高速鐵路道岔打磨方法的實踐

張炳山+胡傳亮

摘 要：京津城際是中國第一條350 km/h 的無砟軌道高速鐵路，京滬高鐵是我國目前全線一次開通運營最長的高速鐵路。高速鐵路在我國投入運營以來，對高速鐵路道岔的打磨至今尚鮮見研究報道。本文通過將這兩條高速鐵路道岔鋼軌與部分國外鋼軌的特點進行比較，分析了我國高速鐵路道岔鋼軌形位與高速列車運行的關系。在北京局聯合L&S公司、BWG公司在京津城際永樂站、京滬高鐵廊坊站道岔及岔間夾直線進行的示范性打磨實踐的基礎上，對高速鐵路道岔鋼軌打磨方法進行了研究評價和歸納總結，提出了對高速鐵路道岔進行預防性打磨方案制定的原則和流程、確定了重點打磨區域、提出了打磨要點、制定了確定打磨方法及關鍵部位的質量驗收依據和標準，給出了打磨計算方法模型。該文所述內容實用性強，為高速鐵路道岔及岔間夾直線打磨和驗收提供了可借鑒的經驗。

關鍵詞：高速鐵路 道岔 打磨方法 實踐 驗收標準

中圖分類號：U215.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0105-03

鋼軌通過總重的增加導致軌面條件不斷惡化和軌頭變形累積， 使輪軌接觸面的狀況進一步惡化[1]。高速鐵路線路區別于一般鐵路或重載鐵路最關鍵的特點是對軌道平順性的嚴格要求[2]。通過鋼軌打磨可以平衡鋼軌的自然磨耗，重塑鋼軌廓形，改善輪軌關系從而延長鋼軌壽命[3]。鋼軌打磨作業主要消除周期性和非周期性不平順，分為預打磨、預防性打磨、保養性（輪廓性）打磨和校正性（修理性）打磨[4]。目前的輪軌型面的設計工作主要集中在基于給定鋼軌型面的車輪踏面優化設計上。鋼軌型面優化大多基于現場的鋼軌打磨技術[5]。2013年5月份、7月份，L&S公司、BWG公司分別對京津城際永樂站、京滬高鐵廊坊站道岔及岔間夾直線進行了示范性打磨，為道岔的打磨維護提供了可借鑒的經驗。

1 概況

京津城際是中國第一條350 km/h的無砟軌道高速鐵路，全線設亦莊、永樂、武清3個車站及南倉線路所，永樂站正線道岔共8組18#BWG道岔，自2011年以來未曾進行打磨，存在的問題是廓型與理想的60-E2廓型偏差較為明顯，光帶較寬且不居中，局部存在細斜裂紋，永樂站1號道岔心軌存在較深裂紋。京滬高鐵全線共有218 組正線高速道岔和8組正線高速鋼軌伸縮調節器，自2011年6月30日開通以來，已運營超過一年的時間。通過打磨道岔鋼軌改善輪軌關系和車輛運行平穩性并延長道岔壽命是當下的迫切需要。

德國L&S公司和奧鋼聯BWG公司打磨隊伍擁有EBA聯邦鐵路局和DB德鐵路網公司頒發的認證證書，具備DB德鐵路網280 km/h以上高速鐵路打磨資質。服務范圍包括德國、荷蘭、捷克、盧森堡、法國、匈牙利、韓國等國家。奧鋼聯BWG公司自1998年開始為DB德鐵路網公司提供道岔打磨服務，累計打磨道岔超過22000組次，在歐洲打磨道岔超過2500組次[6]。

2 打磨方法的確定

打磨方案是打磨前期最重要的工作之一，制定過程歸納如下。

2.1 初始狀態測量

在打磨作業開始之前，對道岔狀態進行評估，檢查和測量鋼軌廓形和波浪磨耗，記錄初始狀態，作為制定策略的依據。波浪磨耗測量的最小及最大波長分別為10 mm 和3000 mm。道岔內測量選取兩個軌道截面。第一個軌道截面位于道岔始端，靠近尖軌尖端處的兩根基本軌上各一個測量點。第二個軌道截面位于導曲線中間部位，每股鋼軌上選取一個測量點。為保證平均每50 m鋼軌一個測量點的取樣率，對于全長137 m的42號道岔，也可以考慮在道岔末端增加測量一個軌道截面即四個測量點。所有檢查和測量的結果將記錄歸檔，作為制定維護策略的依據。

2.2 確定重點打磨區域

在打磨作業前測量鋼軌廓形，與目標廓形比對，以確定重點打磨區域。根據德鐵2003年7月發布的Ril824.8310標準，測量點的分布如圖1，德鐵標準Ril824.8310中規定鋼軌廓形的豎向基準點為Y+5點（即軌頂面中心點外側5 mm處），橫向基準點為Z-14點（即軌頂面以下14 mm處）。測量鋼軌廓形偏差時，將實測廓形與目標廓形的Y+5點豎向對齊，Z-14點橫向對齊。京滬高鐵道岔打磨鋼軌廓形驗收采用德鐵標準，同時兼顧鐵道部驗收標準，在鋼軌頂面盡量采用正差，在軌頭內側工作面盡量采用負差。由于國內規定的軌距線為軌面以下16 mm，與德鐵規定的軌面以下14 mm不同，測量鋼軌廓形的橫向基準點應由Z-14 點改為Z-16點。測量鋼軌表面病害的深度，設定切削量測量點進行初始測量并加以明確標記。

