高速铁路道岔打磨技术方案探讨

顾建华

(1.武汉大学经济与管理学院，湖北 武汉 430072;2.广州大型养路机械运用检修段，广东广州 511486)

经过50多年的经验积累，铁路专家普遍认同钢轨打磨具有延长钢轨轨道的寿命、延长轨道加工周期、改善车辆运行平稳性、减少噪音等［1］优点。钢轨打磨可以实现纠正和减少钢轨顶面损伤、制造连续无缝钢轨断面、调整轨头断面等目的。

DM-21是从美国引进的新型打磨设备［2］。该车一共有20个磨头，在打磨的过程中，针对钢轨磨耗的类型，进行有针对性地打磨，各个磨头偏转到设定的位置，设定行车速度、打磨功率和打磨角度，把钢轨打磨成有利于行车的各个钢轨横断面和纵断面。在打磨过程中，根据钢轨实际病害情况，如钢轨肥边严重，磨石角度应该侧重于内侧区［3］;轨面波磨较严重，磨石角度应针对轨面角度来设置等，正确的打磨角度能更有效地修复钢轨［4］，因此，打磨模式的选择极其重要。

1 高速铁路道岔问题调查和分析

1.1 道岔问题调查

1.1.1 武广客运专线道岔情况

武广客运专线正线使用的是德国BWG公司动态轨距优化转辙器道岔，道岔进口轨部分(动态轨距优化转辙器和可动心辙叉心)光带情况良好，道岔国产轨部分(基本轨)光带宽度在30～50 mm左右，且光带分布不均匀，顶面和内侧都有光带，形成两个接触点。光带和廓形情况如图1和图2。

图1 BWG进口轨光带良好

图2 国产轨部分光带不集中

1.1.2 海南东环线和广珠城际铁路道岔情况

海南东环线和广珠城际铁路正线使用的是客运专线60 kg/m钢轨18号国产可动心道岔，道岔转辙器部分未采用动态轨距优化技术，光带宽度同样在30～50 mm左右，且光带分布不均匀，情况与BWG道岔的国产轨部分相同。

1.1.3 杭深线道岔情况

杭深线正线使用的是客运专线60 kg/m钢轨18号国产可动心道岔，道岔转辙器部分未采用动态轨距优化技术，道岔存在的光带方面的病害可以归纳为光带严重偏内、光带偏内、光带严重偏外、光带偏外、光带过宽、尖轨宽度＜15 mm处受力、岔后U型宽钢轨双光带左右不对称7种。而这几种病害，光带偏内和光带过宽是最普遍存在的问题。

1.2 原因分析

针对现场调查情况，经过专家和现场维护人员的分析，出现这种情况有以下原因。

1)德国BWG公司动态轨距优化转辙器道岔中，动态轨距优化转辙器和可动心辙叉心是进口轨，基本轨是国产轨，左右股钢轨、前后段钢轨交替使用国产轨和进口轨，造成道岔部位轮轨接触关系非常复杂，光带出现“蛇行”变化。

2)正线钢轨使用前进行过一次预打磨，上道后又进行了一次全线打磨，而道岔及前后300 m渡线一直未安排打磨施工，造成了道岔区域的光带普遍向内侧扩散。

3)国产钢轨存在一定缺陷，部分地段轨冠不饱满，与高速动车组的车轮踏面不匹配，造成轮轨接触关系不良，光带过宽甚至双点接触。

4)杭深线道岔在通车前未进行预打磨，加上有砟道岔几何尺寸变化大，造成后期工务部门养护困难，不进行大机道岔打磨，病害难以根治。

2 道岔问题解决方案

2.1 解决方案的制定

为有效消除高速道岔存在的问题，提高道岔区域动车组运行品质，应在打磨作业时有针对性地采取不同的解决方案［5］。

1)优化打磨方式。打磨方式按现场调查和病害消除所需制定，每遍打磨施工完成后，与工务人员一起对作业后的打磨情况进行复检，并根据检查出的遗留问题调整打磨遍数和打磨方式，打磨遍数一般为15遍。

2)编制新的打磨模式。为了解决钢轨光带分布不匀问题，对出现的各类光带分布不均情况进行研究，重新编制 1#/11#，2#/12#，3#/13#，4#/14#，5#/15#，6#/16#，7#/17#，9#/19#等 16 种廓形打磨模式。根据现场调查资料，细化每日施工组织，根据钢轨实际状况对作业范围、模式组合进行调整，以达到最优的打磨效果。

2.2 解决方案实践运用

2.2.1 武广客运专线打磨模式

武广客运专线采用15遍廓形打磨模式，巡航速度设定为6 km/h，功率设定为65%(11 kW)。各遍打磨设计如下:

第一遍:采用5#/15#模式，15°～24°均匀分布8个磨头，针对15°～24°打磨是为了预防打磨后在此位置形成的突出棱角，避免内侧轮轨有接触，修整光带。

第二 ～ 四遍:采用 1#/11#，3#/13#，7#/17#模式，12°～42°均匀分布24个磨头，主要是针对12°～42°范围内有轮轨接触形成的光带，造成光带过宽偏向内侧。目的是消除内侧偏移的光带，在钢轨顶部形成20～30 mm光带，避免内侧轮轨有接触形成的蛇行运动。

