京滬高速鐵路廊坊站道岔打磨驗收標準的分析及應(yīng)用

汪 奕，王國恩

(1.天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240；2.北京大型養(yǎng)路機械運用和檢修段，北京 100070)

京滬高速鐵路廊坊站道岔打磨驗收標準的分析及應(yīng)用

汪 奕1，王國恩2

(1.天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240；2.北京大型養(yǎng)路機械運用和檢修段，北京 100070)

鋼軌打磨作為鐵路工務(wù)部門在線路養(yǎng)護維修中的一種重要方法已經(jīng)在我國得到廣泛的應(yīng)用。采用新型打磨設(shè)備和檢測儀器對廊坊站高速道岔進行打磨和檢測，并分析原鐵道部頒布的驗收標準和德國鐵路驗收標準，從鋼軌波形磨耗、鋼軌廓形、鋼軌表面粗糙度和外觀這幾方面進行驗收。實踐表明，鋼軌打磨后道岔動力學(xué)指標得到明顯改善，軸向加速度、減載率峰值明顯下降，延長了道岔鋼軌的使用壽命。

高速道岔；打磨；驗收標準；分析；應(yīng)用

1 京滬高速鐵路廊坊站道岔概況

京滬高速鐵路由北京南站至上海虹橋站，全長1 318 km，全線共有218組正線高速道岔和8組正線高速鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，其中廊坊站共有8組正線高速道岔，這8組道岔中，1號～4號道岔為渡線道岔，5號～8號道岔為進出站道岔。京滬高速鐵路廊坊站自2011年6月30日運營以來，正線高速道岔己運營超過2年的時間，從未進行過打磨修理。由于列車的動力作用、自然環(huán)境和鋼軌本身質(zhì)量等因素[1]，道岔經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)鋼軌廓形與原鋼軌廓形出現(xiàn)較為明顯偏差，如圖1所示。部分心軌存在肥邊和斜裂紋，尖軌有輕微側(cè)磨。

圖1 廊坊站道岔實測軌廓偏差

為了建立合適的鋼軌斷面，提高輪軌接觸性能[2-3]，消除和延緩道岔鋼軌表面?zhèn)麚p，延長道岔鋼軌的使用壽命，保障高速列車運行的平順性和安全性，降低噪聲和振動[4]，增加乘客乘坐的舒適性[5]，需要對道岔鋼軌進行打磨。

2 鋼軌打磨現(xiàn)狀

鋼軌打磨作為鐵路工務(wù)部門在線路養(yǎng)護維修中的一種重要方法已經(jīng)在我國得到廣泛的應(yīng)用。我國自1989年引進瑞士Speno公司生產(chǎn)的RR48HP4型鋼軌打磨列車后[6]，陸續(xù)引進了包括線路打磨、道岔打磨等多種車型。隨著線路打磨技術(shù)的發(fā)展和線路打磨取得的成功經(jīng)驗，道岔鋼軌的狀況漸漸成了工程技術(shù)人員關(guān)注的焦點。道岔是引導(dǎo)機車車輛由一條線路轉(zhuǎn)向另一條線路的過渡設(shè)備，道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，養(yǎng)護比較困難，是線路上的薄弱環(huán)節(jié)[7]。道岔鋼軌表面的問題比區(qū)間線路更加嚴重，例如軌頭塌陷、軌頭不平順、塑性變形、高低不平順、波浪軌面和軌頭肥邊等[8-9]，線路病害在道岔鋼軌上同樣存在且更加嚴重，造成的后果是眾所周知的。自2003年我國引進道岔打磨車以來，經(jīng)過幾年的摸索，逐漸形成了一套自己的打磨方式，在打磨車的使用方面取得了一些成功的經(jīng)驗。但是到目前為止，打磨施工還處于粗放型，沒有嚴格的檢查和監(jiān)測手段來指導(dǎo)道岔鋼軌打磨[10]。

為了探索和掌握高速道岔打磨規(guī)律，落實中國鐵路總公司《京滬高速鐵路標準示范線建設(shè)三年計劃》，2013年7月特邀請德國奧鋼聯(lián)BWG公司配合北京鐵路局在京滬高速鐵路廊坊站開展道岔示范性打磨工作。

