铁路线路施工中钢轨打磨技术探讨

王士杰

摘 要：铁路运输具有安全、经济、节能减排、全天候运输等特点，是国民经济发展的主要力量，是现代交通运输体系中的中流砥柱，在高科技的推动下，铁路运输向高速化方向不断发展。以京沪高速钢轨精调和打磨施工为例，钢轨作为铁路线路的主要组成部分，钢轨质量的好坏、钢轨面的平顺、钢轨与车轮的接触条件等对列车安全、高速、平稳地运行具有直接的影响。钢轨打磨技术可对铁路轨道进行维护，延长轨道的使用寿命，对保障铁路运输安全具有重要意义。

关键词：铁路线路施工；钢轨；打磨技术

前言

钢轨是京沪高铁线路的主要组成部件，为机车前进提供运行动力，直接承受着动车车轮给予的巨大压力，并将压力转移到轨道下的基础部分，因而在铁路线路施工过程中，钢轨必须保证给车轮提供最小的阻力和连续、平顺运行的滚动表面，钢轨打磨技术的重要性不言而喻。

1 钢轨打磨的重要意义

钢轨打磨对铁路安全运行和钢轨的使用寿命具有直接的影响，因而要提高钢轨的利用率，延长钢轨的使用寿命，不仅要注重钢轨的制造，而且要注意钢轨的维护。钢轨质量的高低对钢轨后期的维护具有重要影响，而钢轨打磨的好坏会影响钢轨的质量，在铁路线路施工中，钢轨的打磨可以有效防止钢轨波磨的出现，控制钢轨裂纹的扩宽、接触性疲劳和钢轨磨耗等，进行钢轨的打磨具有重要意义。（1）通过钢轨打磨消除钢轨表面的塑料变形层和微细裂纹，提高其抗疲劳性；（2）通过改善车轮与钢轨的接触条件，优化接触表面，减少车轮与钢轨的接触应力和车轮滚动中受到的阻力，不仅可降低钢轨的接触伤损和维修成本，而且保障了列车的安全运行；（3）通过将钢轨涂油与打磨结合，可有效改善钢轨性能，延长使用寿命，降低使用成本；（4）打磨可提高钢轨表面的平顺度，减小钢轨之间附加的动力及钢轨的伤损率，有效提高轨道的稳定性，降低运营成本；（5）降低列车运行中的震动和轮轨噪声，提高乘客的舒适性。

2 钢轨打磨技术

2.1 钢轨打磨类型

受自然因素和钢轨材料影响，钢轨在使用中不可避免会出现疲劳和磨损，长时间的疲劳和磨损最终将会使钢轨失效，钢轨的打磨可对钢轨进行有效维护，控制钢轨接触性疲劳和钢轨磨耗，降低铁路的运营成本。钢轨打磨技术主要有预防性和修理性打磨，其中预防性打磨主要针对的是状态较好的钢轨，是一次快速的打磨，对包括微裂纹的薄层可完全清除，提高钢轨顶面的平顺度，改善轮轨关系，延长钢轨的使用寿命，在开通运营前一般打磨3-4遍；修理性打磨主要针对的是状态较差的钢轨，打磨速度慢，需要反复进行，只能去除钢轨表面的波磨合伤损，深度裂纹不能去除，旨在恢复钢轨的标准断面，延长使用寿命，一般需要打磨5-10遍，此外打磨类型还有预备性打磨、病害型打磨、矫正型打磨等。根据打磨区域不同，打磨技术还可分为表面和外形打磨；根据打磨的目的不同，可分为预防性、保养性和校正性打磨三种。虽然打磨技术分为不同类型，各自的作用不同，但最终目的均是为了降低铁路运行成本，提高钢轨的使用周期，保障列车的行车安全与平稳。

2.2 钢轨打磨方式

不同的打磨技术其打磨方式也不同，例如预防性打磨要在缺陷形成之前对钢轨进行经常性的轻快打磨，根据线路使用情况将轨头打磨成不同形状，打磨速度一般保持在5-10km/h，深度在0.3mm左右，钢轨打磨轮廓面角度在负60度到正20度之间，打磨作业要在钢轨铺设完成15天后进行，工期不能超过15天，此外预打磨也包括在预防性打磨中。修理性打磨需要对钢轨进行反复打磨，消除钢轨已有的缺陷，恢复钢轨的轮廓形状，要求钢轨打磨列车保持较低的行驶速度。

