鋼軌快速打磨車與傳統(tǒng)打磨車的比較及結(jié)合方法①

王世海

摘 ? 要：鐵道鋼軌在日常維護(hù)中需要對其進(jìn)行打磨，打磨車是其中用到的重要工具。隨著鋼軌維護(hù)理念以及鋼軌維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，鋼軌快速打磨車應(yīng)運(yùn)而生。本文結(jié)合快速打磨車及傳統(tǒng)打磨車的應(yīng)用情況，從打磨理念、打磨特點(diǎn)和打磨效果三個(gè)方面對鋼軌快速打磨車與傳統(tǒng)磨車進(jìn)行了對比分析，重點(diǎn)分析了兩種類型打磨車的結(jié)合使用方法，以求達(dá)到鋼軌最優(yōu)的維護(hù)效果和最低的維護(hù)成本。

關(guān)鍵詞：快速打磨車 ?傳統(tǒng)打磨車 ?鐵道鋼軌 ?維護(hù)

中圖分類號：U213 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0097-02

打磨是鋼軌病害預(yù)防和修理的有效手段。通過打磨可修復(fù)或減輕軌面?zhèn)麚p，預(yù)防接觸疲勞、波磨等病害的產(chǎn)生，有效改善輪軌匹配關(guān)系，提高列車運(yùn)行品質(zhì)，延長鋼軌使用壽命[1]。鐵路鋼軌打磨分為預(yù)打磨、預(yù)防性打磨和修理性打磨。預(yù)打磨是對鋪設(shè)上道的新鋼軌的打磨，目的是去除軌面脫碳層，消除鋼軌在生產(chǎn)、焊接、運(yùn)輸和施工過程中產(chǎn)生的表面缺陷，優(yōu)化軌頭廓形，改善焊接接頭平順性。預(yù)防性打磨是對鋼軌進(jìn)行的周期性打磨，目的是預(yù)防滾動(dòng)接觸疲勞、波浪（波紋）磨耗等病害的產(chǎn)生。修理性打磨是對已產(chǎn)生病害鋼軌的打磨，目的是修正軌頭廓形，消除滾動(dòng)接觸疲勞裂紋、波浪（波紋）磨耗及擦傷等病害[2]。

以往國內(nèi)鐵路的打磨方式主要以修理性打磨為主，而國外鐵路打磨方式已經(jīng)從以修理性打磨為主轉(zhuǎn)換為以預(yù)防性打磨為主，符合“鋼軌保養(yǎng)從被動(dòng)地采用修理性打磨為主，到主動(dòng)地采用預(yù)防性打磨為主”的國際理念。修理性打磨，主要是在鋼軌產(chǎn)生病害的中期或后期，采用大打磨量的方式來消除病害，打磨量根據(jù)病害的嚴(yán)重程度來制定，該方式要消耗更多的鋼軌材料，甚至是要打磨掉良好區(qū)段的鋼軌材料，才能保證整條線路的平順性。而預(yù)防性打磨，主要是在新鋼軌鋪設(shè)之后通車之前，采用小打磨量打磨，能很好去除鋼軌表面的原始病害，且可避免打磨時(shí)鋼軌材料浪費(fèi)的情況，從而達(dá)到更好的延長鋼軌使用壽命的目的。

鐵道鋼軌的使用壽命和綜合使用成本與其日常的維護(hù)存在緊密聯(lián)系，鋼軌延長使用壽命、降低綜合使用成本的關(guān)鍵在于是否在病害發(fā)展前或初期得到及時(shí)的維護(hù)。

1 ?鋼軌快速打磨車與傳統(tǒng)打磨車對比

1.1 打磨的理念對比

鋼軌快速打磨其理念是進(jìn)行主動(dòng)介入，是當(dāng)前國際公認(rèn)的長期保養(yǎng)理念的最重要最主要的手段之一。對軌道進(jìn)行保養(yǎng)，通過快速打磨去除滾動(dòng)接觸疲勞層，無需很大的鋼軌打磨量，一般在0.1～0.2mm之間，這樣不需要太大的打磨量就能起到延長鋼軌壽命的作用，是最經(jīng)濟(jì)最有效的辦法。

