信息技術在道岔生產檢驗領域應用的]可行性分析

劉巧紅

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

0 引言

從時速幾十公里的綠皮車到時速350 km的高鐵，伴隨著我國高鐵技術的快速發展，中國高鐵成為我國“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入另一股軌道的線路連接設備，是高速鐵路的薄弱環節之一。

道岔由轉轍器、導曲線、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、質量直接關系到一組道岔的質量好壞。對于這些軌件的檢驗，目前仍然依靠傳統的人工測量、目視讀數、手工記錄等，檢測數據的準確性對于當道工序的自檢加工、后續工序的流轉使用等具有重要的指導意義。但是傳統的測量手段存在讀數誤差、數據作假和人工技能參差不齊等諸多隱患。因此，將信息技術應用于傳統制造領域是一種有效提高檢驗水平的手段。

1 道岔生產檢驗概況

道岔的各組成軌件與零件間屬于機械裝配關系，它們包括基本軌、尖軌、護軌、翼軌、長心軌、短心軌及叉跟尖軌等，每一根軌件都是經過一道道工序精密加工而成。以長心軌為例，它要經過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用于道岔的整租中，如圖1所示。

圖1 長心軌加工工序示意圖

在這些工序中，涉及型式尺寸檢驗的工序就有7個。在這些型式尺寸中，有些尺寸的檢驗可以通過使用傳統測量工具直接測得，有些則需要測量和計算等多個步驟才能獲得。

以客專線(07)004道岔長心軌的20斷面的軌頭寬度數據的獲得為例。客專線(07)004道岔長心軌的20斷面是一個兩邊分別有1:8斜度的斷面，且此處軌高也在標準軌高的基礎上進行了銑削加工。目前傳統測量時，對此斷面的軌頭寬度測量要通過游標卡尺和齒厚卡尺的聯合應用，且要經過相當復雜的計算才能算出，不能直接進行測量，這使得此項尺寸測量變得復雜和困難。

具體測量方法如下：①用游標卡尺量出長心軌20斷面軌高H20。②用制作長心軌的AT鋼軌標準軌高H標準減去H20，得到數據H降低。③用軌距線處降低值16減去H降低，得到數據H1。④將齒厚卡尺的齒高尺調到H1位置，螺栓固定。⑤用調整好的齒厚卡尺進行軌頭寬度測量，得出20斷面軌頭寬W20。

當無齒厚卡尺時，則需要使用以下公式進行計算，才能得出20斷面的軌頭寬：

其中，W測量為游標卡尺直接測得的軌頭寬；H降低=H標準-H20；α、β為斷面處的斜度比值。

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

2 信息技術應用于道岔生產檢驗的實際情況

2.1 基本思路

將信息技術融入道岔檢驗的過程，運用計算機、電子模塊和通信技術對現有的道岔軌件制造過程中的型式尺寸的數據進行自動化測量、收集和判定，減少或者盡量消除人為因素的干擾，達到準確、快速和便捷地獲取道岔軌件檢驗數據的目的。

信息技術在道岔檢驗過程中的應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4部分構成，具體如圖2所示。

圖2 信息技術應用思路圖

2.2 應用情況

以客專線(07)004道岔短心軌型式尺寸的檢驗為例，論證信息技術應用的可行性和實際情況。客專線(07)004道岔短心軌在它的生產過程中及對最終成品，都要對它的孔高、尖端軌高、20斷面軌頭寬、20斷面軌高、50斷面軌頭寬及50斷面軌高等尺寸進行測量控制。對這些尺寸進行測量的工具主要為游標卡尺，因此信息技術的應用具體情況如下。

1)將數顯卡尺與藍牙系統結合，形成信息收集部分，如圖3所示。

圖3 數顯卡尺與藍牙系統結合成數據采集部分

2)當裝有藍牙系統的游標卡尺放到相應的測量位置，游標卡尺上的數據采集模塊就會進行數據的采集。

3)當游標卡尺測量出數據后，按動游標卡尺上的數據傳輸激發器，這時數據就會開始進行傳輸，而此時與計算機相連的數據接收器就會接收到相應信號，將信號接收后傳遞給計算機，完成測量數據的傳輸，如圖4所示。

圖4 信息傳遞系統組成

4)藍牙系統的數據傳輸與計算機的數據接收同時完成，就實現了測量數據采集的便捷化和及時性。

5)信息處理主要通過計算機來完成的，為了實現信息的系統化處理，通過預先設置各種單元，將需要測量的各種軌件的標準數據和公差輸入單元中，便于應用時的調用和對比，實現了測試系統的標準化和模塊化，極大地方便了操作人員的使用，也實現了數據記錄的無紙化。通過短心軌測量的模塊界面(見圖5)可以實現不同軌件的標準數據的調取、比對、判定和存儲，將檢測人員從繁重的計算和測量中解脫出來。

6)檢驗過程完成后，即可在計算機測量界面完成檢驗數據的存儲。

測量、傳輸、接收，三個過程幾乎同時完成，大大縮減了型式尺寸的檢驗時間，提高了生產率；同時通過計算機的電子存儲，實現了無紙化作業。

圖5 短心軌測量模塊界面

由此可見，信息技術不僅能夠很好地應用于道岔軌件型式尺寸的檢驗，而且通過信息技術的應用，還可以減輕檢驗人員的工作量，且避免了多步驟測量中的累計誤差，提高了測量的準確度。

3 采用信息技術與傳統測量方式的對比

以客專線(07)004道岔短心軌的測量為例，它的主要測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。每個測量尺寸分別收集5組數據，將2種測量的方式進行對比，具體測量情況如表1和圖6所示。

從圖6可以看出，應用信息技術測量的數值比較均勻，圖片上的數值曲線沒有出現大起大落的情況，曲線波動不大，在跟端軌高測量的對比曲線圖(d)上顯現更加明顯，比較平緩，也說明了測量的準確度比較高，偏離標準值比較小，系統誤差較小；而傳統測量方式由于存在累計誤差、人員素質不齊等原因，曲線出現大幅起伏波動的情況，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，這也說明傳統測量方式的不穩定。

表1 兩種測量方式的數據對比

圖6 采用傳統測量方式與應用信息技術后測量的對比圖

4 結語

與傳統測量方式相比，信息技術可以極大地方便現場的測量工作，減輕檢驗人員的工作量，測量快捷，提高了生產效率；數據準確度高，避免了多種誤差的干擾；信息收集迅速，實現了無紙化辦公；數據真實，避免了數據造假或不進行測量的情況。信息技術將在道岔傳統制造領域獲得廣泛應用，為我國的高速鐵路建設增添強大的助力。