高速鐵路鋼軌修理技術(shù)探討與分析

王雄飛

（北京高鐵工務(wù)段，河北 石家莊 050000）

鋼軌是鋼道結(jié)構(gòu)中最重要的一部分， 鋼軌通過摩擦粘著力引導(dǎo)著車輪的運(yùn)行，車輛荷重直接通過車輪承受，并將之傳遞到軌枕上。 鋼軌是直接體現(xiàn)軌道不平順與穩(wěn)定性的部件。

1 鋼軌的傷損

因?yàn)楫a(chǎn)品的質(zhì)量、設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、施工誤差及車輛荷載、蛇行、速度等輪軌作用所引發(fā)的軌道規(guī)定尺寸的變化， 最后反映成為鋼軌上的不平順。 鋼軌的損傷表現(xiàn)為波磨、側(cè)磨、毛邊、壓陷等。 短波磨可能是車輪踏面損傷所引發(fā)，長波磨則是因?yàn)檐壍啦黄巾?，?cè)磨是由車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力作用引發(fā)， 毛邊則多發(fā)生在曲線的內(nèi)軌，是車輛橫移時(shí)輪軌橫向力的拉扯所至，壓陷是車輛在蛇行橫移時(shí)輪軌橫向的接觸過少從而導(dǎo)致接觸性的疲勞。 從維修和保養(yǎng)方面分類又可以分為應(yīng)該維修的鋼軌傷損和不屬保養(yǎng)的鋼軌傷損。

2 國外鋼軌修理的經(jīng)驗(yàn)

2.1日本的鋼軌修理

日本的新干線實(shí)行的是鋼軌踏面管理的方式， 采用這種管理方式的目的：一是降低噪音和振動(dòng)，減少輪重的變化；二是為了防止高速運(yùn)行中產(chǎn)生的鋼軌表面的傷損向縱深方向發(fā)展。

鋼軌的打磨可分為周期性打磨和長鋼軌焊接部位的打磨。鋼軌焊接部位的打磨有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：鋼軌踏面連續(xù)測定，不平順值要在0.5mm 以上；經(jīng)軌檢車檢測軸箱的振動(dòng)加速度在10g 以上；鋼軌踏面不連續(xù)性的測定，不平順值在+0.6mm 或者—0.4mm 以上。 周期性打磨則根據(jù)環(huán)境影響而定： 在對(duì)環(huán)境影響很重的區(qū)段，應(yīng)在通過總重約3 000 萬噸時(shí)打磨一遍；在一般的區(qū)域，通過總重量約6 000-8 000 萬噸時(shí)打磨一遍即可。

2.2 法國的鋼軌修理

法國高鐵把軌面的狀態(tài)管理當(dāng)做養(yǎng)護(hù)管理的重要內(nèi)容，通過科學(xué)合理的軌道養(yǎng)護(hù)維修管理及機(jī)械化軌道維修， 法國高鐵軌道的維修作業(yè)基本穩(wěn)定在三年左右。 由于法國高鐵采用的是有碴軌道，道碴在濺起后會(huì)引起鋼軌表面剝離現(xiàn)象，尤其是在冬季結(jié)冰掉落之后，情況變得更為嚴(yán)重，此時(shí)更需要進(jìn)行鋼軌的打磨。法國高鐵對(duì)軌面短波的不平順制定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。就法國高鐵來講，軌道的累計(jì)承重可達(dá)5 億噸。

3 我國高鐵鋼軌修理技術(shù)的探討與分析

從國外不同的渠道獲得的關(guān)于鋼軌打磨的信息看起來有些雜亂， 這都是由各個(gè)國家條件不同而決定的。 從工作周期方面講，我國的平均周期是二年，德國卻是四年。日本的預(yù)防性打磨要求要磨掉0.5mm-0.1mm， 而我國正如盧祖文教授所指出的那樣，波深在0.5mm 以下者，全部消除。 就我國的高速鐵路建設(shè)而言，不能不提高要求。 我們國家沒有高鐵運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，也沒有高速狀態(tài)中輪軌關(guān)系鋼軌受損傷的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 但我們?nèi)匀豢梢詮蔫F路車輛技術(shù)人員的研究成果里，來推斷出一些有共性的內(nèi)容。

