鐵路線路施工中鋼軌打磨技術(shù)探討

王士杰

摘 要：鐵路運(yùn)輸具有安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排、全天候運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要力量，是現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系中的中流砥柱，在高科技的推動(dòng)下，鐵路運(yùn)輸向高速化方向不斷發(fā)展。以京滬高速鋼軌精調(diào)和打磨施工為例，鋼軌作為鐵路線路的主要組成部分，鋼軌質(zhì)量的好壞、鋼軌面的平順、鋼軌與車輪的接觸條件等對(duì)列車安全、高速、平穩(wěn)地運(yùn)行具有直接的影響。鋼軌打磨技術(shù)可對(duì)鐵路軌道進(jìn)行維護(hù)，延長(zhǎng)軌道的使用壽命，對(duì)保障鐵路運(yùn)輸安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：鐵路線路施工；鋼軌；打磨技術(shù)

前言

鋼軌是京滬高鐵線路的主要組成部件，為機(jī)車前進(jìn)提供運(yùn)行動(dòng)力，直接承受著動(dòng)車車輪給予的巨大壓力，并將壓力轉(zhuǎn)移到軌道下的基礎(chǔ)部分，因而在鐵路線路施工過程中，鋼軌必須保證給車輪提供最小的阻力和連續(xù)、平順運(yùn)行的滾動(dòng)表面，鋼軌打磨技術(shù)的重要性不言而喻。

1 鋼軌打磨的重要意義

鋼軌打磨對(duì)鐵路安全運(yùn)行和鋼軌的使用壽命具有直接的影響，因而要提高鋼軌的利用率，延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命，不僅要注重鋼軌的制造，而且要注意鋼軌的維護(hù)。鋼軌質(zhì)量的高低對(duì)鋼軌后期的維護(hù)具有重要影響，而鋼軌打磨的好壞會(huì)影響鋼軌的質(zhì)量，在鐵路線路施工中，鋼軌的打磨可以有效防止鋼軌波磨的出現(xiàn)，控制鋼軌裂紋的擴(kuò)寬、接觸性疲勞和鋼軌磨耗等，進(jìn)行鋼軌的打磨具有重要意義。（1）通過鋼軌打磨消除鋼軌表面的塑料變形層和微細(xì)裂紋，提高其抗疲勞性；（2）通過改善車輪與鋼軌的接觸條件，優(yōu)化接觸表面，減少車輪與鋼軌的接觸應(yīng)力和車輪滾動(dòng)中受到的阻力，不僅可降低鋼軌的接觸傷損和維修成本，而且保障了列車的安全運(yùn)行；（3）通過將鋼軌涂油與打磨結(jié)合，可有效改善鋼軌性能，延長(zhǎng)使用壽命，降低使用成本；（4）打磨可提高鋼軌表面的平順度，減小鋼軌之間附加的動(dòng)力及鋼軌的傷損率，有效提高軌道的穩(wěn)定性，降低運(yùn)營(yíng)成本；（5）降低列車運(yùn)行中的震動(dòng)和輪軌噪聲，提高乘客的舒適性。

2 鋼軌打磨技術(shù)

2.1 鋼軌打磨類型

受自然因素和鋼軌材料影響，鋼軌在使用中不可避免會(huì)出現(xiàn)疲勞和磨損，長(zhǎng)時(shí)間的疲勞和磨損最終將會(huì)使鋼軌失效，鋼軌的打磨可對(duì)鋼軌進(jìn)行有效維護(hù)，控制鋼軌接觸性疲勞和鋼軌磨耗，降低鐵路的運(yùn)營(yíng)成本。鋼軌打磨技術(shù)主要有預(yù)防性和修理性打磨，其中預(yù)防性打磨主要針對(duì)的是狀態(tài)較好的鋼軌，是一次快速的打磨，對(duì)包括微裂紋的薄層可完全清除，提高鋼軌頂面的平順度，改善輪軌關(guān)系，延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命，在開通運(yùn)營(yíng)前一般打磨3-4遍；修理性打磨主要針對(duì)的是狀態(tài)較差的鋼軌，打磨速度慢，需要反復(fù)進(jìn)行，只能去除鋼軌表面的波磨合傷損，深度裂紋不能去除，旨在恢復(fù)鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)斷面，延長(zhǎng)使用壽命，一般需要打磨5-10遍，此外打磨類型還有預(yù)備性打磨、病害型打磨、矯正型打磨等。根據(jù)打磨區(qū)域不同，打磨技術(shù)還可分為表面和外形打磨；根據(jù)打磨的目的不同，可分為預(yù)防性、保養(yǎng)性和校正性打磨三種。雖然打磨技術(shù)分為不同類型，各自的作用不同，但最終目的均是為了降低鐵路運(yùn)行成本，提高鋼軌的使用周期，保障列車的行車安全與平穩(wěn)。

2.2 鋼軌打磨方式

不同的打磨技術(shù)其打磨方式也不同，例如預(yù)防性打磨要在缺陷形成之前對(duì)鋼軌進(jìn)行經(jīng)常性的輕快打磨，根據(jù)線路使用情況將軌頭打磨成不同形狀，打磨速度一般保持在5-10km/h，深度在0.3mm左右，鋼軌打磨輪廓面角度在負(fù)60度到正20度之間，打磨作業(yè)要在鋼軌鋪設(shè)完成15天后進(jìn)行，工期不能超過15天，此外預(yù)打磨也包括在預(yù)防性打磨中。修理性打磨需要對(duì)鋼軌進(jìn)行反復(fù)打磨，消除鋼軌已有的缺陷，恢復(fù)鋼軌的輪廓形狀，要求鋼軌打磨列車保持較低的行駛速度。

