铁路局工务段高铁道岔辊轮高度检查尺的研制成果汇报

道岔辊轮高度检查尺的研制高速铁路introduction设备概况：XX铁路局工务段管内XX客专营业长度402km，延展长度正线804km，站线28km。车站7个，道岔118组（18#道岔92组，其它道岔26组）。前言

道岔辊轮检修划归工务段管理，因涉及道岔转动阻力，其一直是工、电结合部整治的焦点，《高速铁路无砟轨道维修规则（试行）》中附表2-2第16条要求尖轨轨底和辊轮及滑床台间隙，使用专用工具进行检测，国内实际并无专用检测工具。高速铁路道岔辊轮高度检查尺能够填补国内尚无辊轮高度专用检测工具的空白，并在相同原理的情况下，实现了诸如：心轨降低值、护轨高度、钢轨表面凹坑等的检测。宝桥客专（07）009客专（08）016GLC（07）02WGLC（07）02山桥目录5对策实施7标准化6确认效果8总结和下一步打算1选择课题2设定目标及目标可行性分析3提出方案并确定最佳方案4制订对策01选择课题辊轮高度不良可能导致道岔转换阻力增大或造成道岔卡阻，耽误高铁行车。道岔辊轮高度技术标准1～3mm，置于地面高度约50mm处，每月检查一遍，检测频率高，工作量大。辊轮支架及固定螺栓存在高出滑床板的现状，目前通过利用两个钢板尺相互垂直的原理检测。introduction高速铁路道岔辊轮：是一种安装在滑床板上用于减小道岔转换阻力的构件由于钢板尺挠度、垂直度及人为操作原因，检测平均误差±0.73mm图1检测辊轮高度图（一）提出问题(1)使用钢板尺检查精度差(2)测量时人员目视误差大(3)测量时不便于操作2.存在的主要问题3.可解借鉴其他行业现状(1)游标卡尺精度大于0.2mm(2)数显游标卡尺读数更方便(3)轮胎花纹深度的检测与辊轮高度检测原理相同，是改造的理想模型(4)工业治具能够快速辅助测量(三）课题查新(二）明确课题需求与目的1.课题需求提高辊轮高度检测精度、效率。2.课题目的小组想通过研制一种高速铁路道岔辊轮高度检查尺，提升辊轮高度检查效率、精度。小组对辊轮高度检查尺产品或文献进行查新，如下：查新关键词辊轮高度检查(三）课题查新万方系统无相关专利百度无相关产品淘宝无相关产品2.查新范围3.查新结论无相关产品或专利

高速铁路道岔辊轮高度检查尺的研制(四）确定课题(五）活动计划图2小组活动计划计划进度实际进度制作时间：2016年10月制作人：李正伟阶段活动计划时间10月11月12月1月2月3月P选择课题设定目标及目标可行性分析提出各种方案并确定最佳方案制订对策D对策实施C检查效果标准化A总结和下一步打算02设定目标及目标可行性分析二、设定目标（一）定性目标检查尺能够快速、准确测量辊轮高度，降低劳动强度。为准确掌握误差与效率情况，现场采集200组（选取10处辊轮、4个人，每人对每个测点检测5次）检查记录分类汇总后见表2，整理绘制排列图见图3、图4。（二）现状量化——详情请见以下图片：图3、图4——时间

