QC 方法在钢轨无损加固设备优化中的应用研究

徐　鹏

(铁道第三勘察设计院集团有限公司线站处，天津　300142)

QC 方法在钢轨无损加固设备优化中的应用研究

徐鹏

(铁道第三勘察设计院集团有限公司线站处，天津300142)

摘要:介绍了钢轨无损加固设备的组成，从现状调查、目标制定、原因分析、要因确认、对策制定及实施等方面，阐述了QC方法在钢轨无损加固设备优化中的应用，成功解决了既有无损加固设备夹板锁定装置的松动问题。

关键词:QC方法，钢轨，无损加固设备，夹板

经过多年的发展，QC小组活动已被越来越多的企业实践证明是一种成熟的质量改进方式，成为企业质量管理活动中不可缺少的重要组成部分。本文将QC方法应用于钢轨无损加固设备的优化，取得了良好的效果。

1　既有钢轨无损加固设备简介

钢轨作为轨道交通中引导车辆运行的重要部件，受生产过程中轧制工艺、运输过程中磕碰、运营中疲劳磨损以及钢轨焊接接头等因素影响，容易出现轻伤甚至重伤，使其在冬季发生断轨的几率大大增加，从而影响铁路运输甚至危及行车安全。

为消除轻伤钢轨产生的安全隐患，需对其进行加固，传统钢轨加固设备主要有鼓包夹板，近几年随着高速铁路和重载铁路的发展，对钢轨产生附加损伤的鼓包夹板方式已不能适应需求，需采用钢轨无损加固设备。

既有钢轨无损加固设备由夹板、夹板锁定装置及胶接剂组成，见图1。锁定装置包括定位板、底板、螺栓、螺母等。锁定装置的底板横向插入钢轨底部，定位板下部通过竖向螺栓与底板相连，夹板内侧通过胶接剂与钢轨粘结，夹板外侧通过定位板上的横向螺栓固定。

图1　既有钢轨无损加固设备组成

既有无损加固设备于2008年研制成功，在京沪线、石太客专、武广客专得到了应用。2013年我院立项对既有无损加固设备进行优化。为此，我们成立“精雕QC小组”，采用QC方法对既有无损加固设备优化进行全面质量管理控制。

2　 QC小组活动过程

2.1现状调查

QC小组对既有无损加固设备出现的问题进行了分析统计，发现问题主要集中在夹板锁定装置的固定方面——容易松动，见图2。

2.2目标制定

QC小组经过讨论，将目标定为降低夹板锁定装置松动率为零，提高钢轨无损加固设备的运用质量。

2.3原因分析

图2　既有钢轨无损加固设备松动现场实拍图

小组成员针对钢轨无损加固设备夹板锁定装置松动问题，用头脑风暴法，从“人、机、料、法、环”5个方面进行了多次讨论分析后，找到末端原因8个，绘制因果分析图见图3。

图3　因果分析图

2.4要因确认

表1　要因确认分析表

小组成员根据因果分析图，采取现场调查、验证和比较分析等方法，对引起钢轨无损加固设备夹板锁定装置松动问题的各末端原因进行了逐个确认，并编制要因确认分析表，见表1。

经过全体小组成员对要因验证结果的确认，最终确定以下两个因素为主要原因:

1)锁定装置结构复杂;

2)锁定装置螺栓联接过多。

2.5对策制定

针对造成钢轨无损加固设备夹板锁定装置松动的要因，小组成员经过反复推敲和研究讨论，制定了相应的对策，并编制对策表，见表2。

表2　对策表

2.6对策实施

1)实施一:优化锁定装置结构。

针对锁定装置结构复杂以及螺栓联接过多的问题，小组提出将既有无损加固设备中的锁定装置更换为简单的弹性夹结构，弹性夹有两种方案:弹条式弹性夹和板状弹性夹。每套加固设备安装6个弹性夹，见图4。针对弹性夹结构，小组成员借助有限元软件建立分析模型，从保证结构强度、提供有效夹紧力的角度，同时结合夹板外形尺寸，经多次试算、分析，确定了合理的弹性夹尺寸，并绘制设计图纸，委托工厂加工制作。

达到效果:摒弃既有设备复杂的螺栓锁定装置，改用弹性夹紧固锁定夹板，结构简捷，弹性夹安装后提供的紧固力恒定，加固效果稳定可靠，还可避免定期涂油和复拧，减小后期养护维修工作量。

2)实施二:弹性夹夹紧力测定试验。

委托工厂完成弹性夹的加工制作后，为验证弹性夹提供夹紧力是否满足设计要求，小组成员针对弹性夹开展了夹紧力的测定试验。小组成员随机抽取了三组弹性夹，在拉伸试验机上开展夹紧力测定，测试结果表明:三组弹性夹的夹紧力均符合设计要求。

达到效果:弹性夹夹紧力满足设计要求，能将夹板牢固锁定在钢轨上，确保加固效果。

3)实施三:优化夹板结构。

既有锁定装置改为弹性夹结构后，为确保弹性夹与夹板相适配，需对既有夹板结构进行优化，小组成员经反复讨论，决定在夹板与弹性夹相接触部位增设圆弧凸起结构(见图5)，重新绘制设计图纸，并委托工厂加工制作。

达到效果:夹板增设凸起结构，能与弹性夹结构相适配，其上窄下宽，在夹板与弹性夹之间形成有效约束，防止弹性夹安装后因列车荷载作用而滑落，影响行车安全。

4)实施四:弹性夹和夹板防锈处理。

小组成员对既有无损加固装置进行现场调查时，还发现其各部件表面锈蚀严重、不美观，为此，小组成员决定在弹性夹和夹板表面进行静电喷涂，以防止锈蚀。

达到效果:弹性夹和夹板表面经静电喷涂后，结构美观，还有效防止锈蚀。

图4　优化锁定装置结构示意图

图5　优化凸起结构示意图

2.7效果检查

1)室内疲劳试验。

将优化改进后的钢轨无损加固设备各部件组装，在铁科院金化所进行疲劳试验。结果表明:经400万次疲劳试验，弹性夹与夹板之间紧密贴合、无松动。

2)室内剪切试验。

将优化改进后的钢轨无损加固设备各部件组装，在铁科院铁建所进行剪切试验。结果表明:经3 000 kN轴向荷载作用，弹性夹与夹板之间紧密贴合、无松动。

3)现场动测试验。

2014年8月，我小组到大秦重载铁路重车正线开展现场动态测试(见图6)，现场安装了2组优化改进后钢轨无损加固设备，通过测试，对弹性夹和夹板的受力状况、振动特性等进行了综合分析，认为弹性夹与夹板之间紧密贴合、无松动，结构合理、效果明显，能满足伤损钢轨加固的需要。

图6　现场动测试验图

3　结语

通过应用QC小组活动“PDCA”的循环流程控制，解决了影响钢轨无损加固设备夹板锁定装置松动的问题。对大秦重载铁路重车正线2组优化改进后钢轨无损加固设备的12个弹性夹进行了3个月的观测，弹性夹与夹板紧密贴合，松动率为零，优化改进取得了圆满成功。

参考文献:

［1］中国质量协会.QC小组基础教材［M］.北京:中国社会出版社，2000.

［2］TB/T 2975—2010，铁路钢轨胶接绝缘接头技术条件［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

作者简介:徐鹏(1985-)，男，工程师

收稿日期:2015-11-28

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0145-02

中图分类号:U213.4

文献标识码:A