圖為吳海波

　　在軌道系統中，道岔發揮關鍵作用，主要用于連接軌道的不同分支線路，便于列車改變行駛方向，對列車運行的安全性和穩定性產生重要影響。近日，在鐵路裝備與鋼鐵產業高質量發展供需交流會上，中鐵高新工業股份有限公司（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、技術創新與面臨的挑戰，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歷程。上世紀50年代到90年代，我國處于以路網建設為主的基礎建設階段，先后開發了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號系列道岔。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，于上世紀90年代后期至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號系列道岔，該時期道岔理論、設計及制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，于2006年完成了時速250公里60千克/米鋼軌18號高速道岔的研究設計和試制試鋪。目前，國內線路在役的主要有3個系列的高速道岔產品，分別為客專線系列、CN系列和CZ系列。

　　在道岔設計理論方面，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系。

　　在道岔形式方面，以前我國道岔應用場景單一，以國鐵為主，線路基本為客貨混跑，導致道岔與線路應用場景匹配性較差，且采用半切直線型尖軌，側向通過速度低，列車平順性差。目前，我國道岔已發展出相切、半切、相割、相離、復合等多種線型結構，形成了專用于不同場景的各型號道岔，如高速鐵路的客專系列，城市軌道交通的專線系列、城軌系列，重載線路的研線系列道岔等。

　　在道岔的主要部件方面，由普通鋼軌制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，后期隨著高速鐵路的發展建設形成了專用于高速鐵路的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翼軌由鋼廠直接軋制而成，大大降低了翼軌加工制造難度、減少了制造缺陷的產生頻率?？奂到y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。轍叉由鋼軌拼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，進而影響整個軌道系統運營安全?！眳呛２ū硎?，隨著高速道岔設計理論體系的搭建完成，如何進一步提升道岔產品質量，提升檢測、檢驗準確性與效率，成為了整個道岔行業關注的焦點。他介紹，在新的時代背景下，為進一步促進企業的發展，提高國家鐵路裝備技術水平，中鐵工業在道岔產品生產制造和檢、監測領域投入大量精力，先后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。

　　在制造技術方面，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制造能力、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、靜電噴涂于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；建成了純凈鋼轍叉生產線，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、控制系統集成、5G工業網絡等智能制造技術，實現了整個鑄造和熱處理過程的集中控制、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，實現了道岔系統“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、使用壽命離散等問題，并應用鋸鉆聯合生產線等數智化設備生產轍叉，減少了生產過程中人為因素的影響，提高了合金鋼轍叉制造精度和質量穩定性。

　　在檢測技術方面，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，研發了道岔鋼軌件制造流程自動化檢測系統，包括表面磕碰傷、劃痕，加工倒棱倒角，軌腰凹凸字識別等，采用全覆蓋數據掃描傳感器，對鋼軌全斷面進行掃描，應用計算機圖像處理和視覺識別技術進行分析，對鋼軌件表面制造缺陷進行檢測；研發了異型鋼軌跟端熱鍛成形在線自動檢測系統，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，也為后續優化模具設計和鍛造工藝升級提供數據支撐；研發了鋼軌件鉆孔在線自動檢測系統，通過工業相機和激光傳感器集成于鉆孔機床上，可實現鋼軌件鉆孔相關數據的自動采集，根據標準數據模型對采集到的數據進行自行判斷，生成檢測結果，實現鉆孔質量檢測的自動化；實現了鋼軌件加工輪廓在線自動檢測，在鋼軌件加工制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，并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。

　　新材料方面主要包括新型合金鋼材料和新型潔凈鋼。在新型合金鋼材料方面，中鐵工業聯合高校開發了新一代貝氏體合金鋼材料成分，采用“LF+VD爐”精煉技術，減少了氧化物和氣體含量，提高了材料的純凈度和性能；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系、制坯技術及標準。新型純凈鋼屈服強度達到450兆帕、抗拉強度1030兆帕，延伸率65%，常溫沖擊吸收功266焦耳，低溫沖擊吸收功200焦耳。純凈鋼轍叉通過選擇優質原材料、采用先進工藝，精確控制制造過程，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。“純凈鋼轍叉的投產，一舉改變了目前國內高錳鋼整鑄轍叉傳統、落后的冶煉工藝和鑄造、熱處理生產方式，實現了轍叉‘高純凈度、高致密性、高穩定性、長壽化’的目標?！眳呛２ū硎尽?/div>