傳統(tǒng)打磨方式是針對軌道在線路運(yùn)營一定時(shí)間或周期后，鋼軌的頂面和內(nèi)側(cè)會(huì)發(fā)生磨損，形成疲勞層容易產(chǎn)生裂紋、不平順、掉塊等病害進(jìn)行的被動(dòng)消除，為保持鋼軌表面及廓形，不改變輪軌關(guān)系的要求下，必然需要打磨大量的鋼軌材質(zhì)。此種打磨方式保養(yǎng)費(fèi)用高、作業(yè)量大、材料浪費(fèi)、鋼軌壽命減短。

綜上所述，鋼軌傷損越嚴(yán)重，則需打磨量越大，作業(yè)量越大，難度越大，鋼軌壽命減短，維護(hù)成本增加。故打磨鋼軌好比是“治牙病”，最好的方式是預(yù)防“牙病”，在牙齒沒有問題時(shí)就進(jìn)行保養(yǎng)，經(jīng)常刷牙，有效地預(yù)防牙病。對于鋼軌而言，即定期的對鋼軌進(jìn)行預(yù)防打磨，將病害完全消滅在萌芽期。而當(dāng)“牙病”發(fā)展成蛀牙、壞牙，此時(shí)不得不對牙齒進(jìn)行修復(fù)甚至拔除，病人不僅遭受治牙痛苦，還得花費(fèi)更多的錢，這就相當(dāng)于使用傳統(tǒng)打磨方式打磨鋼軌。

1.2 打磨特點(diǎn)對比

傳統(tǒng)打磨車的打磨磨石各自單獨(dú)的作用于鋼軌表面上，相當(dāng)于一個(gè)磨石一個(gè)點(diǎn)，在打磨過程中若是打磨速度過快會(huì)導(dǎo)致磨石調(diào)整時(shí)打磨誤差加大，從而增大波磨產(chǎn)生的可能性。而鋼軌快速打磨車打磨磨石是由多個(gè)磨石組成的磨石組，磨石組形成一個(gè)平滑面作用于鋼軌頂面，該結(jié)構(gòu)不允許單獨(dú)調(diào)整單個(gè)磨石的位置，相當(dāng)于一塊磨石作用于鋼軌上沿行車方向?qū)︿撥夁M(jìn)行磨削，這樣磨削過程中就能很好的避免波磨的產(chǎn)生。

也就是說，傳統(tǒng)打磨更像單點(diǎn)打磨，對車輛要求、速度要求和操作要求高，可能產(chǎn)生人為波磨。快速打磨車因?yàn)樵O(shè)計(jì)原因，多個(gè)磨石組成一個(gè)打磨面，像一把銼刀，可極大消除表面波磨，增加鋼軌表面平直度。

1.3 打磨效果特點(diǎn)

（1）打磨機(jī)理對比。傳統(tǒng)打磨由于存在不連續(xù)性，會(huì)出現(xiàn)波磨現(xiàn)象，即被打磨面的平直度不是很好。而由于快速打磨車上打磨石分布的特點(diǎn)，在打磨作業(yè)后不產(chǎn)生橫斷面，被打磨的面會(huì)出現(xiàn)平滑過渡，平直度與傳統(tǒng)打磨方式相比較而言得到了很大程度的改善。

（2）打磨后噪聲對比。鋼軌經(jīng)過傳統(tǒng)打磨方式進(jìn)行打磨后，鋼軌表面可會(huì)出現(xiàn)波磨問題，導(dǎo)致列車行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較大的噪音。而經(jīng)過快速打磨車打磨后的鋼軌表面平整度和光滑度都得到了很大程度的優(yōu)化，因此列車在上面行駛時(shí)噪音問題也得到了顯著改善。