3 打磨設(shè)備與檢測工具

3.1 道岔打磨設(shè)備

選擇美國Harsco公司生產(chǎn)的RGH20C型打磨車，如圖2所示。該車有20個打磨電動機，可以實現(xiàn)內(nèi)側(cè)75°至外側(cè)45°的角度偏轉(zhuǎn)，主要是對鐵路線路中的道岔進行打磨，作業(yè)效率、精度高。

圖2 打磨設(shè)備

3.2 小型打磨設(shè)備

由于有些道岔存在不允許打磨車打磨的區(qū)段，如圖3所示，因此需要使用打磨機進行人工打磨。打磨砂輪可以在垂直方向兩側(cè)30°的范圍內(nèi)自由變換打磨角度。配合手持角磨機通過靈活的調(diào)整可以精細的打磨道岔尖軌和心軌。

圖3 道岔不允許打磨車打磨區(qū)段

3.3 波形磨耗測量儀

道岔鋼軌波磨測量采用數(shù)顯式RM1200波磨測量儀，如圖4所示。波磨測量儀最大測量長度為1 200 mm，可選濾波范圍為10～30 mm、30～100 mm、30～300 mm、100～300 mm和300～1 000 mm。

圖4 RM1200型波磨測量儀

3.4 鋼軌廓形測量儀

鋼軌廓形測量采用DQM2000型鋼軌廓形測量儀，如圖5所示。該測量儀通過手動的方式測量鋼軌廓形，帶有64 K的記憶卡，一次可測量存儲40個鋼軌廓形數(shù)據(jù)，并可導(dǎo)入到電腦中與目標廓形進行比對。

3.5 打磨切削量測量儀

打磨切削量測量采用Wilmec HT1型切削量測量儀，如圖6所示。每股鋼軌測量3次，測量結(jié)果可以直接打印出來。

圖6 Wilmec HT1型切削量測量儀

3.6 粗糙度測量儀

表面粗糙度測量采用TR100型表面粗糙度測量儀，如圖7所示。測量時置于鋼軌表面即可直接顯示表面粗糙度數(shù)值。該測量儀沒有存儲功能，需要記錄測量結(jié)果。

圖7 TR100型表面粗糙度測量儀

4 打磨驗收標準

基于現(xiàn)場檢查結(jié)果，對廊坊站道岔實施了預(yù)防性的打磨，軌頂切削量為0.3～0.5 mm，軌距角切削量為1.8～2.0 mm。通過整體預(yù)防性打磨修正了道岔鋼軌廓形，并減緩或消除了局部斜裂紋和肥邊等鋼軌病害。道岔鋼軌經(jīng)示范性打磨后按照原鐵道部和德國鐵路驗收標準進行驗收，現(xiàn)對驗收標準及應(yīng)用進行分析。

4.1 波形磨耗驗收標準

原鐵道部頒布的《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則》中規(guī)定的波形磨耗驗收標準如表1所示[11]。德國鐵路標準Ri1824.8310中對鋼軌打磨規(guī)定的波形磨耗驗收標準如表2所示[12]。

表1 原鐵道部頒布的波形磨耗驗收標準

表2 德國鐵路波形磨耗驗收標準

從表1、表2中可以看出，在波長相同范圍內(nèi)德國鐵路標準比原鐵道部頒布的標準高，例如波長在10 mm<λ≤30 mm時，原鐵道部頒布的標準的采樣窗長度為600 mm，平均峰峰幅值的驗收值是0.02 mm，而德國鐵路標準的采樣窗長度為500 mm，平均峰峰幅值的驗收值是0.01 mm。因此，京滬高速鐵路廊坊站道岔示范性打磨的波形磨耗驗收標準采用德國鐵路標準。

4.2 鋼軌廓形驗收標準

德國鐵路鋼軌打磨后廓形的驗收標準如表3所示。原鐵道部頒布的《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則》中沒有對鋼軌廓形的驗收提出具體的標準，僅須用1 m直尺對工作面和軌頂面測量平順度，如表4所示。因此，京滬高速鐵路廊坊站道岔示范性打磨的鋼軌廓形驗收標準采用德國鐵路標準。