2.3 钢轨打磨要求

在钢轨打磨过程中，对施工有几点要求：（1）打磨前要对易燃物品进行清除，尤其是轨道和道床附近，防止因打磨钢轨引起火灾；（2）道床清筛时，要先对运行的线路进行固定，再进行钢轨的打磨；（3）为保证钢轨打磨全面，打磨到轨距角，在打磨前要拆除钢轨护轨；（4）为保证打磨施工正常进行，在钢轨打磨前，要仔细检查会对正常打磨造成影响的轨距角和轨道地段，提前采取有效措施；（5）维护性打磨应控制在六遍打磨之内，修理性打磨则尽量控制在八遍以内，根据钢轨的实际受损程度决定钢轨的具体打磨次数；（6）最后要进行一次精细化的打磨，保证打磨之后钢轨的光洁度。

2.4 钢轨打磨的检验和验收

钢轨平直度的检验和验收主要利用专门的波磨尺或波磨检测系统；轨距角轨廓质量和打磨程度的检查使用便携式轮廓测试仪或轮廓检测系统；检查打磨廓面是否符合设计的要求，采用廓面仪；检查车轮行使光带宽度、是否严格居中，利用轨头廓面模板。

打磨质量的一些标准评价：所有钢轨打磨面的粗糙度需保持在12um以下；轨顶面的垂直方向平直度不超过0.2mm/1m；轨距角R30-R80处圆弧不得超过4mm，R80处不得超过7mm，R300处不得超过10mm；打磨区向非打磨区的过度要做到光滑没有台阶；轨头与轨面要达到浑然一体；钢轨轨面不能出现连续的发蓝带；车轮行走光带的宽度在20-30mm之间并且必须居中。

3 钢轨打磨技术的发展趋势

3.1 智能化发展

随着科技技术的进步，打磨技术向智能化方向进一步发展。当前钢轨维护过程中固定了打磨模式数目，打磨目标廓型主要通过打磨角度、打磨功率的微调来实现，单次打磨需打磨2-5遍才能满足铁路线路的维护需求，维护成本较高，智能化的打磨技术可以通过借助钢轨廓型的处理和测量系统，对比当前廓型和目标廓型存在的差异，打磨的执行参数、工具的布置即可自动生成，使得打磨快速、精准。关键技术主要有：钢轨廓型测量技术、数据处理技术，要求准确、快速的呈现钢轨打磨后的廓型，将当前廓型和目标廓型的差别量化；研究打磨的机理，建立打磨工艺的参数库，保证智能化系统自动生成的执行参数库安全可靠，防止发生意外和事故。

3.2 打磨信息集成化

打磨管理数据库集中体现了打磨作业信息的输入与输出，打磨管理主要包括钢轨维护中制定打磨计划、执行打磨方案和反馈打磨质量，而打磨数据库是一个统一的管理平台，它可以对打磨周期、策略及打磨的质量等问题进行统一协调。结合铁路线路的特征，对管理区域进行划分，坚持低成本、高效率的打磨原则，建立轨道维护、运营数据库，从而对打磨作业的实施进行系统地指导。

打磨管理数据库输入有可变因素与不变因素两种，需要不断检测钢轨的病害、分析打磨过程充实数据库信息，数据库中还可集成工程人员的工作经验，使得数据库的信息更加完善。当数据库完善至一定程度，即可通过信息的输出指导打磨方案的制定和策略的选择。

3.3 打磨装备柔性化

钢轨打磨理论研究使得打磨技术为铁路线路维护更好地服务，打磨装备将理论研究的成果具体呈现出来，特有路况以及线路的不同对打磨装备通用性的要求提出了挑战，而打磨装备柔性化的提高可以满足铁路轨道维护面临的新要求。

4 结束语

钢轨作为铁路线路的主要组成部分，对铁路轨道的安全性、使用寿命、运营成本等具有直接的影响。随着铁路技术高速化的发展，钢轨打磨技术的要求逐渐提高，既要在京沪高铁新开通线路前进行钢轨的预打磨，也在线路开通后进行预防性和修复性打磨，保证铁路线路的安全。

参考文献

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