钢轨打磨在重载铁路养护中的实践探讨

周杰神华准能大准铁路公司

钢轨打磨在重载铁路养护中的实践探讨

周杰
神华准能大准铁路公司

摘要：本文主要介绍了重载铁路钢轨打磨对于延长线路寿命，改善轨道状态的重要意义，结合其在大准铁路的应用，分析了重载铁路养护中使用钢轨打磨车进行打磨的必要性，相关技术标准等，并就大准铁路钢轨打磨车的打磨周期及标准进行初步探索等。

1　大准铁路历年钢轨伤损分类及原因

（表一）

从通过总重与伤轨数量对比看，2007年至2011年，随着累计通过总重的增加，钢轨伤损也在逐年增加，2008年累计通过总重比2007年增加93Mt，2009年累计通过总重比2008年增加103Mt，2010年累计通过总重比2009年增加108Mt，钢轨伤损数量2008年比2007年增加59根，2009年比2008年增加108根，2010年比2009年增加185根。2011年以后至2014年，随着九苏木至点岱沟双线的逐渐开通，钢轨伤损数量逐年下降，2012年比2011年减少116根，2013年比2012年减少107根，2014年比2013年减少91根。核伤、掉块、裂纹是钢轨伤损的主要类型，这三类伤损之和占钢轨伤损的82.6%。正线伤损占伤损总数的83.4%，曲线伤损占正线的75.0%，曲线半径R≤800m钢轨占伤损的62.1%。更换的伤轨下线时平均通过总重为：545Mt/根，其中400m≤R≤600m为459Mt、600m＜R≤800m为539Mt、R＞800m为637Mt。

2　钢轨打磨的必要性

作为铁路必不可少的一个组成部分，钢轨从开始使用就长期处于恶劣的环境中。由于列车的动力作用、自然环境和钢轨本身质量等原因，钢轨会产生肥边、裂纹、波磨掉块等伤损，在曲线地段，特别是小半径曲线地段，磨耗更为严重，当列车行进至曲线后，车体受牵引机车牵引向前运行，轨道迫使轮对转弯，形成车轮冲击轨道，迫使轨道变形。由于车轮对轨道的冲击，车轮和钢轨同时受到磨耗，当离心力、向心力不平衡时，更加剧了钢轨的磨耗，导至曲线上股内侧圆弧段至顶面三分之一处出现连续性鱼鳞纹剥落掉块，下股踏面顶部出现连续麻点，逐渐发展为剥落掉块。影响车轮与钢轨的接触轮关系，增加了摩擦力，影响列车通过时的平顺性和安全性，同时降低了钢轨的使用寿命，增加了铁路运营单位运营维护成本。钢轨打磨主要作用是用来消除钢轨的鱼鳞纹波形磨耗以及冲击磨耗等因素对钢轨寿命的负面影响。经过大量的理论分析和现场经验总结，都证明了采用钢轨打磨这种措施的实用性和可靠性。

3　钢轨打磨车的发展

20世纪50年代，随着世界各国经济的迅速发展，各国都大量兴建铁路的同时，由于运量大幅增加，钢轨的鱼鳞纹形磨耗也随之增加，造成铁路轨道和机车车辆轮对受损。60年代，瑞士Speno公司制造了第一列钢轨打磨车，带来了很好的效果，随后美国的Lo⁃ram公司也相继生产。加拿大、澳大利亚及西欧一些国家分别购置这类列车对钢轨进行定期打磨。

随着我国经济的快速发展，铁路在国民经济中的作用愈显突出，进入新世纪以来，我国铁路进入了大发展的快车道，伴随着六次大面积提速，铁路的技术装备和管理水平已进入世界前列，铁路线路维修也进入机械化时代。但是我国钢轨维修设备水平和钢轨打磨技术曾远远落后于西欧、日本等铁路发达国家，到1989年才引进第一列由瑞士Speno公司生产的URR48-4型48头干线钢轨打磨车。20世纪90年代，引进美国HTT公司技术，生产了PGM-48型48头钢轨打磨列车；“十一五”期间分别引进Speno公司和HTT公司技术，成功研制了代表世界先进技术的GMC96B和GMC96X型96头钢轨打磨车。至此，我国钢轨打磨列车达到了世界领先水平。

4　国内重载铁路钢轨打磨情况

大秦线自2007年以来，利用集中修天窗按最佳钢轨轮廓面形状对钢轨实施全面打磨。重车线每年进行2次全覆盖性打磨（1200多公里），改善了轨面状态，有效抑制了滚动接触疲劳伤损的发展，最大限度的改善了钢轨使用状态。

