圖為吳海波

　　在zai軌gui道dao係xi統tong中zhong，道dao岔cha發fa揮hui關guan鍵jian作zuo用yong，主zhu要yao用yong於yu連lian接jie軌gui道dao的de不bu同tong分fen支zhi線xian路lu，便bian於yu列lie車che改gai變bian行xing駛shi方fang向xiang
，對dui列lie車che運yun行xing的de安an全quan性xing和he穩wen定ding性xing產chan生sheng重zhong要yao影ying響xiang。近jin日ri，在zai鐵tie路lu裝zhuang備bei與yu鋼gang鐵tie產chan業ye高gao質zhi量liang發fa展zhan供gong需xu交jiao流liu會hui上shang

，中zhong鐵tie高gao新xin工gong業ye股gu份fen有you限xian公gong司si（簡稱中鐵工業）規劃設計研究總院高級工程師吳海波詳細解讀了我國鐵路軌道道岔的發展過程、技術創新與麵臨的挑戰，從中我們可以瞥見道岔這一設備用鋼需求的新變化。

　　吳海波首先回顧了我國鐵路軌道道岔的發展曆程。上世紀50年代到90年代，我國處於以路網建設為主的基礎建設階段
，先後開發了55型、62型、75型道岔
，形成了以43公斤、50公斤鋼軌為主體的9號
、12號係列道岔。隨著國家經濟建設的發展，我國對鐵路運輸行業的需求越來越旺盛，於上世紀90年代後期至2000年初進行了多次鐵路大提速
，形成了以60公斤鋼軌為主體的9號


、12號係列道岔
，該時期道岔理論、設計及製造水平均有較大提高，奠定了道岔基礎理論和生產能力。2005年6月份，原鐵道部組織國內相關單位開展了高速道岔的國產化研發
，於2006年完成了時速250公裏60千克/米鋼軌18號高速道岔的研究設計和試製試鋪。目前
，國內線路在役的主要有3個係列的高速道岔產品，分別為客專線係列、CN係列和CZ係列。

　　在道岔設計理論方麵
，2003年以前，我國道岔設計以幾何加經驗、靜力強度設計為主。2003年至今
，伴隨著中國鐵路的快速發展，形成了道岔動力學、無縫道岔、道岔轉換設計、部件強度動力設計、道岔剛度設計
，構建了完整的道岔設計理論體係。

　　在(zai)道(dao)岔(cha)形(xing)式(shi)方(fang)麵(mian)
，以(yi)前(qian)我(wo)國(guo)道(dao)岔(cha)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)單(dan)一(yi)，以(yi)國(guo)鐵(tie)為(wei)主(zhu)，線(xian)路(lu)基(ji)本(ben)為(wei)客(ke)貨(huo)混(hun)跑(pao)，導(dao)致(zhi)道(dao)岔(cha)與(yu)線(xian)路(lu)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)匹(pi)配(pei)性(xing)較(jiao)差(cha)，且(qie)采(cai)用(yong)半(ban)切(qie)直(zhi)線(xian)型(xing)尖(jian)軌(gui)，側(ce)向(xiang)通(tong)過(guo)速(su)度(du)低(di)
，列(lie)車(che)平(ping)順(shun)性(xing)差(cha)。目(mu)前(qian)
，我(wo)國(guo)道(dao)岔(cha)已(yi)發(fa)展(zhan)出(chu)相(xiang)切(qie)、半切、相割、相離、複合等多種線型結構

，形成了專用於不同場景的各型號道岔
，如高速鐵路的客專係列
，城市軌道交通的專線係列、城軌係列
，重載線路的研線係列道岔等。

　　在道岔的主要部件方麵，由普通鋼軌製造尖軌發展形成了更加穩定的60AT型尖軌

，采用藏尖式結構，能夠有效保護尖軌尖端，避免機車輪對撞擊；可動心軌轍叉發展初期采用了模鍛翼軌、焊接翼軌兩種形式，後期隨著高速鐵路的發展建設形成了專用於高速鐵路的60D40尖軌和60TY翼軌，其中60D40尖軌軌型更加穩定，同時能有效降低扳動力，60TY翼軌由鋼廠直接軋製而成，大大降低了翼軌加工製造難度
、減少了製造缺陷的產生頻率。扣件係統則引入彈性扣壓理念，由扣板剛性扣壓結構發展出了II型、III型彈條彈性扣壓；伴隨著高速鐵路無縫線路的發展，小阻力扣件、彈性夾也被引入到道岔結構中。轍叉由鋼軌拚裝轍叉發展到更加穩定的高錳鋼整鑄轍叉、更加耐磨的合金鋼組合轍叉
，再到徹底消除了轍叉有害空間的可動心軌轍叉結構。