精度（s）

（mm）-1.5-1.3-1-0.7-0.5-0.300.30.50.711.31.5105

11

6

5

12

7

5

613

14

46

7

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218

7

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2表2辊轮检测时间、精度分类汇总表由图3、图4可知：2.辊轮高度检测精度-0.7～1.5mm，占74%，平均误差±0.73mm。1.辊轮高度检测时间13-17秒，占85%，平均14.79秒。图3检测时间频率分布图图4检测精度频率分布图(三)目标确定目标值：辊轮高度检查精度达到±0.1mm，检测效率提升至5s以内。实施前、目标值对比柱状图见图5图5实施前、目标值对比柱状图制作时间：2016年10月制作人：王荣德(四)目标可行性分析1.理论可行性分析2.能力、资源可行性分析小组成员有产品、构筑物图纸设计经验，有充足的资金支持，能够保障项目开展。图6目标可行性分析箭条图注：2012-2013年组长李正伟在苏州某加工厂工作，了解工业治具用法和精度。制作时间：2016年10月制作人：孙小旭检查精度达到0.1mm检查效率达到5s以内有无专用工具满足需求研发新工具有无可借鉴思路、原理、产品游标卡尺精度满足需求工业治具检测快速数显游标卡尺分辨率0.01mm精度大于0.05mm检测时间平均3s数显游标卡尺分辨率0.01mm精度大于0.05mm检测时间平均3s是否需要改良或再次开发改良或开发后能否达到目标方案可行性判断可行NOYESYES03提出方案并确定最佳方案序号步骤方案1名称：定制专用游标卡尺方案2名称：定制检查板1借鉴点数显游标卡尺有精度高于0.1mm且读数方便；工业治具能够快速辅助测量；2要求与措施游标卡尺有扩展孔，定制支架，保证测针所垂直，平面水平，加装水平检测装置；定制专用检查板，精度达到0.05mm，保证平面水平，利用塞尺作为辅助工具，加装水平检测装置；3图纸设计4生产问题定制游标卡尺、定制支架，在游标卡尺与支架上打同心孔，生产简单；定制检查板，精度控制0.05mm，需生产设备技术状态较好，生产门槛高；5鉴定与维修有技术标准，可进行鉴定；

维修方便，可替换相关部件；无技术标准，仅能进行测量；

无法维修，磨耗无法控制，要定期更换；6成本分析成本适中，2000元；成本低，500元；7检测精度能够长期保持；因磨耗无法保持；8检测效率分析检测效率较高，3-5s；因需配合塞尺检测，检测效率适中，3-7s；运用“头脑风暴法”提出了辊轮高度检查工具的各种方案，根据预期步骤进行分析，如表3所示：三、提出方案并确定最佳方案(一)提出并选出最佳方案定制专用游标卡尺定制检查板表2提出方案【方案一】定制专用游标卡尺【方案二】定制检查板单击此处返回表格表4方案综合评价表序号评价值表示评价内容

◎○1有效性预计有效性达100%能解决90%问题2可实施性代加工精度要求低于0.05mm代加工精度要求高于0.05mm3经济性样品制造成本1000元以内样品制造成本大于1000元4可靠性标定精度不需在固定场所标定精度需在固定场所5时间性实施用时1个月以内实施用时1-3个月表5方案评价选择表序号方案名称评价综合得分选定最佳方案有效性可实施性经济性可靠性时间性1定制专用游标卡尺◎◎○◎○40★2定制检查板◎○◎○○35

注：◎表示10分；○表示5分

制作时间：2016年10月制作人：孙小旭经小组研究决定，按照表4对方案进行评价选择(二)最佳方案分解经上述分析及小组成员讨论，辊轮高度检查工具应具备以下特点：1.数显游标卡尺具备置零功能；2.数显游标卡尺底座具备可用于固定的通孔；3.数显游标卡尺具备不小于Ф2mm面积的测针；4.支架具备水准测量部件；5.支架底部具备可使辊轮高出支架底部的凹槽。因此，最佳方案的分解树图如下：制作时间：2016年10月制作人：王荣德辊轮高度检查工具支架数显游标卡尺支架底部有凹槽水准测量部件测针不小于Ф2mm可用于固定的通孔置零功能经小组评价选择，决定此次QC课题总体方案为：定制专用游标卡尺方案04制定对策(一)为尽快完成辊轮高度检查工具的制作应用，利用箭条图发合理安排制作流程，见图8：图8制作流程箭条图制作时间：2016年10月制作人：孙小旭四、制定对策表序号对策目标措施地点负责人完成时间1参考已有游标卡尺精度达到0.1mm寻找精度满足要求的游标卡尺工作室张立彬2016.112确定尺子尺寸尺子便携，精度达到0.1mm调查尺子应具备的尺寸工作室张志辉2016.113选择水准测量部件确保检测面水平支架上加装水准气泡工作室张志辉2016.114选择测针测针刚性良好采用φ≥2mm不锈钢工作室张志辉2016.115确定尺子结构及技术参数尺身坚固，便于加工，精度达到0.1mm采用不锈钢或铝合金材质工作室张志辉2016.116绘制支架设计图尺寸精确绘制CAD设计图工作室李正伟2016.117寻找生产合作伙伴寻找价格、效率、精度均优良的厂家开展合作寻找3家满足加工精度的生产厂家，对比生产效率和价格，确定合作厂家工作室李正伟2016.118产品打样：加工支架测量简易、方便寻找专业生产厂家加工符合精度要求的卡尺加工厂李正伟2016.119产品打样：加工游标卡尺测量时间＜5s采用数显读数的游标卡尺加工厂李正伟2016.1110样品测试样品达到设计技术标准，坚固、便携、美观现场检测200组数据进行分析对比，同时征求使用意见，若不满足提出改进意见，组织改进。道岔现场王荣德

