普速鐵路長大隧道鋼軌銑磨工藝技術(shù)

陳建華

（中國鐵路西安局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054）

0 引言

鋼軌是鐵路線路的重要組成部分，其輪廓尺寸和狀態(tài)是影響列車運行安全的關(guān)鍵因素之一[1]。列車運行中輪軌之間長期持續(xù)頻繁復(fù)雜的相互作用力，使得鋼軌表面產(chǎn)生魚鱗紋、肥邊以及波磨等病害，對列車運行的安全性、平穩(wěn)性和舒適性以及鋼軌探傷作業(yè)有很大影響[2]，特別是冬季氣溫變化較大時，鋼軌表面?zhèn)麚p發(fā)展迅速，嚴(yán)重影響列車的運行安全。因此，及時整治鋼軌表面病害、修復(fù)鋼軌輪廓已經(jīng)成為鐵路線路養(yǎng)護(hù)的重要工作。

鋼軌病害修復(fù)的傳統(tǒng)手段主要依靠鋼軌打磨消除鋼軌表面病害，改善鋼軌廓形。由于單遍打磨作業(yè)切削量?。ㄜ夗斨行膬H0.2 mm），每次都需要進(jìn)行多遍往返作業(yè)，效率低下，且打磨過程中產(chǎn)生的鐵屑粉塵嚴(yán)重污染環(huán)境[3]。受空間狹小、空氣流通差等因素制約，長大隧道內(nèi)鋼軌打磨車作業(yè)2 km左右時，周圍空氣溫度會急劇升高，鐵屑粉塵彌漫，鋼軌打磨車須停止作業(yè)并撤出隧道外冷卻，若繼續(xù)作業(yè)將造成發(fā)動機(jī)缸溫過高而自動熄火保護(hù)，且隧道內(nèi)打磨作業(yè)產(chǎn)生的粉塵消散時間較長（30～60 min）。因此，在有限的施工天窗內(nèi)，鋼軌打磨車的作業(yè)效率非常低下，且易對施工人員身體造成傷害。

鋼軌銑磨車是消除或減緩鋼軌表面病害、修復(fù)鋼軌輪廓的新型施工機(jī)械，通過若干組銑刀盤，采用成型銑削加鋼軌打磨方式消除或減緩鋼軌表面病害[4]，最高作業(yè)效率為1.8 km/h，單遍作業(yè)切削深度為0.1～1.5 mm，鋼軌內(nèi)側(cè)肥邊最大銑削量為3 mm，對于鋼軌表面擦傷、麻坑、內(nèi)側(cè)3 mm以下肥邊及較淺的魚鱗紋等病害，1遍作業(yè)即可消除，具有效率高、精度高、施工限制少、環(huán)境污染小等優(yōu)點。鋼軌銑磨車作業(yè)后，鋼軌輪廓尺寸、鋼軌表面平整度和光潔度都有很大改善。

1 西康線隧道鋼軌病害及修復(fù)

西康線全長267.49 km，是穿越秦嶺山脈、連接陜西省南北進(jìn)出四川省的主要通道，2002年單線建成通車，2013年二線建成通車。西康線75%以上的線路在秦嶺山脈中穿行，橋隧長度占線路總長的60%，是我國橋隧與線長比例較高的鐵路之一。西康下行線開通運營15年來，鋼軌病害發(fā)展迅速，主要病害為波磨（最大深度1.23 mm）、肥邊（最大4 mm）、鋼軌表面麻坑、掉塊和魚鱗紋等。

2017年10月，西康線集中修復(fù)期間，中國鐵路西安局集團(tuán)公司配屬的XM-1800型鋼軌銑磨車承擔(dān)了32.5 km的隧道內(nèi)鋼軌病害修復(fù)施工任務(wù)。針對西康線下行線隧道長、線路狀態(tài)較差、鋼軌病害較嚴(yán)重的情況采取如下措施：作業(yè)前，車組操作人員和工務(wù)段技術(shù)人員現(xiàn)場調(diào)查施工環(huán)境及鋼軌病害，利用鋼軌輪廓測量儀和波磨測量儀等，對作業(yè)區(qū)段鋼軌肥邊、波磨等病害進(jìn)行準(zhǔn)確測量，根據(jù)測量結(jié)果選擇切實可行的鋼軌銑磨工藝；作業(yè)中，安排人員在車前進(jìn)行鋼軌病害復(fù)核，標(biāo)注病害變化情況，并及時報告鋼軌銑磨操作人員，根據(jù)前方鋼軌病害變化情況及時調(diào)整相應(yīng)參數(shù)[5]，確保作業(yè)良好。

2 銑削技術(shù)工藝

2.1 鋼軌肥邊銑削技術(shù)

