高速道岔转换阻力测试质量控制建议

　　摘要：针对高速道岔制造阶段转换阻力测试质量控制依据的不同理解，从标准要求、概念范畴、测试目的、实测情况等角度进行分析，提出了优化建议，为规范相应的质量控制提供参考。

　　关键词：高速道岔;质量监督;转换阻力;工电联调

　　1引言

　　道岔是铁路线路的三大薄弱环节之一，高速铁路道岔的产品质量直接影响列车的运行速度和行驶安全。工电一体化是高速道岔的重要设计理念，工务轨道结构的主要作用为承载列车载荷，电务转换设备的主要作用为控制并实现道岔直股和曲股的方向转换，高速道岔属于精密的工电联调设备，轨道结构和转换设备同等重要，二者相互配合，共同实现轨道方向的变换和列车的顺利过岔。为保障高速道岔的制造质量及工电联调性能，《高速铁路道岔制造技术条件》（TB/T3307.1-2014）中的表3明确了道岔厂内组装检验项点及要求，其中包括了安装转换设备时应检验的项点，如尖轨、心轨转换阻力等；《高速铁路道岔质量座谈会会议纪要》（运工高线函〔2015〕428号）明确了应将高速道岔的转换力纳入检验范围；《高速铁路道岔质量座谈会会议纪要》（工电线路函〔2020〕2号）进一步强调了高速道岔转辙器和辙叉应安装转换设备并进行转换阻力试验。在高速道岔制造阶段，各单位均按照文件要求开展高速道岔的工电联调，并对转换阻力测试进行检验，见图1，然而对于转换阻力测试的质量控制依据，各单位存在不同的理解。

　　2问题描述

　　《高速铁路道岔制造技术条件》（TB/T3307.1-2014）条款3.1.1规定：道岔应按规定程序批准的设计图和本标准的规定制造。条款4.6.6规定：各牵引点转换力测试值应符合设计规定；表3中第55项尖轨、心轨转换阻力应小于或等于设计指标要求。关于“设计指标要求”，行业内存在不同的理解。2.1理解一：设计指标要求指的是道岔设计图纸中尖轨、心轨理论转换力以道岔设计图纸上的尖轨心轨理论转换力为质量控制依据，例如，客专线（07）004道岔设计图纸规定尖轨各牵引点的理论转换力分别为712N、294N和2832N，心轨各牵引点的理论转换力分别为1080N、4536N。在工电联调过程中，转换力测试值应小于或等于上述设计理论转换力。2.2理解二：设计指标要求指的是道岔电务转辙机的牵引力客专线系列高速道岔均为多点多机牵引，《铁路道岔转换设备安装技术条件》（TB/T3508-2018）条款7.5规定，对于多点多机分动外锁闭单开道岔，其转辙机的牵引力应满足：尖轨第一牵引点的牵引力应为1500N~3500N，其余牵引点牵引力为2500~4500N；可动心轨第一牵引点的牵引力应为1800N~3500N，其余牵引点牵引力为2500~4500N。在工电联调过程中，测试指标应符合上述指标要求。2.3理解三：设计指标要求指的是道岔电务转辙机的额定转换力《铁路道岔转辙机第1部分：通用技术条件》（GB/T25338.1-2021）条款4.2规定了转辙机的额定转换力，大转换力转辙机的额定转换力为6000N、普通转换力转辙机的为3000N和4500N、小转换力转辙机的为2500N。其基本思路为，额定转换力符合要求的转辙机能正常扳动尖轨和心轨即算符合要求，也就是尖轨、心轨的转换阻力不应超过转辙机的额定转换力。