　　“鐵路安全無小事
，每根鋼軌件的產品質量最終都將影響道岔產品的整體質量水平，進而影響整個軌道係統運營安全。”吳海波表示
，隨著高速道岔設計理論體係的搭建完成，如何進一步提升道岔產品質量
，提升檢測、檢(jian)驗(yan)準(zhun)確(que)性(xing)與(yu)效(xiao)率(lv)
，成(cheng)為(wei)了(le)整(zheng)個(ge)道(dao)岔(cha)行(xing)業(ye)關(guan)注(zhu)的(de)焦(jiao)點(dian)。他(ta)介(jie)紹(shao)，在(zai)新(xin)的(de)時(shi)代(dai)背(bei)景(jing)下(xia)，為(wei)進(jin)一(yi)步(bu)促(cu)進(jin)企(qi)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)，提(ti)高(gao)國(guo)家(jia)鐵(tie)路(lu)裝(zhuang)備(bei)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)
，中(zhong)鐵(tie)工(gong)業(ye)在(zai)道(dao)岔(cha)產(chan)品(pin)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)和(he)檢(jian)
、監測領域投入大量精力
，先後投建研發了多條先進生產線和檢測設備，同時也對影響道岔主要部件性能的新材料進行了研發。

　　在製造技術方麵，中鐵工業建成了百米鋼軌數控鋸切生產線
，實現了自動上下料
、溫度補償功能的鋼軌數控鋸切及自動檢測

，提高了鋼軌的平順性和鋼軌件的尺寸精度
，減少了材料損耗；研發了國內目前最先進的6000噸尖軌跟端鍛壓和噴風冷卻的自動化生產線，解決了人工生產質量波動和生產效率問題；建成了鋸、銑一體聯合生產線
，實現了自動化生產，不僅提升了道岔產品的製造能力、工藝裝備水平、產品質量和生產效率，還改善了生產車間的工作環境，降低了工人勞動強度；建成了集激光下料
、智能加工
、自動物流運轉
、自動焊接

、靜電噴塗於一體的道岔墊板數字化智能生產線，采用激光打印二維碼形式，實現了墊板生產的全過程追蹤和管理；建成了純淨鋼轍叉生產線，涵蓋低能耗偏心底電弧爐
、轍叉自動造型生產線、快速精準固溶處理等先進設備，采用高端傳感器
、控製係統集成、5G工業網絡等智能製造技術
，實現了整個鑄造和熱處理過程的集中控製
、智能調度和遠程監測，徹底解決了我國鐵路固定型轍叉通過量不高、使用壽命較短

、狀態不穩定
、養護維修工作量大、更換頻繁等運營難題和用戶痛點
，實現了道岔係統“高端、智能
、綠色”的發展戰略


；建成了合金鋼心軌自動化熱處理生產線，保證了合金鋼材料熱處理工藝一致性、穩定性，解決了既有合金鋼心軌熱處理過程中因冷卻過程不可控造成的材料性能不穩定
、使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)離(li)散(san)等(deng)問(wen)題(ti)，並(bing)應(ying)用(yong)鋸(ju)鑽(zuan)聯(lian)合(he)生(sheng)產(chan)線(xian)等(deng)數(shu)智(zhi)化(hua)設(she)備(bei)生(sheng)產(chan)轍(zhe)叉(cha)，減(jian)少(shao)了(le)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)人(ren)為(wei)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)，提(ti)高(gao)了(le)合(he)金(jin)鋼(gang)轍(zhe)叉(cha)製(zhi)造(zao)精(jing)度(du)和(he)質(zhi)量(liang)穩(wen)定(ding)性(xing)。