表3 德國鐵路鋼軌廓形驗收標準

表4 原鐵道部頒布的鋼軌打磨作業(yè)驗收標準

德國鐵路標準中規(guī)定鋼軌廓形的豎向基準點為Y+5點(即軌頂面中心點外側(cè)5 mm處)，橫向基準點為Z-14點(即軌頂面以下14 mm處)，測量鋼軌廓形偏差時，將實測廓形與目標廓形的Y+5點豎向?qū)R，Z-14點橫向?qū)R，不旋轉(zhuǎn)測量Y-25 至區(qū)域的最大幅向偏差，如圖8所示。由于我國規(guī)定的軌距線為軌面以下16 mm處，與德國鐵路規(guī)定的軌面以下14 mm不同，測量鋼軌廓形的橫向基準點應(yīng)由Z-14點改為Z-16點。

圖8 測量鋼軌廓形偏差

4.3 鋼軌表面粗糙度驗收標準

鋼軌表面打磨后采用TR100型表面粗糙度測量儀檢測鋼軌表面粗糙度。德國鐵路標準Ri1824.8310和原鐵道部頒布的《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則》中的驗收值基本相同，所以釆用原鐵道部的驗收標準。實際檢測時在同一個打磨面上連續(xù)測量6個點，這6個點表面粗糙度的算術(shù)平均值Ra不應(yīng)大于10 μm。

圖9 表面粗糙度Ra

經(jīng)計算，打磨后粗糙度結(jié)果為6 μm，滿足小于10 μm的規(guī)定。

4.4 外觀驗收標準

德國鐵路標準Ri1824.8310和原鐵道部頒布的《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則》中都對打磨面的寬度進行了規(guī)定。除軌頭內(nèi)側(cè)工作面的打磨面寬度，德國鐵路要求不超過4 mm，原鐵道部要求不超過5 mm外，其他基本相同。

綜合德國鐵路和原鐵道部的標準，京滬高速鐵路道岔打磨的外觀驗收標準如下：打磨面寬度在鋼軌內(nèi)側(cè)工作面不超過4 mm，在鋼軌肩部過渡區(qū)不超過7 mm，在鋼軌頂面不超過10 mm，如圖10所示。沿鋼軌100 mm長度范圍內(nèi)，打磨面寬度最大變化量不應(yīng)大于打磨面最大寬度的25%，打磨后的鋼軌不應(yīng)連續(xù)發(fā)藍。

圖10 打磨面寬度

5 結(jié)語

按新的打磨檢測標準和方法對京滬高速鐵路廊坊站道岔進行打磨后，經(jīng)動檢車測試，道岔動力學(xué)指標得到明顯改善，軸向加速度、減載率峰值明顯下降，人體晃車、抖動等感覺不良處所大幅度減少，動車運行品質(zhì)明顯提升。

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Analysis and Application of Switch Grinding Acceptance Criteria for LangFang Railway Station on Beijing-Shanghai High-speed Railway

Wang Yi1， Wang Guoen2

(1.Tianjin Railawy Technical and Vocational College， Tianjin 300240, China; 2.Beijing Heavy Road Machinery Operation and Repair Depot， Beijing 100070, China)

Being as an important approach of line maintenance， rail grinding has been widely used in China. New grinding equipment and detecting instrument are employed to grind and detect high-speed turnouts in Langfang railway station and the acceptance standards of Chinese railway department and German railway are analyzed from the aspects of corrugation， rail profile， rail surface roughness and appearance. The practices demonstrate that the indexes of turnout dynamics are remarkably improved after rail grinding， and axial acceleration and the peak value of load reduction rate are dramatically declined， which prolongs the operational life of turnout rail．

High-speed turnout; Grinding; Acceptance standard; Analysis; Application

2014-02-11；

：2014-02-20

汪 奕(1959—)，男，副教授，1986年畢業(yè)于大連鐵道學(xué)院

機械制造工藝及設(shè)備專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:wangyi1959@163.com。

1004-2954(2014)11-0072-04

U238； U213.6

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.11.017