朱

银

李正伟2016.12(二)根据确定的最佳方案和箭条图，制定对策表，见表6：制作时间：2016年10月制作人：王荣德05对策实施五、按对策表实施（一）参考已有游标卡尺图9数显高度尺图10数显深度尺(二)确定尺子尺寸和选择部件图11【客专(07)009】辊轮尺寸图12【GLC(07)02W】辊轮尺寸根据现场调查，支架长度尺寸不宜小于240mm，考虑握持感，其宽度宜为20mm。

1.调查辊轮及支架尺寸水准测量部件的本着造价低廉、可视面积较大以及参考1级轨距尺水准气泡的原则，选择水准气泡，常见水准气泡有2类，一类为盘型气泡，可检测各个偏向，一类为“一”字型气泡，仅能检测两个方向偏向，考虑到仅检测支架是否水平的使用目标，选用“一”字型气泡。2.选择测量部件图13圆柱形φ9×40mm气泡常见“一”字型气泡有2种，一种为圆柱形，其规格为Ф9×40mm，一种为长方体型，其规格为10×10×29mm，考虑到圆柱形可视面积更大，便于观察，选择圆柱形Ф9×40mm气泡如图13：根据图11、图12，检测面积不宜小于8mm，根据表5，测针不宜小于Ф2mm，经与生产厂家沟通，确定测针选用Ф4mm，测头采用Ф8mm盘型测头，同时考虑到检测尺在测量钢轨表面凹坑的工况下，需使用检测头进行检测，故同步制作检测头，为便于加工测头处采用丝扣连接。。3.确定尺子尺寸及结构图11【客专(07)009】辊轮尺寸根据耐用性需求，尺子测针采用不锈钢材料，考虑到轻便性支架采用铝合金材质。图12【GLC(07)02W】辊轮尺寸(三)绘制设计图

1.绘制游标卡尺设计图图14游标卡尺设计图尺子基座横向设置两个通孔便于固定，并同步设计测杆、测头以及测杆与测头的丝扣连接部分。2.绘制支架设计图支架上部预留气泡内嵌凹槽，尺身位置设纵向通槽，用于固定尺子基座，尺身中部预留3个通孔，用于变换尺子位置，支架表面前后各设置标记4处便于检测人员确认支架位置。图15支架设计图

3.绘制目标效果图图16目标效果图制作时间：2016年10月制作人：李正伟序号厂址所在地评价综合得分选定最佳代工厂加工精度加工经验经济性加工时间1广州1◎◎△△12

2广州2○◎○△15

3桂林◎◎○◎17★4浙江○○◎◎10

注：◎表示5分；○表示3分；△表示1分。

制作时间：2016年10月制作人：孙小旭序号评价内容

评价值表示◎○△1加工精度±0.02mm以内±0.0mm5以内大于±0.05mm2加工经验有3款以上游标卡尺制造经验有1款以上游标卡尺制造经验无游标卡尺制造经验3经济性费用最高费用介于最高与最低之间费用最低4加工时间1个月以内1-3个月3个月以上(三)寻找合作伙伴小组成员通过百度、淘宝等网站，通过电话沟通，寻找到代工生产厂家4个，咨询后统计分析见表7，表8为评分依据表8代工方案评价选择表表7代工方案综合评价表

(四)样品测试图17现场测试照片图18样品改造照片经小组现场测试，样品满足技术要求，但因设计时未考虑到倒角、联结螺栓过长，产品美观性不足，小组协调厂家对局部改造，见图18：06效果检查六、效果检查(一)辊轮高度检查方式对比图19活动前、后检测方法(二)量化目标检查辊轮高度检查尺研制完成后，试产20把，在2个车间、7个班组进行配备，用于检测63组道岔辊轮高度，自2017年1月至2017年2月的2个月内，再未出现过辊轮高度不良的问题。经过小组活动及对策实施后，同样的，我们利用辊轮高度检查尺检测200组数据，平均检测精度达到±0.05mm，平均单个辊轮检测时间降低至4.73s，对比设定的目标值平均检测精度±0.1mm、平均检测时间5s，达到了课题目标（见表9）。表9实施后对照表序号阶段名称检查频数平均检测精度检测时间1目标值-±0.1mm5s2实施前200±0.73mm1