第五遍:采用7#/17#模式，12°～19°均匀分布8个磨头，目的是修整轨形，避免顶部打磨后光带往内侧漂移。

第六遍:采用5#/15#模式，15°～24°均匀分布8个磨头，针对15°～24°打磨是为了预防打磨后在此位置形成的突出棱角，避免内侧轮轨有接触，修整光带。

第七 ～ 九遍:采用 1#/11#，3#/13#，7#/17#模式，12°～42°均匀分布24个磨头，主要是针对12°～42°范围内有轮轨接触形成的光带，造成光带过宽偏向内侧。目的是消除内侧偏移的光带，在钢轨顶部形成20～30 mm光带，避免内侧轮轨有接触形成的蛇行运动。

第十 ～ 十一遍:采用 7#/17#，9#/19#模式，4°～19°均匀分布16个磨头，目的是修整轨形，避免打磨后光带往内侧漂移。

第十二～十三遍:采用2#/12#模式打磨2遍，－6°～－14°均匀分布16个磨头，目的是修整轨形，避免打磨后光带往外侧漂移。

第十四～十五遍:采用4#/14#模式打磨2遍，－2°～－5°均匀分布16个磨头，目的是修整轨形，避免打磨后光带往外侧漂移。

2.2.2 海南东环线模式

海南东环线为250 km/h有砟轨道，采用客运专线60 kg/m钢轨18号可动心道岔，结合工程线实际情况，采用了预防性打磨与廓形打磨模式相结合的方式［6］。

2.2.3 广珠城际铁路打磨模式

广珠城际铁路为200 km/h无砟轨道，采用客运专线60 kg/m钢轨18号可动心道岔，使用武广客运专线15遍廓形打磨模式，作业效果与武广客运专线基本相同。

2.2.4 杭深线打磨模式

杭深线采用局部打磨和整体打磨相结合的方式，先对光带严重偏内、光带偏内、光带严重偏外、光带偏外、光带过宽、尖轨宽度＜15 mm处受力、岔后U型宽钢轨双光带左右不对称7种病害进行局部打磨，再对整副道岔进行14遍整体打磨，整体打磨的模式与武广最后2遍打磨模式基本相同，目的为修整轨形，确保光带位置居中，巡航速度设定为6 km/h，功率设定为65%(11 kW)。

3 打磨效果分析

1)武广客运专线打磨效果见图3，经检测，列车运行光带基本居中，蛇行现象基本消除，工务检查反映良好。通过武广客运专线打磨前后的效果对比发现，打磨后光带明显改进，但为了在顶部形成20～30 mm光带，廓形与标准廓形有所偏差，内外侧廓形均比标准廓形要磨耗多一点，在廓形图中可以非常清楚地看出来。

图3 武广客运专线打磨后效果

2)海南东环线打磨效果见图4。经道岔打磨后，只有联调联试的动车组运行，故轮轨接触关系需要一段时间的验证［7］，但为了在钢轨顶部形成20～30 mm光带，内外侧钢轨均要加强打磨，以保证光带不向钢轨两侧漂移，在打磨痕迹和廓形图中可以非常清楚地看出来。

3)广珠城际铁路打磨模式采用武广客运专线15遍廓形打磨模式，打磨痕迹和廓形图与武广客运专线基本相同。经道岔打磨后，因只有联调联试的动车组运行，故轮轨接触关系同样需要一段时间的验证。

4)杭深线道岔打磨后，光带宽度控制在12～15 mm，光带处于居中偏内的位置。通常速度越高、车辆越轻、钢轨材质越硬，则光带越窄，但由于材质硬度的问题收得太窄易变形，且很难保持。

图4 海南东环线打磨效果

4 结论

在实际调查分析的基础上，通过有针对性地制定不同钢轨打磨方案，改善了道岔区域的轨道不平顺、优化顶面波磨和轮轨接触关系;消灭了道岔区域的严重晃车病害;提高了动车通过时的舒适度，延长了钢轨的使用寿命。

［1］张未，GUIDAT A.预防性钢轨打磨的基本益处［J］.上海铁道科技，1997(3):47-49.

［2］曹岩.我国高速铁路用钢轨打磨列车选型及应用研究［J］.铁道标准设计，2011(8):31-34.

［3］宋旭.钢轨波形磨耗打磨工艺［J］.铁道建筑，1995(6):14-16.

［4］段剑峰.道岔综合打磨技术探讨［J］.铁道建筑，2008(11):75-76.

［5］胡海波，高亮.道岔打磨车在道岔不平顺病害整治中的应用［J］.铁道标准设计，2008(6):32-34.

［6］马良民.高速铁路钢轨打磨技术研究与应用［J］.铁道建筑，2011(5):114-116.

［7］周清跃，田常海，张银花，等.高速铁路钢轨打磨关键技术研究［J］.中国铁道科学，2012，33(2):66-70.