得知高峰时段发生道岔故障对运营的影响较大。

在51 起5 min 晚点事件中，发生2 起以上的车站数达到了12 座，占所有发生道岔故障的车站总数的37.5%，除5 号线金平路站外，其余车站均为各线路常用折返站、Y 字形线路接口站或者线路出入库接轨站，且多数都为线路一级或者二级道岔，其中，8 号线延吉中路站共发生5 min晚点事件5起，为全路网最高，如表4所示。

表4 5 min 晚点事件统计表

3 优化措施建议

3.1 优化道岔等级编制标准

建议对道岔转辙机及控制设备等级标准进行优化，在现有等级编制标准的基础上，可设置动态阈值并进行年度更新，当某一副道岔在一个周期年内因故障造成过1次及以上的5 min 晚点事件或者年度故障数量总数超过设定标准，可向上提升一个道岔等级标准；为提高道岔供电联检的周期频次提供依据，当该道岔在下一整年中未触发动态阈值，可降低一个道岔等级直至恢复为原道岔等级。

3.2 开展故障道岔专项整治

对于线路常用的重要道岔，在进行日常维护保养的同时，建议对道岔的使用寿命及道岔本体情况进行定期检测，对于存在安全隐患，且可能对线路运行造成重大影响的一级、二级道岔，可通过制定专项方案并开展道岔转型整治等手段，通过对零部件定期更换或者道岔整体更换，排除道岔故障隐患。

3.3 提升道岔处置能力

建议制定手摇道岔作业标准化作业时间，对现场人员走行、手摇道岔作业等各环节的作业时间进行标准化制定，并通过开展专项演练，提升道岔故障的处置能力，优化作业效率。

针对液压型道岔，通过配备手板轴设备，提高手摇道岔作业的效率，在高峰时段，可通过在重要折返站配备通号及工务人员进行保驾，提升故障发生时的响应效率。

3.4 做好极端天气下的道岔维护预案

制定极端天气下的道岔维护专项预案，并建立应急施工队伍，当预判极端天气可能对线路道岔造成影响时，及时对线路夜间施工作业进行调整，通过岔区覆盖防雨雪布、现场扫雪、道岔涂油等作业，及时排除恶劣天气可能导致的道岔失表或曲线异常等故障。

3.5 提升道岔技术防范手段

提升智能化运维程度，通过对道岔动作过程的全周期观察及后台实时检测，对存在异常情况进行分析和报警，为道岔故障判断提供数据分析。

通过研究高架地面线路岔区加装防雨雪顶棚、岔区滑床板自动涂油器、线路道床整改等方式，减少道岔可能因恶劣天气、线路振动等外部因素导致故障发生的概率。

4 结语

随着上海地铁路网里程突破800 km，道岔故障事件的总体数量呈上升趋势，只有通过不断分析数据、查找问题根源并不断优化对策，才能确保将道岔故障的频次和数量控制在一定水平，从而提高设备运行可靠度。