劉巧紅

(1.滄州交通學(xué)院，河北 滄州 061100；2.中鐵物總技術(shù)有限公司，北京 100036)

0 引言

從時(shí)速幾十公里的綠皮車到時(shí)速350 km的高鐵，伴隨著我國(guó)高鐵技術(shù)的快速發(fā)展，中國(guó)高鐵成為我國(guó)“走出去”的一張靚麗名片。而高速鐵路中的重要組成部分——道岔，是使火車從一股軌道轉(zhuǎn)入另一股軌道的線路連接設(shè)備，是高速鐵路的薄弱環(huán)節(jié)之一。

道岔由轉(zhuǎn)轍器、導(dǎo)曲線、轍叉3大部分組成，3大部分又是由多種軌件、零件等通過機(jī)械裝配組合到一起的。各種特定形狀和尺寸的鋼軌是組成道岔的最基本軌件，它們的型式尺寸、質(zhì)量直接關(guān)系到一組道岔的質(zhì)量好壞。對(duì)于這些軌件的檢驗(yàn)，目前仍然依靠傳統(tǒng)的人工測(cè)量、目視讀數(shù)、手工記錄等，檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)于當(dāng)?shù)拦ば虻淖詸z加工、后續(xù)工序的流轉(zhuǎn)使用等具有重要的指導(dǎo)意義。但是傳統(tǒng)的測(cè)量手段存在讀數(shù)誤差、數(shù)據(jù)作假和人工技能參差不齊等諸多隱患。因此，將信息技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)制造領(lǐng)域是一種有效提高檢驗(yàn)水平的手段。

1 道岔生產(chǎn)檢驗(yàn)概況

道岔的各組成軌件與零件間屬于機(jī)械裝配關(guān)系，它們包括基本軌、尖軌、護(hù)軌、翼軌、長(zhǎng)心軌、短心軌及叉跟尖軌等，每一根軌件都是經(jīng)過一道道工序精密加工而成。以長(zhǎng)心軌為例，它要經(jīng)過10道工序才能成為一根成品軌件，最終與短心軌組合成轍叉岔芯才能應(yīng)用于道岔的整租中，如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)心軌加工工序示意圖

在這些工序中，涉及型式尺寸檢驗(yàn)的工序就有7個(gè)。在這些型式尺寸中，有些尺寸的檢驗(yàn)可以通過使用傳統(tǒng)測(cè)量工具直接測(cè)得，有些則需要測(cè)量和計(jì)算等多個(gè)步驟才能獲得。

以客專線(07)004道岔長(zhǎng)心軌的20斷面的軌頭寬度數(shù)據(jù)的獲得為例。客專線(07)004道岔長(zhǎng)心軌的20斷面是一個(gè)兩邊分別有1:8斜度的斷面，且此處軌高也在標(biāo)準(zhǔn)軌高的基礎(chǔ)上進(jìn)行了銑削加工。目前傳統(tǒng)測(cè)量時(shí)，對(duì)此斷面的軌頭寬度測(cè)量要通過游標(biāo)卡尺和齒厚卡尺的聯(lián)合應(yīng)用，且要經(jīng)過相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算才能算出，不能直接進(jìn)行測(cè)量，這使得此項(xiàng)尺寸測(cè)量變得復(fù)雜和困難。

具體測(cè)量方法如下：①用游標(biāo)卡尺量出長(zhǎng)心軌20斷面軌高H20。②用制作長(zhǎng)心軌的AT鋼軌標(biāo)準(zhǔn)軌高H標(biāo)準(zhǔn)減去H20，得到數(shù)據(jù)H降低。③用軌距線處降低值16減去H降低，得到數(shù)據(jù)H1。④將齒厚卡尺的齒高尺調(diào)到H1位置，螺栓固定。⑤用調(diào)整好的齒厚卡尺進(jìn)行軌頭寬度測(cè)量，得出20斷面軌頭寬W20。

當(dāng)無齒厚卡尺時(shí)，則需要使用以下公式進(jìn)行計(jì)算，才能得出20斷面的軌頭寬：

其中，W測(cè)量為游標(biāo)卡尺直接測(cè)得的軌頭寬；H降低=H標(biāo)準(zhǔn)-H20；α、β為斷面處的斜度比值。

可見，測(cè)量一個(gè)客專線(07)004道岔20斷面的軌頭寬度耗時(shí)、耗力，且準(zhǔn)確度高度依賴于每一步的測(cè)量和計(jì)算，這就很容易造成測(cè)量的誤差累積，甚至測(cè)量失誤，這種情況普遍存在于道岔軌件的生產(chǎn)檢驗(yàn)中。

2 信息技術(shù)應(yīng)用于道岔生產(chǎn)檢驗(yàn)的實(shí)際情況

2.1 基本思路

將信息技術(shù)融入道岔檢驗(yàn)的過程，運(yùn)用計(jì)算機(jī)、電子模塊和通信技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的道岔軌件制造過程中的型式尺寸的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)量、收集和判定，減少或者盡量消除人為因素的干擾，達(dá)到準(zhǔn)確、快速和便捷地獲取道岔軌件檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的目的。

信息技術(shù)在道岔檢驗(yàn)過程中的應(yīng)用主要由信息收集部分、信息傳遞部分、信息處理部分和信息存儲(chǔ)4部分構(gòu)成，具體如圖2所示。