　　在檢測技術方麵，結合軌件具有長寬比大、金屬柔性形變的特征和外觀質量影響因素較多的特點，研發了道岔鋼軌件製造流程自動化檢測係統
，包括表麵磕碰傷
、劃hua痕hen

，加jia工gong倒dao棱leng倒dao角jiao，軌gui腰yao凹ao凸tu字zi識shi別bie等deng
，采cai用yong全quan覆fu蓋gai數shu據ju掃sao描miao傳chuan感gan器qi

，對dui鋼gang軌gui全quan斷duan麵mian進jin行xing掃sao描miao，應ying用yong計ji算suan機ji圖tu像xiang處chu理li和he視shi覺jiao識shi別bie技ji術shu進jin行xing分fen析xi，對dui鋼gang軌gui件jian表biao麵mian製zhi造zao缺que陷xian進jin行xing檢jian測ce
；研發了異型鋼軌跟端熱鍛成形在線自動檢測係統，實現與熱鍛成形自動生產線的信息交互，具有全自動化3D立體掃描
、數據對比分析以及產品質量判定等功能
，消除了產生批量廢品的風險，也為後續優化模具設計和鍛造工藝升級提供數據支撐；研yan發fa了le鋼gang軌gui件jian鑽zuan孔kong在zai線xian自zi動dong檢jian測ce係xi統tong，通tong過guo工gong業ye相xiang機ji和he激ji光guang傳chuan感gan器qi集ji成cheng於yu鑽zuan孔kong機ji床chuang上shang，可ke實shi現xian鋼gang軌gui件jian鑽zuan孔kong相xiang關guan數shu據ju的de自zi動dong采cai集ji，根gen據ju標biao準zhun數shu據ju模mo型xing對dui采cai集ji到dao的de數shu據ju進jin行xing自zi行xing判pan斷duan，生sheng成cheng檢jian測ce結jie果guo，實shi現xian鑽zuan孔kong質zhi量liang檢jian測ce的de自zi動dong化hua；實現了鋼軌件加工輪廓在線自動檢測，在鋼軌件加工製造過程中采用激光掃描、數字化成像技術對鋼軌件加工輪廓進行實時檢測

，並進行檢測數據實時反饋，指導機床生產；使用了多通道鋼軌數字式探傷儀，開發的自動探傷檢測小車能滿足TJ/GW167-2020標準對軌頭
、軌腰、軌肢全方位探傷檢測要求。

　　新(xin)材(cai)料(liao)方(fang)麵(mian)主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)新(xin)型(xing)合(he)金(jin)鋼(gang)材(cai)料(liao)和(he)新(xin)型(xing)潔(jie)淨(jing)鋼(gang)。在(zai)新(xin)型(xing)合(he)金(jin)鋼(gang)材(cai)料(liao)方(fang)麵(mian)，中(zhong)鐵(tie)工(gong)業(ye)聯(lian)合(he)高(gao)校(xiao)開(kai)發(fa)了(le)新(xin)一(yi)代(dai)貝(bei)氏(shi)體(ti)合(he)金(jin)鋼(gang)材(cai)料(liao)成(cheng)分(fen)，采(cai)用(yong)“LF+VD爐”精煉技術，減少了氧化物和氣體含量，提高了材料的純淨度和性能
；采用氣體保護電渣重熔技術，提高合金鋼材料組織致密性、合金成分均勻性，減少偏析
，減少有害氣體含量；形成了自主知識產權的貝氏體合金鋼材料成分體係、製坯技術及標準。新型純淨鋼屈服強度達到450兆帕、抗拉強度1030兆帕，延伸率65%，常溫衝擊吸收功266焦耳，低溫衝擊吸收功200焦耳。純淨鋼轍叉通過選擇優質原材料
、采用先進工藝，精確控製製造過程，使鋼水中的主要化學元素含量更為精準穩定，大幅減少了有害物質
、雜質、夾雜物和氧化物的含量。“純淨鋼轍叉的投產，一舉改變了目前國內高錳鋼整鑄轍叉傳統

