鋼軌打磨在重載鐵路養(yǎng)護(hù)中的實(shí)踐探討

周杰神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司

鋼軌打磨在重載鐵路養(yǎng)護(hù)中的實(shí)踐探討

周杰
神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司

摘要：本文主要介紹了重載鐵路鋼軌打磨對(duì)于延長(zhǎng)線(xiàn)路壽命，改善軌道狀態(tài)的重要意義，結(jié)合其在大準(zhǔn)鐵路的應(yīng)用，分析了重載鐵路養(yǎng)護(hù)中使用鋼軌打磨車(chē)進(jìn)行打磨的必要性，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，并就大準(zhǔn)鐵路鋼軌打磨車(chē)的打磨周期及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步探索等。

1　大準(zhǔn)鐵路歷年鋼軌傷損分類(lèi)及原因

（表一）

從通過(guò)總重與傷軌數(shù)量對(duì)比看，2007年至2011年，隨著累計(jì)通過(guò)總重的增加，鋼軌傷損也在逐年增加，2008年累計(jì)通過(guò)總重比2007年增加93Mt，2009年累計(jì)通過(guò)總重比2008年增加103Mt，2010年累計(jì)通過(guò)總重比2009年增加108Mt，鋼軌傷損數(shù)量2008年比2007年增加59根，2009年比2008年增加108根，2010年比2009年增加185根。2011年以后至2014年，隨著九蘇木至點(diǎn)岱溝雙線(xiàn)的逐漸開(kāi)通，鋼軌傷損數(shù)量逐年下降，2012年比2011年減少116根，2013年比2012年減少107根，2014年比2013年減少91根。核傷、掉塊、裂紋是鋼軌傷損的主要類(lèi)型，這三類(lèi)傷損之和占鋼軌傷損的82.6%。正線(xiàn)傷損占傷損總數(shù)的83.4%，曲線(xiàn)傷損占正線(xiàn)的75.0%，曲線(xiàn)半徑R≤800m鋼軌占傷損的62.1%。更換的傷軌下線(xiàn)時(shí)平均通過(guò)總重為：545Mt/根，其中400m≤R≤600m為459Mt、600m＜R≤800m為539Mt、R＞800m為637Mt。

2　鋼軌打磨的必要性

作為鐵路必不可少的一個(gè)組成部分，鋼軌從開(kāi)始使用就長(zhǎng)期處于惡劣的環(huán)境中。由于列車(chē)的動(dòng)力作用、自然環(huán)境和鋼軌本身質(zhì)量等原因，鋼軌會(huì)產(chǎn)生肥邊、裂紋、波磨掉塊等傷損，在曲線(xiàn)地段，特別是小半徑曲線(xiàn)地段，磨耗更為嚴(yán)重，當(dāng)列車(chē)行進(jìn)至曲線(xiàn)后，車(chē)體受牽引機(jī)車(chē)牽引向前運(yùn)行，軌道迫使輪對(duì)轉(zhuǎn)彎，形成車(chē)輪沖擊軌道，迫使軌道變形。由于車(chē)輪對(duì)軌道的沖擊，車(chē)輪和鋼軌同時(shí)受到磨耗，當(dāng)離心力、向心力不平衡時(shí)，更加劇了鋼軌的磨耗，導(dǎo)至曲線(xiàn)上股內(nèi)側(cè)圓弧段至頂面三分之一處出現(xiàn)連續(xù)性魚(yú)鱗紋剝落掉塊，下股踏面頂部出現(xiàn)連續(xù)麻點(diǎn)，逐漸發(fā)展為剝落掉塊。影響車(chē)輪與鋼軌的接觸輪關(guān)系，增加了摩擦力，影響列車(chē)通過(guò)時(shí)的平順性和安全性，同時(shí)降低了鋼軌的使用壽命，增加了鐵路運(yùn)營(yíng)單位運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。鋼軌打磨主要作用是用來(lái)消除鋼軌的魚(yú)鱗紋波形磨耗以及沖擊磨耗等因素對(duì)鋼軌壽命的負(fù)面影響。經(jīng)過(guò)大量的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，都證明了采用鋼軌打磨這種措施的實(shí)用性和可靠性。