（3）清潔性。無論是傳統(tǒng)打磨還是快速打磨，打磨車在作業(yè)過程中都會(huì)產(chǎn)生大量粉塵、煙塵，特別是在隧道內(nèi)作業(yè)時(shí)環(huán)境更加惡劣。傳統(tǒng)打磨車由于打磨方式?jīng)Q定了集塵裝置不易對打磨粉塵進(jìn)行回收，通常情況下，利用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行打磨之后還需要對軌道進(jìn)行人工清潔處理，而快速打磨車在打磨時(shí)車上的集塵裝置能很好對產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行回收。實(shí)踐表明，快速打磨車打磨粉塵的回收率可以達(dá)到90%以上，因此通過快速打磨方式進(jìn)行打磨后的軌道清潔度良好，不需要人工進(jìn)行進(jìn)一步處理。另外，傳統(tǒng)打磨方式在打磨時(shí)火花四濺，可能會(huì)對布線造成損壞，而快速打磨車上設(shè)置了防護(hù)板，能有效的收集打磨過程中出現(xiàn)的火花，使火花不會(huì)到處飛濺，從而對布線進(jìn)行保護(hù)。

（4）打磨效率和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)打磨車打磨速度在5～15km/h范圍內(nèi)，快速打磨車的打磨速度可以高達(dá)80km/h，與市場上使用較多的GMC-96傳統(tǒng)鋼軌打磨車對比，快速打磨車打磨完成率快速打磨車是傳統(tǒng)打磨車單位打磨量的3倍以上。穩(wěn)定性方面，經(jīng)應(yīng)用證明，每臺快速打磨車平均每年打磨完成6000km以上（打磨量0.1mm），年天窗點(diǎn)200個(gè)左右，且設(shè)備穩(wěn)定，打磨車保持打磨作業(yè)零事故、零誤點(diǎn)、零延點(diǎn)以及零取消點(diǎn)的優(yōu)異成績。

（5）使用成本。鋼軌快速打磨車通常需要6～8名運(yùn)營人員，可保證打磨連續(xù)作業(yè)，一般平均分為兩班，一班負(fù)責(zé)作業(yè)，另一班負(fù)責(zé)維保。由于獨(dú)特高效的吸塵設(shè)計(jì)，打磨后，無需額外人力清理軌道，大大減少人力成本。另外備件消耗與傳統(tǒng)打磨車相比較而言也要低很多。

2 ?快速打磨車與傳統(tǒng)磨車的結(jié)合使用

我國國家鐵路部門頒布的相關(guān)文件中對鋼軌的打磨進(jìn)行了分類，第一類為預(yù)打磨，這種打磨方式主要針對新鋪設(shè)的軌道路線，在正式開通之前需要對軌道進(jìn)行打磨，這種類型的打磨方式需要打磨的軌道區(qū)間非常大;第二類為預(yù)防性打磨，這種類型的打磨方式需要打磨的軌道線路區(qū)間也非常大;第三類為修復(fù)性打磨，這種打磨方式需要打磨的鋼軌線路區(qū)間相對較小，但打磨量很大。

從延長鋼軌壽命和經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，針對鋼軌進(jìn)行打磨時(shí)，需要充分利用兩種打磨車的特點(diǎn)，取長補(bǔ)短，互相匹配使用，制定線路養(yǎng)護(hù)的高效方案。對于第一類預(yù)打磨和第二類預(yù)防性打磨，這兩類打磨方式需要處理的鋼軌區(qū)間非常大，如果使用傳統(tǒng)打磨車進(jìn)行打磨，效率會(huì)非常低，且會(huì)對鋼軌線路的正常運(yùn)行造成影響。而鋼軌快速打磨車打磨效率要高得多，利用快速打磨車進(jìn)行打磨不需開“天窗”，直接編入列車組運(yùn)行，降低時(shí)間成本，其主要優(yōu)勢有：（1）以最小的打磨量，達(dá)到預(yù)防性效果，避免不必要的材料浪費(fèi)，延長鋼軌使用壽命;（2）快速打磨因每次打磨量少，不改變鋼軌原有廓形，避免了鋼軌打磨后對行車的影響;（3）提前介入式的預(yù)防性保養(yǎng)，使得鋼軌長期處于健康狀態(tài)，使行車安全和舒適度得以保證，避免了病害發(fā)展嚴(yán)重后需要更多成本修理的窘境?？傊?，預(yù)防性保養(yǎng)以提前介入和長期保養(yǎng)理念來保證線路的健康和安全性，并能盡可能地延長鋼軌壽命。