（1）針對3 mm以內(nèi)的肥邊，銑盤內(nèi)偏2～10 mm，切削量0.3～1.2 mm，功率10%～25%，作業(yè)速度0.5 km/h，作業(yè)1遍后消除；

（2）針對超過3 mm的肥邊，增加1遍銑磨作業(yè)，銑盤不偏移，切削量0.3～1.2 mm，功率25%～55%，作業(yè)速度0.7～1.2 km/h，作業(yè)2遍后消除[6]。

作業(yè)過程中，利用鋼軌輪廓檢測儀對作業(yè)前后的鋼軌輪廓進(jìn)行測量對比，結(jié)果見圖1（圖中紅色線條為實際鋼軌輪廓，藍(lán)色線條為60N鋼軌廓形）。對比銑削前后鋼軌輪廓可見，銑磨效果較為理想。

圖1 鋼軌肥邊銑削前后對比

2.2 鋼軌波磨銑削技術(shù)

針對1 mm以內(nèi)的波磨，切削量0.3～1.2 mm，功率 15%～55%， 速 度 0.5～1.2 km/h[7]， 作 業(yè) 1遍 后，使用鋼軌波磨測量儀對殘留波磨進(jìn)行測量，根據(jù)殘留量進(jìn)行第2遍作業(yè)，直到波磨殘留量控制在《鐵路線路修理規(guī)則》鋼軌打磨作業(yè)驗收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值之內(nèi)[8]。

在作業(yè)過程中，利用鋼軌波磨測量儀對作業(yè)前后的鋼軌波磨進(jìn)行檢測對比，結(jié)果見圖2。

圖2 鋼軌波磨銑削前后對比

2.3 鋼軌魚鱗紋銑削技術(shù)

在作業(yè)過程中，針對鋼軌魚鱗紋，切削量0.3～1.2 mm，功率20%～45%，作業(yè)速度0.5～1.3 km/h[9]。鋼軌銑削作業(yè)前后的效果對比見圖3。

圖3 鋼軌魚鱗紋銑削前后對比

通過對比，鋼軌銑磨作業(yè)能去除肥邊、波磨、表面擦傷、麻坑、點蝕及魚鱗紋等傷損，修復(fù)鋼軌輪廓，延緩鋼軌、表面波磨及魚鱗紋等病害的發(fā)展，延長了鋼軌的使用壽命[10]。銑磨作業(yè)前后鋼軌病害相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

表1 作業(yè)前后鋼軌病害數(shù)據(jù) mm

3 磨削技術(shù)工藝

3.1 磨削技術(shù)

在西康線鋼軌銑磨作業(yè)中，作業(yè)速度為0.7～1.0 km/h、銑削后線路較好的情況下，磨削作業(yè)效果較好。當(dāng)作業(yè)速度低于0.5 km/h、銑削后線路狀況不良的情況下，磨削作業(yè)效果不良。XM-1800型鋼軌銑磨車作業(yè)速度宜為0.5～1.5 km/h，磨削功率為11 kW。作業(yè)中要注意：

（1）更換新砂輪時，磨削功率初始設(shè)定為35 kW，待設(shè)備見到火花后，磨削功率調(diào)整到11 kW。

（2）作業(yè)速度可根據(jù)實際磨削情況在1～2 km/h進(jìn)行手動調(diào)整。

（3）可根據(jù)實際情況進(jìn)行手動調(diào)整，手動調(diào)整鍵在MCP面板上。

3.2 磨削連續(xù)性

砂輪的連續(xù)性一般，從作業(yè)司機(jī)室上的監(jiān)控畫面可以看出，右側(cè)砂輪磨削過程中火花較連續(xù)，左側(cè)砂輪磨削過程中火花斷續(xù)不連貫，磨削鋼軌頂面連續(xù)性較差。磨削作業(yè)后兩側(cè)鋼軌的頂面效果見圖4。

圖4 磨削鋼軌頂面效果

3.3 打磨砂輪壽命

新砂輪作業(yè)1.45 km，砂輪剩余40 mm；更換新砂輪后再次作業(yè)1.14 km，砂輪剩余約70 mm，現(xiàn)場統(tǒng)計得出：新砂輪可以作業(yè)約1.50 km。

4 結(jié)束語

鋼軌銑磨車是消除或減緩鋼軌表面病害、修復(fù)鋼軌輪廓的新型施工機(jī)械，通過成型銑削外加鋼軌打磨的方式消除或減緩鋼軌表面病害，具有作業(yè)效率高、精度高、施工限制少、環(huán)境污染小等優(yōu)點，作業(yè)后鋼軌輪廓尺寸、鋼軌表面平整度和光潔度都有很大提高，不僅能夠提升列車運行的平穩(wěn)性和安全性，而且降低了輪軌噪聲，提升了乘客的舒適度，適用于長大隧道內(nèi)鋼軌病害修理工作。