3　鋼軌打磨車(chē)的發(fā)展

20世紀(jì)50年代，隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各國(guó)都大量興建鐵路的同時(shí)，由于運(yùn)量大幅增加，鋼軌的魚(yú)鱗紋形磨耗也隨之增加，造成鐵路軌道和機(jī)車(chē)車(chē)輛輪對(duì)受損。60年代，瑞士Speno公司制造了第一列鋼軌打磨車(chē)，帶來(lái)了很好的效果，隨后美國(guó)的Lo?ram公司也相繼生產(chǎn)。加拿大、澳大利亞及西歐一些國(guó)家分別購(gòu)置這類(lèi)列車(chē)對(duì)鋼軌進(jìn)行定期打磨。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用愈顯突出，進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)鐵路進(jìn)入了大發(fā)展的快車(chē)道，伴隨著六次大面積提速，鐵路的技術(shù)裝備和管理水平已進(jìn)入世界前列，鐵路線(xiàn)路維修也進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代。但是我國(guó)鋼軌維修設(shè)備水平和鋼軌打磨技術(shù)曾遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西歐、日本等鐵路發(fā)達(dá)國(guó)家，到1989年才引進(jìn)第一列由瑞士Speno公司生產(chǎn)的URR48-4型48頭干線(xiàn)鋼軌打磨車(chē)。20世紀(jì)90年代，引進(jìn)美國(guó)HTT公司技術(shù)，生產(chǎn)了PGM-48型48頭鋼軌打磨列車(chē)；“十一五”期間分別引進(jìn)Speno公司和HTT公司技術(shù)，成功研制了代表世界先進(jìn)技術(shù)的GMC96B和GMC96X型96頭鋼軌打磨車(chē)。至此，我國(guó)鋼軌打磨列車(chē)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

4　國(guó)內(nèi)重載鐵路鋼軌打磨情況

大秦線(xiàn)自2007年以來(lái)，利用集中修天窗按最佳鋼軌輪廓面形狀對(duì)鋼軌實(shí)施全面打磨。重車(chē)線(xiàn)每年進(jìn)行2次全覆蓋性打磨（1200多公里），改善了軌面狀態(tài)，有效抑制了滾動(dòng)接觸疲勞傷損的發(fā)展，最大限度的改善了鋼軌使用狀態(tài)。

2006年開(kāi)始，朔黃鐵路開(kāi)始實(shí)施了鋼軌打磨技術(shù)的系統(tǒng)試驗(yàn)研究，試驗(yàn)曲線(xiàn)在鋼軌型面改進(jìn)后，圓曲線(xiàn)段外側(cè)鋼軌磨耗量平均值較曲線(xiàn)的歷史磨耗狀況降低了30%-40%，現(xiàn)朔黃鐵路每年安排一次全面打磨。

神朔鐵路近年來(lái)每年均安排一次全面鋼軌打磨，并對(duì)小半徑曲線(xiàn)進(jìn)行加強(qiáng)打磨。

5　大準(zhǔn)鐵路鋼軌打磨研究

2011至2015年，大準(zhǔn)鐵路公司開(kāi)始實(shí)施了鋼軌打磨技術(shù)的試驗(yàn)性研究，重點(diǎn)放在了鋼軌打磨周期及鋼軌打磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定。具體實(shí)施過(guò)程為：選取大準(zhǔn)線(xiàn)K19+050.30-K19+380.89、K21+ 785.99-K22+262.66兩條曲線(xiàn)（半徑400m，超高100mm，緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)90m）為鋼軌磨耗試驗(yàn)曲線(xiàn)，根據(jù)通過(guò)總重的分析，對(duì)試驗(yàn)曲線(xiàn)外軌和內(nèi)軌表面魚(yú)鱗紋剝落傷損掉塊及麻點(diǎn)進(jìn)行磨耗跟蹤測(cè)量和定期鋼軌取樣（含新?lián)Q入軌）。觀測(cè)和取樣時(shí)間按總通過(guò)總重區(qū)分，分別是新軌上線(xiàn)、通過(guò)總重15 MGT、35MGT、105MGT、135MGT、250MGT。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，在累計(jì)通過(guò)總重在15MGT以下時(shí)，外軌內(nèi)側(cè)出現(xiàn)魚(yú)鱗紋剝落傷損，內(nèi)軌未見(jiàn)魚(yú)鱗紋傷損，并且隨著通過(guò)總重的進(jìn)一步增大，魚(yú)鱗紋剝落傷損迅速加長(zhǎng)加深，沿著軌頭向內(nèi)部發(fā)展，當(dāng)累積通過(guò)總重達(dá)到100MGT時(shí)，裂紋發(fā)展至最長(zhǎng)和最深，并且裂紋快速向表面各角度發(fā)展，形成“弧形”傷損裂紋，當(dāng)累積通過(guò)總重達(dá)到105MGT-250MGT時(shí)，魚(yú)鱗紋剝落傷損在表面擴(kuò)展，并互相貫通，形成嚴(yán)重的軌面剝離掉塊，當(dāng)累積通過(guò)總重達(dá)到250MGT后，魚(yú)鱗紋剝落傷損逐漸被壓緊、磨損。

