铁路钢轨打磨的几种模式及效果评价

2015-03-18赵晓东刘燕明宋卫华刘海娥

郑州铁路职业技术学院学报 2015年4期

赵晓东，刘燕明，宋卫华，刘海娥，郑松

(1.郑州铁路职业技术学院，河南郑州 450052;2.郑州铁路局郑州工务机械段，河南郑州 450052)

铁道线路就其实质而言在于为列车提供一个连续的弹性基础，保证列车运行平稳和快速。铁道线路的状态可从轨面条件，轨头几何形状，线路偏差，纵断面和横断面构造参数及质量、刚度、阻尼等五个方面来衡量。其中，轨面直接与车轮接触，其状态的优劣对轮轨间的振动具有较大影响。钢轨打磨是以去除材料的方式对钢轨表面进行修复，通过改变钢轨纵、横断面的状态，达到改善列车运行平稳性，延长钢轨使用寿命的目的。

我国铁路目前使用的钢轨打磨列车主要是美国Harsco 公司，瑞士SPINO 公司和昆明机械厂、宝鸡机械厂与它们合作生产的产品。车型不同，打磨模式有差异，但打磨技术工艺基本相同，均适用于高速、重载、客货混跑的既有线。

1 既有线钢轨的打磨方法

1.1 预防性打磨

此方法又称外形打磨，主要用于新更换或状态较好钢轨的打磨。打磨目的有三个:(1)消除钢轨顶面初始不平顺，改善轮轨关系，提高运行平稳性和舒适性;(2)通过将轨头打磨成各种形状以改善轮轨接触状态从而控制病害的发生和发展;(3)消除钢轨表面出现的细微裂纹等缺陷，防止裂纹的进一步发展。

采用此种打磨方法的作业周期一般较短，钢轨切削量为0.1～0.2 mm。

我国目前普遍采用新轨预打磨的方式，对新铺设线路进行钢轨打磨，消除钢轨表面初始不平顺，表面脱碳层和铺设时造成的擦伤、划痕，调整轮轨接触面光带的位置和宽度等。

1.2 修复性打磨

此方法又称表面打磨，主要用于山区小半径曲线波磨严重等状态较差的钢轨，其目的在于控制和清除轨面波纹、轨头塌落、焊接不平顺、磨耗、钢轨塑性变形、轨头烧伤、高低不平、接头错位等钢轨表面已有缺陷。此打磨方法一般是在钢轨出现病害之后使用，钢轨切削量较大。

2 常用打磨模式

自2006 年铁路大提速至今，针对时速200 km 及以上线路的高速、重载、客货混跑的特点，制定了相应的打磨方案和检测标准，有近20 种打磨模式。现结合图1，介绍几种常用的打磨模式。

图1 打磨砂轮角度分配图

图1 中的GAUGE(+)表示钢轨内侧(轨距角一侧)，FIELD(-)表示钢轨外侧。0°至45°表示从轨道中心线到偏向钢轨内侧45°范围，这也是打磨车的打磨单元向内侧偏转的角度范围。0°至-45°表示从轨道中心线到钢轨外侧45°范围，是打磨车的打磨单元向外侧偏转的角度范围。

2.1 消除肥边模式

24 个砂轮全部为45°，主要用于直线和曲线下股较大肥边的切削。用此模式打磨后，由于棱角比较突出，须用消除鱼鳞纹模式进行修复，以确保打磨后钢轨内侧弧度圆滑。

2.2 消除鱼鳞纹模式

单侧24 个打磨单元均匀分布在20°至45°范围内，主要用于打磨掉轨距角范围内轨面较高的部分(见图2)。打磨后，轨距角范围内不再与车轮发生接触，一方面使光带趋向轨道中心线，另一方面也消除了轨距角范围内的接触应力，预防和消除了鱼鳞伤的发生及发展。

图2 轨距角打磨后钢轨断面

2.3 消除波磨模式

从16°至-9°均匀分布24 个砂轮，此模式可以消除钢轨顶面一定量的波磨，改善车轮踏面和钢轨的接触，在钢轨顶面中心形成25～30 mm 宽的光带，减缓了列车的蛇行运动。对钢轨顶面进行抛光，使打磨后的钢轨顶面粗糙度不大于6.3 μm。

2.4 外侧打磨模式

24 个打磨单元分布在-20°至-35°之间，主要是针对垂直磨耗较严重、光带变宽的钢轨进行打磨。打磨后光带居中，同时宽度不超过30 mm。实际应用中，可以根据钢轨状况随时对打磨单元进行角度调整。当钢轨外侧的切削量不需要很大时，可调整部分打磨单元到内侧配合消除鱼鳞纹模式进行轨距角的打磨校正，以消除打磨肥边后形成的棱角。

此外，对于道岔钢轨的打磨，可根据钢轨病害情况有选择地采用表1 中的模式。模式2、3、4、5、7 和10 覆盖了钢轨顶面的各个角度，可视每组道岔钢轨的具体情况确定采用某个模式的数量;模式9 的角度主要是考虑轨底坡1∶40 的存在，为改善轮轨接触，在钢轨顶面中心形成25～30 mm 宽的光带而设定的，其所有打磨砂轮均分布在-1.5°。