圖2 信息技術(shù)應(yīng)用思路圖

2.2 應(yīng)用情況

以客專線(07)004道岔短心軌型式尺寸的檢驗(yàn)為例，論證信息技術(shù)應(yīng)用的可行性和實(shí)際情況?？蛯＞€(07)004道岔短心軌在它的生產(chǎn)過程中及對(duì)最終成品，都要對(duì)它的孔高、尖端軌高、20斷面軌頭寬、20斷面軌高、50斷面軌頭寬及50斷面軌高等尺寸進(jìn)行測(cè)量控制。對(duì)這些尺寸進(jìn)行測(cè)量的工具主要為游標(biāo)卡尺，因此信息技術(shù)的應(yīng)用具體情況如下。

1)將數(shù)顯卡尺與藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)合，形成信息收集部分，如圖3所示。

圖3 數(shù)顯卡尺與藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)合成數(shù)據(jù)采集部分

2)當(dāng)裝有藍(lán)牙系統(tǒng)的游標(biāo)卡尺放到相應(yīng)的測(cè)量位置，游標(biāo)卡尺上的數(shù)據(jù)采集模塊就會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。

3)當(dāng)游標(biāo)卡尺測(cè)量出數(shù)據(jù)后，按動(dòng)游標(biāo)卡尺上的數(shù)據(jù)傳輸激發(fā)器，這時(shí)數(shù)據(jù)就會(huì)開始進(jìn)行傳輸，而此時(shí)與計(jì)算機(jī)相連的數(shù)據(jù)接收器就會(huì)接收到相應(yīng)信號(hào)，將信號(hào)接收后傳遞給計(jì)算機(jī)，完成測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸，如圖4所示。

圖4 信息傳遞系統(tǒng)組成

4)藍(lán)牙系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接收同時(shí)完成，就實(shí)現(xiàn)了測(cè)量數(shù)據(jù)采集的便捷化和及時(shí)性。

5)信息處理主要通過計(jì)算機(jī)來完成的，為了實(shí)現(xiàn)信息的系統(tǒng)化處理，通過預(yù)先設(shè)置各種單元，將需要測(cè)量的各種軌件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和公差輸入單元中，便于應(yīng)用時(shí)的調(diào)用和對(duì)比，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，極大地方便了操作人員的使用，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄的無紙化。通過短心軌測(cè)量的模塊界面(見圖5)可以實(shí)現(xiàn)不同軌件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的調(diào)取、比對(duì)、判定和存儲(chǔ)，將檢測(cè)人員從繁重的計(jì)算和測(cè)量中解脫出來。

6)檢驗(yàn)過程完成后，即可在計(jì)算機(jī)測(cè)量界面完成檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

測(cè)量、傳輸、接收，三個(gè)過程幾乎同時(shí)完成，大大縮減了型式尺寸的檢驗(yàn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)率；同時(shí)通過計(jì)算機(jī)的電子存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了無紙化作業(yè)。

圖5 短心軌測(cè)量模塊界面

由此可見，信息技術(shù)不僅能夠很好地應(yīng)用于道岔軌件型式尺寸的檢驗(yàn)，而且通過信息技術(shù)的應(yīng)用，還可以減輕檢驗(yàn)人員的工作量，且避免了多步驟測(cè)量中的累計(jì)誤差，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。

3 采用信息技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量方式的對(duì)比

以客專線(07)004道岔短心軌的測(cè)量為例，它的主要測(cè)量型式尺寸包括趾端0斷面軌高、0斷面軌底寬、20斷面軌高、20斷面軌頭寬、50斷面軌高、50斷面軌頭寬以及跟端的軌高等部位。每個(gè)測(cè)量尺寸分別收集5組數(shù)據(jù)，將2種測(cè)量的方式進(jìn)行對(duì)比，具體測(cè)量情況如表1和圖6所示。

從圖6可以看出，應(yīng)用信息技術(shù)測(cè)量的數(shù)值比較均勻，圖片上的數(shù)值曲線沒有出現(xiàn)大起大落的情況，曲線波動(dòng)不大，在跟端軌高測(cè)量的對(duì)比曲線圖(d)上顯現(xiàn)更加明顯，比較平緩，也說明了測(cè)量的準(zhǔn)確度比較高，偏離標(biāo)準(zhǔn)值比較小，系統(tǒng)誤差較?。欢鴤鹘y(tǒng)測(cè)量方式由于存在累計(jì)誤差、人員素質(zhì)不齊等原因，曲線出現(xiàn)大幅起伏波動(dòng)的情況，無論是各斷面的軌高還是軌頭寬，尤其是跟端軌高的曲線上更加明顯，這也說明傳統(tǒng)測(cè)量方式的不穩(wěn)定。

表1 兩種測(cè)量方式的數(shù)據(jù)對(duì)比

圖6 采用傳統(tǒng)測(cè)量方式與應(yīng)用信息技術(shù)后測(cè)量的對(duì)比圖

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)測(cè)量方式相比，信息技術(shù)可以極大地方便現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量工作，減輕檢驗(yàn)人員的工作量，測(cè)量快捷，提高了生產(chǎn)效率；數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，避免了多種誤差的干擾；信息收集迅速，實(shí)現(xiàn)了無紙化辦公；數(shù)據(jù)真實(shí)，避免了數(shù)據(jù)造假或不進(jìn)行測(cè)量的情況。信息技術(shù)將在道岔傳統(tǒng)制造領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，為我國(guó)的高速鐵路建設(shè)增添強(qiáng)大的助力。