對于第三類修復(fù)性打磨則通常采用傳統(tǒng)打磨車（打磨方案中制定的打磨量超過0.3mm以上損傷處理一般需要使用傳統(tǒng)打磨車來打磨）進(jìn)行處理。此時(shí)由于鋼軌病損較大，需要較大的打磨量才能將病損消除。然而，傳統(tǒng)打磨車打磨后會(huì)在鋼軌表面遺留縱向不平順、橫向多面型斷面的問題，因此采用傳統(tǒng)打磨車打磨后可再次使用快速打磨車做進(jìn)一步優(yōu)化打磨處理，來消除傳統(tǒng)打磨車遺留的不良問題，使鋼軌得到最大效率的維護(hù)。

快速打磨車與傳統(tǒng)打磨車各自都有其優(yōu)勢，在針對鋼軌進(jìn)行打磨時(shí)，通過兩種打磨車的配合，使得全線線路的保養(yǎng)得到無縫銜接，大大降低保養(yǎng)成本，提高鋼軌保養(yǎng)效率。在德國，對線路進(jìn)行病害消除后，使用快速打磨車進(jìn)行預(yù)防性打磨，根據(jù)打磨周期制定打磨遍數(shù)，達(dá)到全線無病害的標(biāo)準(zhǔn)，一般6～7年的預(yù)防性打磨后，再采用傳統(tǒng)打磨車進(jìn)行廓形修理一遍。而在我國，目前成立了專門的課題進(jìn)行預(yù)防性打磨的打磨周期研究，將傳統(tǒng)打磨車的預(yù)防性打磨改為快速打磨車打磨，將傳統(tǒng)打磨車的打磨周期計(jì)劃初步從兩年一遍，改為四年一遍，逐步延長傳統(tǒng)打磨車的打磨頻率。

總體而言，在對鋼軌進(jìn)行打磨時(shí)，針對不同區(qū)段需要區(qū)別對待，采取不同的打磨模式。有必要建立打磨和測量管理數(shù)據(jù)庫，通過分析打磨時(shí)對病害的處理過程，對鋼軌病害和廓形數(shù)據(jù)信息量進(jìn)行不斷擴(kuò)充，積累一定數(shù)據(jù)，可長期用于指導(dǎo)和選擇打磨模式，盡量減少打磨過程中的“過維護(hù)”和“欠維護(hù)”等情況的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性打磨的最佳效果，使得經(jīng)濟(jì)效益和維護(hù)質(zhì)量上得到優(yōu)化。

3 ?結(jié)語

鋼軌快速打磨車和傳統(tǒng)打磨車各有所長，分別適用于不同的應(yīng)用場景。因此在具體應(yīng)用過程中需要綜合考慮兩種打磨車的特點(diǎn)，將兩者進(jìn)行結(jié)合使用，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，確定鋼軌維護(hù)的最優(yōu)組合方案。通過這種靈活的結(jié)合方式，能夠大大降低使用成本，在最大程度上提升鋼軌維護(hù)效果，延長鋼軌使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 周坤，王文健，劉啟躍，等.鋼軌打磨機(jī)理研究進(jìn)展及展望[J].中國機(jī)械工程，2019，30（3）：284-294.

[2] 楊永飛.鋼軌打磨技術(shù)在地鐵線路維護(hù)工作中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2016，23（6）：79-80.

[3] 楊國強(qiáng)，袁寶明，任虎，等.鐵路線路施工中的鋼軌打磨技術(shù)研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（22）：85-86.