依據(jù)對(duì)試驗(yàn)曲線(xiàn)鋼軌傷損深度的分析，鋼軌?mèng)~鱗紋剝落傷損位置是鋼軌垂直磨耗的測(cè)量點(diǎn)，在累積通過(guò)總重105 MGT內(nèi)時(shí)，外軌裂紋平穩(wěn)發(fā)展，內(nèi)軌裂紋呈向下變化趨勢(shì)，外軌裂紋深度平均為1.4mm，內(nèi)軌裂紋平均為0.7mm。當(dāng)累積通過(guò)總重在105MGT，如每隔30MGT進(jìn)行一次預(yù)防性打磨，則大準(zhǔn)鐵路鋼軌預(yù)防性打磨每年進(jìn)行2次，每次預(yù)防性打磨打磨量為曲線(xiàn)外軌0.4mm，內(nèi)軌0.3mm；如按20MGT周期計(jì)算，則大準(zhǔn)鐵路鋼軌預(yù)防性打磨每年進(jìn)行3次，每次預(yù)防性打磨打磨量為曲線(xiàn)外軌0.3mm，內(nèi)軌0.2mm。

結(jié)論：據(jù)此可以說(shuō)明大準(zhǔn)線(xiàn)重載鐵路曲線(xiàn)地段（半徑400以下）鋼軌打磨周期：（1）新軌預(yù)防性打磨：打磨量0.4-0.3mm；（2）周期性預(yù)打磨：每隔20MGT-30MGT進(jìn)行，打磨量0.3-0.2mm；（3）修理性打磨：每隔105MGT實(shí)施，打磨量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際鋼軌傷損、肥邊、輪廓及磨耗情況決定。

6　總結(jié)

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究提出了適合大準(zhǔn)重載鐵路的鋼軌打磨周期和打磨標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)有計(jì)劃的安排預(yù)防性打磨和修理性打磨。對(duì)新鋪設(shè)的鋼軌進(jìn)行預(yù)防性打磨，消除脫碳層，可以減緩曲線(xiàn)鋼軌踏面壓潰、剝離裂紋和淺層狀剝離掉塊傷損的出現(xiàn)。對(duì)于已產(chǎn)生剝離裂紋的鋼軌進(jìn)行修理性打磨，阻止裂紋向深度方向擴(kuò)展，以延緩剝離裂紋傷損的產(chǎn)生和發(fā)展，可以有效的延長(zhǎng)鋼軌線(xiàn)上使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]王旭榮，大秦鐵路鋼軌使用壽命和延長(zhǎng)措施研究[J].《中國(guó)鐵路》2011年06期.

[2]薛繼連、賈晉中等，朔黃重載鐵路延長(zhǎng)鋼軌使用壽命技術(shù)措施.《發(fā)展重載運(yùn)輸技術(shù)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)——鐵路重載運(yùn)輸貨車(chē)暨工務(wù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集（工務(wù)部分）》2011年.

[3]金學(xué)松.鋼軌打磨技術(shù)研究進(jìn)展[J].《西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)》2010年1期.

[4]劉月明，李建勇等.鋼軌打磨技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2014（4）.

[5]賈晉中，司道林.朔黃鐵路小半徑曲線(xiàn)軌道鋼軌打磨目標(biāo)型面研究[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2014.