2006年开始，朔黄铁路开始实施了钢轨打磨技术的系统试验研究，试验曲线在钢轨型面改进后，圆曲线段外侧钢轨磨耗量平均值较曲线的历史磨耗状况降低了30%-40%，现朔黄铁路每年安排一次全面打磨。

神朔铁路近年来每年均安排一次全面钢轨打磨，并对小半径曲线进行加强打磨。

5　大准铁路钢轨打磨研究

2011至2015年，大准铁路公司开始实施了钢轨打磨技术的试验性研究，重点放在了钢轨打磨周期及钢轨打磨技术标准的确定。具体实施过程为：选取大准线K19+050.30-K19+380.89、K21+ 785.99-K22+262.66两条曲线（半径400m，超高100mm，缓和曲线长90m）为钢轨磨耗试验曲线，根据通过总重的分析，对试验曲线外轨和内轨表面鱼鳞纹剥落伤损掉块及麻点进行磨耗跟踪测量和定期钢轨取样（含新换入轨）。观测和取样时间按总通过总重区分，分别是新轨上线、通过总重15 MGT、35MGT、105MGT、135MGT、250MGT。

根据试验结果分析，在累计通过总重在15MGT以下时，外轨内侧出现鱼鳞纹剥落伤损，内轨未见鱼鳞纹伤损，并且随着通过总重的进一步增大，鱼鳞纹剥落伤损迅速加长加深，沿着轨头向内部发展，当累积通过总重达到100MGT时，裂纹发展至最长和最深，并且裂纹快速向表面各角度发展，形成“弧形”伤损裂纹，当累积通过总重达到105MGT-250MGT时，鱼鳞纹剥落伤损在表面扩展，并互相贯通，形成严重的轨面剥离掉块，当累积通过总重达到250MGT后，鱼鳞纹剥落伤损逐渐被压紧、磨损。

依据对试验曲线钢轨伤损深度的分析，钢轨鱼鳞纹剥落伤损位置是钢轨垂直磨耗的测量点，在累积通过总重105 MGT内时，外轨裂纹平稳发展，内轨裂纹呈向下变化趋势，外轨裂纹深度平均为1.4mm，内轨裂纹平均为0.7mm。当累积通过总重在105MGT，如每隔30MGT进行一次预防性打磨，则大准铁路钢轨预防性打磨每年进行2次，每次预防性打磨打磨量为曲线外轨0.4mm，内轨0.3mm；如按20MGT周期计算，则大准铁路钢轨预防性打磨每年进行3次，每次预防性打磨打磨量为曲线外轨0.3mm，内轨0.2mm。

结论：据此可以说明大准线重载铁路曲线地段（半径400以下）钢轨打磨周期：（1）新轨预防性打磨：打磨量0.4-0.3mm；（2）周期性预打磨：每隔20MGT-30MGT进行，打磨量0.3-0.2mm；（3）修理性打磨：每隔105MGT实施，打磨量根据现场实际钢轨伤损、肥边、轮廓及磨耗情况决定。

6　总结

本文通过现场试验，研究提出了适合大准重载铁路的钢轨打磨周期和打磨标准，通过有计划的安排预防性打磨和修理性打磨。对新铺设的钢轨进行预防性打磨，消除脱碳层，可以减缓曲线钢轨踏面压溃、剥离裂纹和浅层状剥离掉块伤损的出现。对于已产生剥离裂纹的钢轨进行修理性打磨，阻止裂纹向深度方向扩展，以延缓剥离裂纹伤损的产生和发展，可以有效的延长钢轨线上使用寿命。

参考文献：

[1]王旭荣，大秦铁路钢轨使用寿命和延长措施研究[J].《中国铁路》2011年06期.

[2]薛继连、贾晋中等，朔黄重载铁路延长钢轨使用寿命技术措施.《发展重载运输技术适应经济社会建设——铁路重载运输货车暨工务学术研讨会论文集（工务部分）》2011年.

[3]金学松.钢轨打磨技术研究进展[J].《西南交通大学学报》2010年1期.

[4]刘月明，李建勇等.钢轨打磨技术现状和发展趋势[J].中国铁道科学，2014（4）.

[5]贾晋中，司道林.朔黄铁路小半径曲线轨道钢轨打磨目标型面研究[J].中国铁道科学，2014.