QC 方法在鋼軌無損加固設備優化中的應用研究

徐　鵬

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司線站處，天津　300142)

QC 方法在鋼軌無損加固設備優化中的應用研究

徐鵬

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司線站處，天津300142)

摘要:介紹了鋼軌無損加固設備的組成，從現狀調查、目標制定、原因分析、要因確認、對策制定及實施等方面，闡述了QC方法在鋼軌無損加固設備優化中的應用，成功解決了既有無損加固設備夾板鎖定裝置的松動問題。

關鍵詞:QC方法，鋼軌，無損加固設備，夾板

經過多年的發展，QC小組活動已被越來越多的企業實踐證明是一種成熟的質量改進方式，成為企業質量管理活動中不可缺少的重要組成部分。本文將QC方法應用于鋼軌無損加固設備的優化，取得了良好的效果。

1　既有鋼軌無損加固設備簡介

鋼軌作為軌道交通中引導車輛運行的重要部件，受生產過程中軋制工藝、運輸過程中磕碰、運營中疲勞磨損以及鋼軌焊接接頭等因素影響，容易出現輕傷甚至重傷，使其在冬季發生斷軌的幾率大大增加，從而影響鐵路運輸甚至危及行車安全。

為消除輕傷鋼軌產生的安全隱患，需對其進行加固，傳統鋼軌加固設備主要有鼓包夾板，近幾年隨著高速鐵路和重載鐵路的發展，對鋼軌產生附加損傷的鼓包夾板方式已不能適應需求，需采用鋼軌無損加固設備。

既有鋼軌無損加固設備由夾板、夾板鎖定裝置及膠接劑組成，見圖1。鎖定裝置包括定位板、底板、螺栓、螺母等。鎖定裝置的底板橫向插入鋼軌底部，定位板下部通過豎向螺栓與底板相連，夾板內側通過膠接劑與鋼軌粘結，夾板外側通過定位板上的橫向螺栓固定。

圖1　既有鋼軌無損加固設備組成

既有無損加固設備于2008年研制成功，在京滬線、石太客專、武廣客專得到了應用。2013年我院立項對既有無損加固設備進行優化。為此，我們成立“精雕QC小組”，采用QC方法對既有無損加固設備優化進行全面質量管理控制。

2　 QC小組活動過程

2.1現狀調查

QC小組對既有無損加固設備出現的問題進行了分析統計，發現問題主要集中在夾板鎖定裝置的固定方面——容易松動，見圖2。

2.2目標制定

QC小組經過討論，將目標定為降低夾板鎖定裝置松動率為零，提高鋼軌無損加固設備的運用質量。

2.3原因分析

圖2　既有鋼軌無損加固設備松動現場實拍圖

小組成員針對鋼軌無損加固設備夾板鎖定裝置松動問題，用頭腦風暴法，從“人、機、料、法、環”5個方面進行了多次討論分析后，找到末端原因8個，繪制因果分析圖見圖3。

圖3　因果分析圖

2.4要因確認

表1　要因確認分析表

小組成員根據因果分析圖，采取現場調查、驗證和比較分析等方法，對引起鋼軌無損加固設備夾板鎖定裝置松動問題的各末端原因進行了逐個確認，并編制要因確認分析表，見表1。

經過全體小組成員對要因驗證結果的確認，最終確定以下兩個因素為主要原因:

1)鎖定裝置結構復雜;

2)鎖定裝置螺栓聯接過多。

2.5對策制定

針對造成鋼軌無損加固設備夾板鎖定裝置松動的要因，小組成員經過反復推敲和研究討論，制定了相應的對策，并編制對策表，見表2。

表2　對策表

2.6對策實施

1)實施一:優化鎖定裝置結構。

針對鎖定裝置結構復雜以及螺栓聯接過多的問題，小組提出將既有無損加固設備中的鎖定裝置更換為簡單的彈性夾結構，彈性夾有兩種方案:彈條式彈性夾和板狀彈性夾。每套加固設備安裝6個彈性夾，見圖4。針對彈性夾結構，小組成員借助有限元軟件建立分析模型，從保證結構強度、提供有效夾緊力的角度，同時結合夾板外形尺寸，經多次試算、分析，確定了合理的彈性夾尺寸，并繪制設計圖紙，委托工廠加工制作。