2.3 鋼軌打磨要求

在鋼軌打磨過程中，對(duì)施工有幾點(diǎn)要求：（1）打磨前要對(duì)易燃物品進(jìn)行清除，尤其是軌道和道床附近，防止因打磨鋼軌引起火災(zāi)；（2）道床清篩時(shí)，要先對(duì)運(yùn)行的線路進(jìn)行固定，再進(jìn)行鋼軌的打磨；（3）為保證鋼軌打磨全面，打磨到軌距角，在打磨前要拆除鋼軌護(hù)軌；（4）為保證打磨施工正常進(jìn)行，在鋼軌打磨前，要仔細(xì)檢查會(huì)對(duì)正常打磨造成影響的軌距角和軌道地段，提前采取有效措施；（5）維護(hù)性打磨應(yīng)控制在六遍打磨之內(nèi)，修理性打磨則盡量控制在八遍以內(nèi)，根據(jù)鋼軌的實(shí)際受損程度決定鋼軌的具體打磨次數(shù)；（6）最后要進(jìn)行一次精細(xì)化的打磨，保證打磨之后鋼軌的光潔度。

2.4 鋼軌打磨的檢驗(yàn)和驗(yàn)收

鋼軌平直度的檢驗(yàn)和驗(yàn)收主要利用專門的波磨尺或波磨檢測(cè)系統(tǒng)；軌距角軌廓質(zhì)量和打磨程度的檢查使用便攜式輪廓測(cè)試儀或輪廓檢測(cè)系統(tǒng)；檢查打磨廓面是否符合設(shè)計(jì)的要求，采用廓面儀；檢查車輪行使光帶寬度、是否嚴(yán)格居中，利用軌頭廓面模板。

打磨質(zhì)量的一些標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)：所有鋼軌打磨面的粗糙度需保持在12um以下；軌頂面的垂直方向平直度不超過0.2mm/1m；軌距角R30-R80處圓弧不得超過4mm，R80處不得超過7mm，R300處不得超過10mm；打磨區(qū)向非打磨區(qū)的過度要做到光滑沒有臺(tái)階；軌頭與軌面要達(dá)到渾然一體；鋼軌軌面不能出現(xiàn)連續(xù)的發(fā)藍(lán)帶；車輪行走光帶的寬度在20-30mm之間并且必須居中。

3 鋼軌打磨技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 智能化發(fā)展

隨著科技技術(shù)的進(jìn)步，打磨技術(shù)向智能化方向進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)前鋼軌維護(hù)過程中固定了打磨模式數(shù)目，打磨目標(biāo)廓型主要通過打磨角度、打磨功率的微調(diào)來實(shí)現(xiàn)，單次打磨需打磨2-5遍才能滿足鐵路線路的維護(hù)需求，維護(hù)成本較高，智能化的打磨技術(shù)可以通過借助鋼軌廓型的處理和測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)比當(dāng)前廓型和目標(biāo)廓型存在的差異，打磨的執(zhí)行參數(shù)、工具的布置即可自動(dòng)生成，使得打磨快速、精準(zhǔn)。關(guān)鍵技術(shù)主要有：鋼軌廓型測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)，要求準(zhǔn)確、快速的呈現(xiàn)鋼軌打磨后的廓型，將當(dāng)前廓型和目標(biāo)廓型的差別量化；研究打磨的機(jī)理，建立打磨工藝的參數(shù)庫(kù)，保證智能化系統(tǒng)自動(dòng)生成的執(zhí)行參數(shù)庫(kù)安全可靠，防止發(fā)生意外和事故。

3.2 打磨信息集成化

打磨管理數(shù)據(jù)庫(kù)集中體現(xiàn)了打磨作業(yè)信息的輸入與輸出，打磨管理主要包括鋼軌維護(hù)中制定打磨計(jì)劃、執(zhí)行打磨方案和反饋打磨質(zhì)量，而打磨數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái)，它可以對(duì)打磨周期、策略及打磨的質(zhì)量等問題進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。結(jié)合鐵路線路的特征，對(duì)管理區(qū)域進(jìn)行劃分，堅(jiān)持低成本、高效率的打磨原則，建立軌道維護(hù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而對(duì)打磨作業(yè)的實(shí)施進(jìn)行系統(tǒng)地指導(dǎo)。

打磨管理數(shù)據(jù)庫(kù)輸入有可變因素與不變因素兩種，需要不斷檢測(cè)鋼軌的病害、分析打磨過程充實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)信息，數(shù)據(jù)庫(kù)中還可集成工程人員的工作經(jīng)驗(yàn)，使得數(shù)據(jù)庫(kù)的信息更加完善。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)完善至一定程度，即可通過信息的輸出指導(dǎo)打磨方案的制定和策略的選擇。

3.3 打磨裝備柔性化

鋼軌打磨理論研究使得打磨技術(shù)為鐵路線路維護(hù)更好地服務(wù)，打磨裝備將理論研究的成果具體呈現(xiàn)出來，特有路況以及線路的不同對(duì)打磨裝備通用性的要求提出了挑戰(zhàn)，而打磨裝備柔性化的提高可以滿足鐵路軌道維護(hù)面臨的新要求。

4 結(jié)束語

鋼軌作為鐵路線路的主要組成部分，對(duì)鐵路軌道的安全性、使用壽命、運(yùn)營(yíng)成本等具有直接的影響。隨著鐵路技術(shù)高速化的發(fā)展，鋼軌打磨技術(shù)的要求逐漸提高，既要在京滬高鐵新開通線路前進(jìn)行鋼軌的預(yù)打磨，也在線路開通后進(jìn)行預(yù)防性和修復(fù)性打磨，保證鐵路線路的安全。

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