【青年读书会】三代标准衡，三代铁科人

铁科院东郊分院的西南侧，有一座三层的小楼，是我国铁路货运称重大质量量值传递的源头——国家轨道衡计量站。

国家轨道衡计量站

秦始皇统一六国后就下令统一了度量衡，自此历朝历代都将度量衡作为一个国家统一的象征，这里的衡就是通常所说的物体重量。轨道衡是一种大型的衡器，把它安装在铁道线路上，用来称量铁路车辆装载散装货物的重量，其应用遍及铁路、煤炭、冶金、电力、石化等众多行业，量值准确与否事关企业的经济效益，对于企业的贸易结算和铁路运输安全具有重要意义。

我国轨道衡的使用始于建国之前，由于旧中国工业落后，轨道衡的数量很少，大部分安装在铁路车站。1949年建国时全国的轨道衡数量不到40台，全部是英、德、美等发达国家制造，检定装备不足10辆，采用日本原产的二轴检衡车。由于我国没有相应的量值传递系统和检定装备，在进出口粮食、食糖、煤炭等各种货物贸易中，我国没有话语权，导致国家遭受严重的经济损失。

上世纪50年代中期我国开始研制生产商用的轨道衡，到了60年代末期，我国已能生产动态和静态轨道衡，但是计量性能和稳定性都存在一定问题。70年代中期，铁道部发文委托铁科院负责筹建国家轨道衡计量站，1979年，铁道部宣布国家轨道衡计量站及设在各铁路局内的19个轨道衡分站正式成立，明确了国家轨道衡计量站及其分站的具体任务，并颁发印章，从此我国的轨道衡计量工作正式开展。

轨道衡计量工作中，有一个计量设备，对于整个轨道衡检定起着举足轻重的作用，它就是轨道衡站的镇站之宝——标准轨道衡。它是检定检衡车的计量标准器，只有标准轨道衡准确了，被检的检衡车量值才能准确，才能保证商用轨道衡的准确。我国第一代标准轨道衡始于1979年投入使用，其称重台面长度为7米，由轨道衡站和长春衡器厂联合研发，设计为检定T6型短轴距检衡车，总重为40吨，经过标准轨道衡检定后，发往全国各地安装轨道衡的地点开展检定，在全国实现了轨道衡量值的统一传递。

标准轨道衡

随着铁路货车技术的发展，作为上世纪七八十年代产品的T6型检衡车由于设计原因，挂运时运行速度低，且因总重低，需要两辆车且配合吊装设备来完成检定，造成劳动强度高、工作效率低，T6型检衡车现已被淘汰。因此，为了解决全轴距超过7 米的T6FK 型和T6DK 型检衡车的检定问题，1992年开始立项研制建造第二代标准轨道衡，它的台面长度为11米，其结构、组成与第一代类似，重点解决了整车称重检衡车的问题，极大地提高了检定效率。 由于台面长度从7米增加到11米，被检的检衡车也从40吨增加到80吨以上，因此，标准轨道衡的设计要求需提高，其中三个关键部件的设计加工就成为了难点。

第一个是承重梁。当时技术小组在承重梁选用工字钢截面还是矩形截面时产生了分歧，由于工字钢截面的抗弯强度较高，矩形截面的抗扭强度较高，通过多次反复的计算分析，最终确定使用工字钢截面的承重梁。在调试过程中将约100 吨的载荷在承重梁上停放了16 小时后，观察称量数据几乎没有影响，在后期长达8个月的调试期间, 经过数千次各种状态的称量, 没有发现因承重梁刚度问题而造成称量故障或数据失准现象。

第二个是一杠杆。由于一杠杆是全长4.3米重达3 吨以上的铸钢件，当时全国铁路最大的工厂齐齐哈尔车辆厂没有铸造和加工这样大工件的能力。正当小组人员一筹莫展的时候，齐齐哈尔车辆厂负责人说可以带小组人员到富拉尔基重机集团去看看。令人欣喜的是，在富拉尔基看到俄罗斯技术人员正在调试一台新进口的8 米镗铣床，该厂铸造和加工能力都能保证加工出合格的一杠杆，但是该厂的加工任务十分繁忙，我们的加工量又很小，他们不愿意接我们的加工任务。经过小组人员反复说服富拉尔基厂终于答应。

第三个是刀子刀承。由于对标准轨道衡准确度要求很高，因而对其中关键部件的要求必然更高，刀子刀承采用特殊钢，在硬度上要求达到HRC65 以上，一般金属切削刀具的硬度也只有HRC62 ～ 63。开始设计时使用的是本溪钢厂生产的W18Cr4V3 材质，1993年12月与本钢签订合同，结果到了1995 年5 月已经报废了三批，没有生产出符合要求的刀子刀承，于是小组人员决定另寻厂家，在经过加工能力、技术水平、材料材质全面比较，同时也为了给今后工作准备一套备件，分别与成都飞机制造厂和沈阳飞机制造厂各签订了刀子刀承加工定货合同。两个厂都不负众望，生产的刀子刀承全部满足了设计要求。

标准轨道衡结构动图

调试过程中，技术小组在上千次称量过程中未发现干扰现象，终于在1999 年完成最终调试，同年顺利通过国家质检总局组织的专家组鉴定。2008 年，英国法制计量院院长Peter Mason 和副院长Adrian Rudd 顺访轨道衡站，当他们目睹技术人员在空秤的情况下在台面的任意位置施加100 克的小砝码都能准确显示时连声称赞，对标准轨道衡巧妙的设计和加工的复杂也啧啧称奇。

历史的车轮永不停歇。2010 年底，原铁道部投资批复轨道衡站搬迁至铁科院东郊分院，第三代标准轨道衡开始设计生产，在第二代标准轨道衡的基础上，台面增加到12米，虽然台面长度只增加了1米，但是承重梁及一杠杆的加工难度增加了许多，技术小组通过仿真分析计算，确定了承重梁及一杠杆的设计方案，同时选择大型的加工企业，派人员盯控进度和加工质量。由于标准轨道衡的灵敏度很高，相应的稳定时间过长，在没有干扰的情况下，空秤稳定时间长达60分钟左右，结合第二代标准轨道衡使用的油阻尼装置，技术小组开发设计了电磁阻尼装置，极大地缩短了空秤稳定时间，不仅能够测量出阻尼力的大小，还增加了系统的稳定性。另外，对第二代标准轨道衡的传感器及仪表等做了改进，提高了技术性能。第三代标准轨道衡的建造比较顺利，目前已经正式投入运行，其技术成果获得北京市科学技术三等奖。

三代标准轨道衡的建造，凝聚了三代铁科人默默无闻的奉献和孜孜不倦的努力，轨道衡站的异地新建是一个新的开始，也承载着老一代铁科人的殷切期望，轨道衡计量工作迈向了新的征程。