高速鐵路道岔尖軌加工過程質量控制

張 宜

(中鐵寶橋(南京)有限公司，江蘇 南京 210046)

1 概述

道岔作為高速鐵路軌道的關鍵設備，由于高速鐵路道岔運行速度高、維修時間短，因此要求具有更高的安全性、平順性和可靠性三大特性，這對道岔制造提出更高要求。尖軌作為道岔的關鍵部件之一，其加工必須具備先進的加工及質量控制方法。本文重點分析尖軌加工過程中的部分關鍵控制因素，并闡述其質量控制方法。

2 高速道岔尖軌的加工及主要質量控制因素

2.1 尖軌的鉆孔及倒角

客運專線系列道岔為我國自主研發道岔，尖軌上各類連接孔均設置在軌腰上。列車過岔時，易在孔四周產生較大應力集中，進而產生裂紋，導致尖軌斷裂。

為改善上述情況，開展了鉆孔倒角一體化研究，開發了“單側鉆孔倒角+單側倒角”的方式，實現自動化倒角。該方式倒角完整、連續、均勻，倒角質量好,見圖1。

2.2 尖軌的銑削

高速鐵路道岔尖軌一般為長大軌件，且加工曲線一般為圓曲線，為滿足尖軌軌頭的加工精度要求，一般采用三坐標低速大功率長行程數控銑床完成尖軌加工，尖軌軌頭加工主要為原材修復和刨切段加工兩部分。

1)尖軌的原材修復及跟端軌頭加工。

目前，尖軌原材修復及跟端軌頭采用“一次性通長直線帽型銑削”的方式進行加工。通過對尖軌軌頭工作邊與軌頭非工作邊進行雙帽型加工，保證鋼軌整個軌頭的輪廓度均能得到修復。

2)尖軌刨切段軌頭加工。

尖軌刨切段作為與基本軌的過渡部位，該處的輪軌關系是影響列車過岔的重要因素之一，因此該段的加工精度尤其重要。

在滿足道岔制造標準的情況下，通過對長期道岔轉轍器組裝經驗總結，尖軌各斷面的尺寸公差一般以表1為宜。

表1 尖軌各斷面軌寬、軌高公差要求

3)尖軌軌頭加工質量控制。

尖軌軌頭加工質量控制分為加工過程在線檢測與軌件成品檢測。

為提高產品質量，開發了一套道岔自動化檢測系統進行尖軌加工過程在線檢測。道岔自動化檢測系統被設計為一種在線式激光自動檢測系統,見圖2。檢測器安裝在銑床上并跟隨銑床運動。通過激光二維掃描和測距傳感器的配合工作，檢測系統可以采集到軌道加工面上各處的加工面外形，并根據截面所處的位置生成軌頭的外形尺寸。

在加工過程中，通過加工面與預期加工效果的對比，對后續走刀的刀補、進給量提供參考；在單個道岔加工完成后，會根據最終的加工面檢測結果與設計關鍵點對比，對軌件成品生成外形質量評價,見圖3。

尖軌軌件成品檢測分為外形尺寸檢測和軌頭輪廓檢測。

外形尺寸一般采用游標卡尺、尺厚卡尺等量具進行測量。尖軌加工完成后，采用鋼軌輪廓儀對尖軌軌頭進行信息采集，并與標準軌頭輪廓對比，觀測軌頭加工輪廓和設計輪廓的差值,見圖4。

2.3 尖軌的頂調

2.3.1尖軌的直線度與矢度控制

道岔直股直線度是組裝過程中關鍵的控制項點，直接關系到道岔直股通過速度。高速鐵路道岔直股直線度要求為1 mm/10 m，由于直線尖軌通長為一段直線，為保證測量的精度，一般采用鋼軌直線度檢測尺檢測，見圖5，該裝置測量精度50 m范圍內達到0.5 mm，測量方便[1]。

曲線尖軌的矢度是道岔圓順的控制重點，其圓順的精度直接關系后續組裝的精度，直接影響頂鐵間隙、墊板的定位等。所有曲線尖軌在完成加工后，均進行軌件試裝，以調整并檢測尖軌的線型、直線度、跟端支距，以確保軌件的組裝精度，見圖6。

由于轉轍器部分牽引點設置在尖軌與基本軌的密貼部分，密貼結束點與固定端之間在多次轉換后，會出現不足位移，從而列車在運行時出現車輪沖擊鋼軌的情況，極大的影響舒適度。為解決上述問題，尖軌在頂調過程中，一般設置微量的反拱，達到抵消不足位移的效果。

2.3.2尖軌跟端1∶40扭斜

為與正線連接，尖軌跟端一般設置1∶40扭斜，允許偏差為1∶±320，一般采用400 t壓力機進行扭斜，采用斜度測量儀測量，見圖7。

3 思考及展望

3.1 新型尖軌軌頭加工銑刀結構的研究以及刀具材料的改進

軌頭加工作為尖軌加工的關鍵工序，直接影響道岔的輪軌關系。目前尖軌工作邊輪廓度加工質量不穩定，已有加工刀具從理論上無法解決該問題，亟需開發新型刀具及刀具材料解決該問題。

3.2 鋼軌頂調工藝的改進及其理論化研究

作為尖軌加工質量不穩定的頂調工序，目前仍然依靠人工經驗進行加工，沒有理論支持。后續應采用科學的方法進行理論化研究，為實際操作指導，提升尖軌的加工質量。

3.3 進行尖軌軌頭輪廓在線檢測研究

在已有在線檢測系統的基礎上，繼續開發軌頭輪廓在線檢測研究。在加工過程中，實時掌握尖軌輪廓的情況，及時修復不合格產品，提升尖軌的加工質量。

4 結語

為提升尖軌的加工質量，仍需繼續采用新工藝、新設備、新材料、先進的檢測方式融入尖軌的加工，并結合道岔的運行情況，不斷的改進加工工藝，滿足高速鐵路道岔安全性、平順性和可靠性三大特性的要求，保障高速鐵路的運行可靠、安全。