、落後的冶煉工藝和鑄造、熱處理生產方式，實現了轍叉‘高純淨度
、高致密性

、高穩定性、長壽化’的目標。”吳海波表示。

　　結合未來需求

，吳海波分析了我國鐵路軌道道岔發展麵臨的挑戰和發展方向。

　　在服役壽命評估技術方麵
，雖然國內在軌道線路檢、監jian測ce和he耐nai久jiu性xing提ti升sheng領ling域yu做zuo了le大da量liang工gong作zuo，但dan仍reng缺que乏fa針zhen對dui整zheng個ge軌gui道dao係xi統tong的de病bing害hai傷shang損sun圖tu譜pu數shu據ju庫ku和he基ji於yu足zu尺chi試shi驗yan平ping台tai的de鐵tie路lu軌gui道dao結jie構gou服fu役yi壽shou命ming預yu測ce評ping估gu係xi統tong；現有研究中的基於視覺技術、導航技術、圖形分析等多種技術路線的軌道監測係統，若要實現大規模推廣應用，在成本支出
、技術穩定性等方麵仍有較大的提升空間；隨著高速鐵路工務基礎設備、設施服役時間的延長
，鋼軌傷損、各種病害、扣件係統疲勞強度超限、彈性墊層彈性性能降低、有砟高鐵道床板結等問題日益凸顯
，開發新的工務養護維修基礎裝備與施工工藝迫在眉睫；重載線路部件傷損出現頻率高，工務養護維修壓力巨大
，應更多地引入自動化、智能化係統設備
，建立完善、準確的重載道岔軌件壽命評估係統，實現線路病害及狀態的精準評估及處理。

　　在軌道結構服役性能智能檢、監(jian)測(ce)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)，國(guo)內(nei)外(wai)對(dui)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)尚(shang)不(bu)夠(gou)係(xi)統(tong)和(he)深(shen)入(ru)，需(xu)要(yao)研(yan)發(fa)精(jing)細(xi)化(hua)三(san)維(wei)感(gan)知(zhi)和(he)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)狀(zhuang)態(tai)快(kuai)速(su)提(ti)取(qu)的(de)線(xian)路(lu)服(fu)役(yi)性(xing)能(neng)智(zhi)能(neng)檢(jian)
、監測關鍵技術和相應的設備
，實現軌道空間幾何信息、軌道部件表觀狀態、軌道結構隱蔽病害智能檢測。

　　在(zai)尖(jian)軌(gui)傷(shang)損(sun)在(zai)線(xian)監(jian)測(ce)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)
，道(dao)岔(cha)設(she)備(bei)是(shi)鐵(tie)路(lu)線(xian)路(lu)固(gu)定(ding)設(she)備(bei)中(zhong)極(ji)為(wei)薄(bo)弱(ruo)的(de)環(huan)節(jie)，采(cai)用(yong)封(feng)閉(bi)式(shi)運(yun)行(xing)管(guan)理(li)模(mo)式(shi)，無(wu)法(fa)及(ji)時(shi)檢(jian)修(xiu)
，複(fu)雜(za)的(de)結(jie)構(gou)和(he)大(da)量(liang)的(de)零(ling)部(bu)件(jian)會(hui)影(ying)響(xiang)其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)，若(ruo)軌(gui)件(jian)發(fa)生(sheng)斷(duan)裂(lie)

，會(hui)導(dao)致(zhi)重(zhong)大(da)安(an)全(quan)事(shi)故(gu)。因(yin)此(ci)
，需(xu)要(yao)實(shi)時(shi)在(zai)線(xian)智(zhi)能(neng)監(jian)測(ce)和(he)預(yu)警(jing)鐵(tie)路(lu)道(dao)岔(cha)傷(shang)損(sun)病(bing)害(hai)狀(zhuang)態(tai)
，以(yi)滿(man)足(zu)鐵(tie)路(lu)係(xi)統(tong)長(chang)時(shi)安(an)全(quan)服(fu)役(yi)的(de)要(yao)求(qiu)。