　　3分析讨论

　　3.1概念范畴不同。设计图纸上的理论转换力，指高速道岔采用合适的零部件按要求组装试铺后，工务部分轨道结构本身转换的难易程度，它与尖轨心轨的刚度、轨底状态等，滑床台板及辊轮等零部件的减磨效果（见图1），尖轨心轨与减磨系统间的相互作用，顶铁的反作用力等有关，是道岔中工务部分本身的客观属性。当尖轨心轨的刚度大、轨底粗糙，滑床台板表面粗糙，辊轮减磨效果差，尖轨心轨与减磨系统作用力大时，顶铁的反作用力大，转换阻力大；反之，则转换阻力小。因此，理论转换力属于道岔工务部分的范畴。标准（GB/T25338.1-2021）中的额定转换力，指转辙机本身可提供的转换力，属于转辙机本身的属性，在转辙机的制造过程中已经形成该属性，转辙机可提供的额定转换力主要取决于其本身的动力系统（电动机提供原始动力，通过调节摩擦连接器或溢流阀实现输出动力的调控），见图2。当转辙机动力系统的功率大时，转辙机可提供的转换力大，反之则小。因此，额定转换力属于道岔电务部分的范畴。标准（TB/T3508-2018）中的牵引力，指在道岔安装转换设备时，对于多点多机分动外锁闭单开道岔，其转辙机的牵引力应满足要求。即当某个图号道岔使用某规格转辙机时，该转辙机应能够提供标准所要求的牵引力。因此牵引力属于关联道岔工务理论转换力和电务转辙机额定转换力的范畴。简言之，高速道岔系统主要包括工务系统和电务系统两大部分，理论转换力是高速道岔中工务系统的指标，额定转换力是高速道岔电务系统的指标，牵引力是道岔工务与电务系统安装时关联二者的一个规范性要求。三者的概念范畴不同，当测试工务系统的转换阻力时，应采用与之相对应的质量控制依据。3.2测试目的不同。按理论转换力测试的主要目的是通过工电联调确保高速道岔的制造状态符合设计的各项要求，若转换阻力超过设计图纸的要求，说明道岔工务部分的某些环节与理论设计有差异，发现差异后优化改进，以便进一步提升道岔制造质量；按额定转换力指标测试的主要目的是为了保证所采用的转辙机能够扳动尖轨心轨，其更侧重于转辙机本身的性能，对尖轨心轨固有的转换阻力属性关注不足，即不管尖轨心轨转换阻力如何，转辙机能扳动就符合要求；按牵引力指标测试的主要目的是采用符合能扳动尖轨心轨要求的转辙机，同样对尖轨心轨固有的转换阻力属性关注不足。3.3实际测试情况。对于客专线（07）004道岔（60轨、18号、直向允许通过最大速度250km/h、单开道岔），某生产企业对其进行工电联调时，尖轨第一、第二和心轨第一牵引点采用额定转换力为2500kN的转辙机，尖轨第三和心轨第二牵引点采用额定转换力为4500kN的转辙机，见图3，转辙机的使用符合《铁路道岔转换设备安装技术条件》（TB/T3508-2018）的相关要求（即符合牵引力的要求），见表1。测试了5组转辙器和5组辙叉的尖轨和心轨的定位及反位的转换阻力，获得50个数据，具体情况见图4和图5，数据分布离散性较强，但均不超过转辙机的额定转换力。尖轨第一、第二、第三牵引点的30个转换阻力数值均小于额定转换力，其中第一牵引点有1个数据小于理论转换力712N，第二牵引点有1个数据小于理论转换力294N，第三牵引点有4个数据小于理论转换力2832N；心轨第一、第二牵引点的20个转换阻力数值均小于额定转换力，其中第一牵引点5个数据小于理论转换力，第二牵引点的10个数据均小于理论转换力。总体上，50个数据均小于额定转换力，其中有21个数据小于理论转换力，占比42%，尖轨的30个数据中20%不超过额定转换力，心轨的20个数据中75%不超过额定转换力。数据分析表明：①转换阻力分布离散性较大；②尖轨、心轨状态良好时，转换阻力不超过理论转换力，状态欠佳时转换阻力大于理论转换力；③整体上心轨的状态较好，工电联调后的转换阻力测试值与理论设计较为接近；④目前的状态均不超过转辙机的额定转换力，同时通过合适的工电联调，部分转换阻力亦可满足不超过设计理论转换力的要求。根据上述测试结果，按理解二和理解三进行质量控制，测试所得的转换力均符合要求，即采用符合要求的转辙机可以扳动尖轨心轨，实现道岔方向的转换，该组道岔是合格产品。同时也应注意到各牵引点的实测转换力与理论转换阻力之间存在差异，见图4和图5。从理解一的角度分析，实测转换力大于理论转换阻力表明该组道岔工务系统本身的转换阻力属性不符合设计要求，某些环节（零部件质量或装配关系等）没有达到预期效果，按理解一进行质量控制，该组道岔是不合格产品。实测的50个数据中42%的比例符合不超过理论转换力的要求，说明当尖轨心轨的状态良好时，“不超过设计指标要求”是可以达到的，其余58%的数据需要分析原因，调试状态，在满足不超过额定转换力的同时进一步趋近符合不超过理论转换力的要求。

　　4结束语

　　一是按照转辙机牵引力和额定转换力的观点实施转换阻力测试时，可满足转辙机能够扳动尖轨心轨的要求，实现道岔直股和曲股的转换。二是按照设计图纸中理论转换力的观点实施转换阻力测试时，本质是聚焦道岔组装试铺后尖轨心轨转换过程中高速道岔系统的阻力特性，通过阻力测试反映高速道岔的整体试铺状态，即符合设计要求的转换阻力表明高速道岔各部件装配状态良好，工电联调性能符合设计要求，而不仅局限于转辙机能够扳动尖轨心轨。三是测试所得数据均不超过转辙机的额定转换力，其中42%的数据不超过理论转换力的要求，当尖轨心轨的状态良好时可以满足不超过理论转换力，其余数据需要分析原因并调试状态，在不超过额定转换力的同时宜进一步趋近不超过理论转换力。四是针对高速道岔转换阻力测试存在不同理解的情况，建议相关单位进一步明确质量控制要求，统一规范高速道岔的转换阻力测试，建议按理论转换力进行控制；针对实测转换阻力大于理论转换力的情况，建议生产单位采取措施进行优化完善。

　　作者:杨帅 徐光顺 黄金山 乔伟 单位:中铁物总技术有限公司