探討Miniprof軌廓儀對鋼軌打磨的指導

引言：本文介紹Miniprof軌廓儀的測量原理以及如何利用該軌廓儀來對鋼軌打磨車的打磨效果進行驗收。在知道目標軌廓的前提下，怎樣利用Miniprof給鋼軌線路打磨車提供合適的打磨模式。

當下，對鋼軌進行打磨已經成為消除鋼軌病害，優化鋼軌廓形的重要手段之一。所以怎樣定量評價鋼軌打磨效果就越發重要了，而Miniprof軌廓儀是驗收打磨效果的重要工具。

本論文的創新在于：對測量點進行數據處理后，找出一定的規律，為打磨模式的修改提供依據，節約打磨成本，提高天窗利用率。這樣就徹底改變了目前完全依靠經驗來優化打磨程序的方法。

一、Miniprof軌廓儀簡介

（一）Miniprof概述

Miniprof軌廓儀主要包括鋼軌測量單元和便攜式計算機兩部分。二者之間通過專用USB線連接，當鋼軌測量單元在鋼軌上進行測量時，測量數據就通過專用USB線傳遞到便攜式計算機中，這樣計算機中的Miniprof軟件界面就顯示出被測鋼軌的廓形。

軌廓儀在鋼軌上的測量狀態及測量結果如圖1所示。

（二） Miniprof的測量原理

當把Miniprof軌廓儀放到鋼軌上開始測量時，我們不難看出，設備上有3個基準點，其中有2個在設備底部，第3個在伸縮桿上來提供軌距點，這3個基準點構成了y=0的平面。由此可知：

當做好測量準備后，y=0的平面也就確定下來了，y=0的平面反映到圖1中就是鋼軌的頂點處的切線（不考慮軌底坡）。

當做好測量準備后，一個極坐標系的極點就確定了，在測量時另一個極坐標系又形成了，計算機在把兩個極坐標系疊加的結果反映到直角坐標系中。

二、用Miniprof指導鋼軌打磨

（一）鋼軌校核方式

如圖1所示，在用Miniprof對鋼軌輪廓進行采集后，Miniprof軟件界面上會出現紅色和藍色的兩條鋼軌輪廓線，其中藍色的鋼軌輪廓線是基準，即在進行鋼軌校核時以基準為參考線。

在對鋼軌進行數據處理前，首先要對鋼軌進行校核，校核方式有按中心校核鋼軌，按頂部校核鋼軌，按軌距角校核鋼軌等方法，不同情況對應不同的校核方式，實踐證明，按軌距角進行鋼軌的校核方法更科學。

（二）用Miniprof衡量打磨量

在對鋼軌采用軌距角的方式進行校核后，就可以進行數據處理了。如圖2所示，2l.ban[1]是打磨前的數據，2l+.ban[1]是打磨后的數據。在“鋼軌磨耗”的對話框中，W1的值為0.362mm，則表示鋼軌軌頂處大約被打磨掉了0.362mm左右。W2與L值有關，一般情況下L設為16mm，而此處鋼軌又容易出現肥邊的病害，所以W2的值也能在一定程度上反映出鋼軌的肥邊有沒有被打磨掉。只有當W2的數值為正數時才能表示此處沒有肥邊病害了。

從圖2中可以看出，藍色輪廓（基準）線上有角度標記，而該角度標記的值正好與 “鋼軌”磨耗對話框中的參數值A相等，而W3即是鋼軌在角度A處被打磨車打磨量。當W3為正數時表示打磨車在角度A處的打磨量，而當W3為負數時表示打磨車在角度A處沒有打磨量。

（三）打磨模式的編寫

在對鋼軌進行打磨時會考慮到鋼軌期望被打磨成什么樣的廓形，也就是鋼軌的目標廓形。在獲取了目標廓形以后，就要考慮怎樣才能編寫出經濟而有效的打磨模式。由于目標廓形的獲取途徑較多，此處就不做討論。

用Miniprof對鋼軌打磨模式進行指導必須需要兩條輪廓線，其中紅色輪廓線即鋼軌打磨前的輪廓，可以用Miniprof來進行采集，而藍色輪廓線即目標廓形。

如下圖3所示，經過數據處理就能獲得需要重點打磨區段對應的角度范圍和打磨面積兩個參數，步驟如下：

1.進行面積的計算，此處只關注負面積，從圖3中的“期望輪廓線和打磨前輪廓線之間的面積”的截圖中得知，需要被打磨掉的面積約為0.737mm2，而該面積對應的剖面距離區段為（93，99）mm。

2.該剖面距離區段對應的角度約為-19度到-36度，這可以從圖3中的“角度在期望輪廓線和打磨前輪廓線上”的截圖中可以看出。

3.另外，從圖3中的“打磨前輪廓線”的截圖中也可也看出，指針C1和C2之間的區段需要被打磨，而此區段的角度范圍也在-19度到-36度之間。

鋼軌線路打磨車目前主要有兩種，但其打磨模式均包含兩個重要參數，一個是打磨的角度，一個是打磨的壓力。打磨角度與圖3中的角度是同一個概念，可以直接引用。而打磨車在恒速、恒定壓力情況下的打磨量是已知的，而圖3又可以得出需要打磨的面積，這樣就需要調整在某個角度上打磨電機的壓力和數量就行了

三、結束語

Miniprof軌廓儀最主要的難點是進行數據的處理，在如何把該儀器的數據處理與實際鋼軌和鋼軌線路打磨車聯系起來也是至關重要的。

另外，在用Miniprof進行數據處理時，特別要注意到如何降低測量誤差，另外，要考慮到鋼軌的軌底坡等情況。目前，我對該軟件有了一個較為深入的了解。盡管論文已經完成了預期的研究目標，但是還有一些工作需要進一步完善。以上認識還較為膚淺，不當之處請方家予以指正。

（作者單位：北京鐵路局大型養路機械運用檢修段）