達到效果:摒棄既有設備復雜的螺栓鎖定裝置，改用彈性夾緊固鎖定夾板，結構簡捷，彈性夾安裝后提供的緊固力恒定，加固效果穩定可靠，還可避免定期涂油和復擰，減小后期養護維修工作量。

2)實施二:彈性夾夾緊力測定試驗。

委托工廠完成彈性夾的加工制作后，為驗證彈性夾提供夾緊力是否滿足設計要求，小組成員針對彈性夾開展了夾緊力的測定試驗。小組成員隨機抽取了三組彈性夾，在拉伸試驗機上開展夾緊力測定，測試結果表明:三組彈性夾的夾緊力均符合設計要求。

達到效果:彈性夾夾緊力滿足設計要求，能將夾板牢固鎖定在鋼軌上，確保加固效果。

3)實施三:優化夾板結構。

既有鎖定裝置改為彈性夾結構后，為確保彈性夾與夾板相適配，需對既有夾板結構進行優化，小組成員經反復討論，決定在夾板與彈性夾相接觸部位增設圓弧凸起結構(見圖5)，重新繪制設計圖紙，并委托工廠加工制作。

達到效果:夾板增設凸起結構，能與彈性夾結構相適配，其上窄下寬，在夾板與彈性夾之間形成有效約束，防止彈性夾安裝后因列車荷載作用而滑落，影響行車安全。

4)實施四:彈性夾和夾板防銹處理。

小組成員對既有無損加固裝置進行現場調查時，還發現其各部件表面銹蝕嚴重、不美觀，為此，小組成員決定在彈性夾和夾板表面進行靜電噴涂，以防止銹蝕。

達到效果:彈性夾和夾板表面經靜電噴涂后，結構美觀，還有效防止銹蝕。

圖4　優化鎖定裝置結構示意圖

圖5　優化凸起結構示意圖

2.7效果檢查

1)室內疲勞試驗。

將優化改進后的鋼軌無損加固設備各部件組裝，在鐵科院金化所進行疲勞試驗。結果表明:經400萬次疲勞試驗，彈性夾與夾板之間緊密貼合、無松動。

2)室內剪切試驗。

將優化改進后的鋼軌無損加固設備各部件組裝，在鐵科院鐵建所進行剪切試驗。結果表明:經3 000 kN軸向荷載作用，彈性夾與夾板之間緊密貼合、無松動。

3)現場動測試驗。

2014年8月，我小組到大秦重載鐵路重車正線開展現場動態測試(見圖6)，現場安裝了2組優化改進后鋼軌無損加固設備，通過測試，對彈性夾和夾板的受力狀況、振動特性等進行了綜合分析，認為彈性夾與夾板之間緊密貼合、無松動，結構合理、效果明顯，能滿足傷損鋼軌加固的需要。

圖6　現場動測試驗圖

3　結語

通過應用QC小組活動“PDCA”的循環流程控制，解決了影響鋼軌無損加固設備夾板鎖定裝置松動的問題。對大秦重載鐵路重車正線2組優化改進后鋼軌無損加固設備的12個彈性夾進行了3個月的觀測，彈性夾與夾板緊密貼合，松動率為零，優化改進取得了圓滿成功。

參考文獻:

［1］中國質量協會.QC小組基礎教材［M］.北京:中國社會出版社，2000.

［2］TB/T 2975—2010，鐵路鋼軌膠接絕緣接頭技術條件［S］.

The application of QC method in rail nondestructive reinforcement device optimization

Xu Peng
( Railway Line and Station Yard Design Department，The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation，Tianjin 300142，China)

Abstract:The paper introduces the components of the rail nondestructive consolidation equipment，illustrates the application of QC method in the optimization of the rail nondestructive consolidation equipment from the status investigation，aim formulation，analysis of reasons，and identification of factors，countermeasures for the formulation and implementation other aspects，and solves the looseness of the splint locking devices.

Key words:QC method，rail，nondestructive consolidation equipment，splint

作者簡介:徐鵬(1985-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-28

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0145-02

中圖分類號:U213.4

文獻標識碼:A