3.1 理論探討

從理論上講，鋼軌及車輪在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下屬于線接觸，分析這種應(yīng)力下材料的表面接觸強(qiáng)度對(duì)維修來講是必須的。 輪軌的關(guān)系表明：自由滑動(dòng)時(shí)，表面主要是輕微的劃傷和壓痕，運(yùn)動(dòng)與壓痕方向一致。 接觸材料的表面受到高摩擦力的作用時(shí)，材料表面產(chǎn)生塑性的流動(dòng)。 經(jīng)過大量的分析和研究證明，表面摩擦力是決定材料表面是否剝離的主要原因， 會(huì)導(dǎo)致表面裂紋的形成與擴(kuò)散。

根據(jù)輪軌的關(guān)系可以看出，防止車輪的滑動(dòng)，對(duì)車輪進(jìn)行修理，對(duì)鋼軌進(jìn)行周期性打磨，改正輪軌間的接觸狀態(tài)是改善和防止裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)散的有效措施。

3.2 打磨作業(yè)的分析

鋼軌的打磨有三個(gè)原則： 根據(jù)城市環(huán)保的要求， 控制住噪音；根據(jù)曲線的半徑，制動(dòng)區(qū)間，橋、路過渡段，焊接接頭等情況，控制住傷軌；根據(jù)列出的車軸重、列出對(duì)數(shù)、速度，控制住輪軌接觸的疲勞度； 分別計(jì)算出線路區(qū)間打磨作業(yè)的需要。 我國的京滬、哈大、武廣三條設(shè)計(jì)線路中的主要高速或者客運(yùn)專線的年輸送量都在7 000-8 000 萬人次，如果按車輛軸重為17 噸計(jì)，單線的年累積通過噸位在3 000-7 000 萬噸。車輛的軸重是大于日本的，年累積通過的噸位卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于歐洲的高鐵。

3.3 打磨作業(yè)工作周期

通過資料研究， 德國的周期性鋼軌打磨為4年一次， 法國TGV 東南線的周期性鋼軌打磨約4-5年為一個(gè)周期。日本是我國的鄰國，鐵路沿線的地貌、地質(zhì)和氣候與我國非常相似，客流量很大，但是車輛的軸重較輕，通過一億噸之后打磨是對(duì)高速鐵路線的規(guī)定。 對(duì)于我國來說，日本的參考性要大一點(diǎn)。

3.4 打磨設(shè)備

目前的鋼軌打磨設(shè)備共有三種： 一種是48 頭或96 頭砂輪的打磨列車；一種是銑磨列車，又分為單銑頭和雙銑頭；另一種是滑靴式打磨車。

4 結(jié)語

根據(jù)國內(nèi)外鋼軌的維修經(jīng)驗(yàn)， 打磨是改善輪軌間的接觸狀態(tài)，防止、改善裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展，減小鋼軌維修工作量的有效方法。 若發(fā)生傷軌的情況，則必須打磨，而且打磨的次數(shù)越多越好。預(yù)防性打磨，宜在5 000-1 000 萬噸運(yùn)量的時(shí)候打磨一次，而且打磨車在無傷區(qū)域的速度可以稍高，打磨程度宜淺。

[1]張銀花，周清躍，陳朝陽，劉豐收.中國高速鐵路用鋼軌的質(zhì)量現(xiàn)狀及分析[J].鋼鐵，2011（12）.

[2]周清躍，田常海，張銀花，劉豐收，陳朝陽，俞喆.高速鐵路鋼軌打磨關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國鐵道科學(xué)，2012（02）.