　　在(zai)鐵(tie)路(lu)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)服(fu)役(yi)壽(shou)命(ming)預(yu)測(ce)評(ping)估(gu)係(xi)統(tong)方(fang)麵(mian)，國(guo)內(nei)外(wai)針(zhen)對(dui)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)性(xing)能(neng)劣(lie)化(hua)及(ji)演(yan)變(bian)作(zuo)用(yong)機(ji)製(zhi)及(ji)基(ji)於(yu)足(zu)尺(chi)試(shi)驗(yan)的(de)鐵(tie)路(lu)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)壽(shou)命(ming)預(yu)測(ce)評(ping)估(gu)的(de)研(yan)究(jiu)較(jiao)為(wei)缺(que)乏(fa)。需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)融(rong)合(he)檢(jian)、監(jian)測(ce)數(shu)據(ju)與(yu)劣(lie)化(hua)機(ji)理(li)，形(xing)成(cheng)科(ke)學(xue)的(de)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)服(fu)役(yi)壽(shou)命(ming)評(ping)估(gu)技(ji)術(shu)，開(kai)發(fa)基(ji)於(yu)足(zu)尺(chi)試(shi)驗(yan)平(ping)台(tai)的(de)鐵(tie)路(lu)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)服(fu)役(yi)壽(shou)命(ming)預(yu)測(ce)評(ping)估(gu)係(xi)統(tong)，獲(huo)取(qu)部(bu)件(jian)疲(pi)勞(lao)傷(shang)損(sun)萌(meng)生(sheng)發(fa)展(zhan)全(quan)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)演(yan)變(bian)規(gui)律(lv)
，實(shi)現(xian)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)全(quan)壽(shou)命(ming)與(yu)在(zai)役(yi)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)剩(sheng)餘(yu)壽(shou)命(ming)的(de)精(jing)確(que)評(ping)估(gu)。

　　在zai小xiao號hao碼ma道dao岔cha可ke動dong化hua方fang麵mian，受shou限xian於yu隧sui道dao的de特te殊shu環huan境jing
，我wo國guo城cheng市shi軌gui道dao交jiao通tong道dao岔cha主zhu體ti仍reng以yi固gu定ding型xing轍zhe叉cha為wei主zhu，但dan隨sui著zhe需xu求qiu和he技ji術shu的de不bu斷duan提ti升sheng
，城cheng軌gui用yong小xiao號hao碼ma道dao岔cha最zui終zhong也ye將jiang步bu入ru可ke動dong心xin轍zhe叉cha時shi代dai。而er樞shu軸zhou式shi可ke動dong心xin轍zhe叉cha在zai小xiao號hao碼ma道dao岔cha領ling域yu具ju有you搬ban動dong力li小xiao、無不足位移、消除有害空間、所有部件均可單獨更換、占地空間小、噪聲小、心軌可做到自然密貼、提高過岔舒適性等特點，這些優勢顯著提升了其在城市軌道交通領域（尤其是地鐵）的應用價值，具有良好的拓展前景。

　　在(zai)軌(gui)道(dao)巡(xun)檢(jian)方(fang)麵(mian)，現(xian)階(jie)段(duan)國(guo)內(nei)線(xian)路(lu)檢(jian)測(ce)仍(reng)以(yi)人(ren)工(gong)接(jie)觸(chu)式(shi)測(ce)量(liang)為(wei)主(zhu)，應(ying)用(yong)的(de)工(gong)具(ju)比(bi)較(jiao)多(duo)，國(guo)內(nei)線(xian)路(lu)主(zhu)要(yao)病(bing)害(hai)檢(jian)查(zha)也(ye)是(shi)以(yi)人(ren)工(gong)定(ding)期(qi)巡(xun)檢(jian)為(wei)主(zhu)
，依(yi)據(ju)部(bu)件(jian)外(wai)觀(guan)損(sun)傷(shang)、失效程度，對部件狀態進行判斷。此種方式會需要大量人員，耗費大量時間，降低鐵路運行效率。基於北鬥定位和慣性製導係統
、裝備圖像智能識別技術的軌道智能巡檢係統
，可以有效提升運維作業智能化程度，減少現場作業人員投入，提高工務運維質量及效率。