2.3 制定打磨方法

對初始測量結果進行分析，綜合評估道岔及相鄰軌道的鋼軌狀態，參照鋼軌打磨計劃標準判斷是否或何時需要對道岔進行整體打磨，為編制道岔打磨計劃做準備。根據北京鐵路局指定的目標廓形和德鐵標準，打磨采用和正線一致的目標廓形。打磨面寬度在鋼軌內側工作面不超過4 mm，在鋼軌肩部過渡區不超過7 mm，在鋼軌頂面不超過10 mm，沿鋼軌100 mm長度范圍內，打磨面寬度最大變化量不應大于打磨面最大寬度的25%。根據對比分析，決定進行整體預防性打磨，軌頂切削量為0.1-0.2 mm，軌距角最大切削量為1～2 mm。根據《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》中，鋼軌病害整治限度要求，針對運營速度200～350 km/h的線路，當鋼軌表面有周期性波磨，平均谷深超過0.04 mm，波長不大于300 mm時，進行修復。

在打磨作業前約一周時間，道岔打磨單位應和工務、電務、供電、機務、車輛和車站等相關部門單位召開道岔打磨準備協調會，統一安排施工配合、行車組織、物料供應和后勤保障等事宜，制定詳細的道岔打磨施工組織方案?？紤]的主要因素有：確定打磨深度；打磨和清掃作業所需要的天窗時間；打磨車的停車位置及行車路線；打磨作業所需用水和油料的供應；其他可能影響打磨及清掃作業的因素。打磨方法確定的基本步驟如下。endprint

（1）測量被打磨鋼軌的廓型，依據既有廓形確定打磨的目標廓形。

（2）根據被測鋼軌廓型的參數，與目標廓型參數比較，制定打磨模式。打磨模式主要包括打磨壓力和角度以、打磨作業速度。打磨作業速度8～10 km/h。打磨的角度范圍為鋼軌內側40°至鋼軌外側5°。

（3）確定打磨遍數。某點打磨遍數就是砂輪在該點的打磨次數。

；

其中：為某點的打磨遍數；為單個砂輪在該點一次打磨的深度；為某點的總打磨深度，也就是打磨量。

（4）相連兩段線路重疊打磨的區域不少于3 m，并適當減少打磨遍數，保證結合部的平順性。

（5）打磨可動心軌道岔時，叉心向尖軌方向，稱為正向作業，尖軌向叉心方向，為反向作業。以下所列為可動心軌道岔正向作業。

3 驗收重點及標準

打磨驗收。鋼軌打磨面應無連續發藍帶，主要測量驗收項目如下。

外觀打磨面寬度在鋼軌內側工作面不超過4 mm，在鋼軌肩部過渡區不超過7 mm，在鋼軌頂面不超過10 mm；沿鋼軌100 mm 長度范圍內，打磨面寬度最大變化量不應大于打磨面最大寬度的25%；鋼軌打磨面應無連續發藍帶。主要項目有：測量鋼軌頂面波形磨耗；測量打磨切削量，使用合格的測量儀器在同一位置測量打磨前和打磨后的鋼軌高度。

3.1 道岔特殊結構檢查

尖軌尖端檢查，根據德鐵標準Ril821.2005A03，使用輪緣模擬量具L1 和4mm間隙規檢查基尖軌結構時，將量具L1垂直于軌道軸線的方向平放于密貼尖軌尖端處的基本軌上，使量具L1的斜角頂點緊貼基本軌。為保證檢查結果的準確性，必須確保尖軌與基本軌以及滑床板密貼如圖2。

3.2 尖軌基本結構

尖與基本軌密貼部位的鋼軌頭部出現磨損或掉塊導致表面不平順時，應使用專用量具進行檢查評估。將量具L2垂直于軌道軸線的方向平放于密貼尖軌處的基本軌上，如圖3。

3.3 可動心軌檢查

可動心軌轍叉在心軌尖端處的磨損狀態主要通過規定點的軌距差值Ss-Sk來評估。其中Sk為翼軌彎折點向岔前方向50 mm位置的軌距，Ss的測量范圍為心軌實際尖端往岔后100 mm的范圍測量Ss時必須保證軌距尺測量端子的下沿與心軌尖端的上沿貼緊，如圖4。

3.4 叉跟尖軌檢查

根據德鐵標準Ril821.2005，道岔叉跟尖軌和鋼軌伸縮調節器的尖軌尖端的狀態評估采用專用量具L1。將量具L1垂直于軌道軸線的方向平放于尖軌尖端前的基本軌上，使量具L1的斜角頂點緊貼基本軌。面對叉跟尖軌透過量具L1觀察叉跟尖軌尖端，如尖軌尖端上沿高于量具L1的下沿，且沒有被量具L1遮擋，則視為達標狀態，如圖5。

4 結語

經打磨后靜態驗收，基本滿足標準要求。動態垂向加速度明顯改善，總體效果良好。同時還發現，采取60N廓形縮小了列車運行輪軌接觸面，光帶寬度不足18 mm。輪軌接觸的長期效果還有待觀察得出結論。

參考文獻

[1] 繆闖波.鋼軌打磨對輪軌作用的影響[J].鐵道標準設計，2002，50（7）：31-32.

[2] 崔大賓，李立，金學松，等.鐵路鋼軌打磨目標型面研究[J].工程力學，2011，28（4）：179-184.

[3] 王慶方，許玉德，周宇.高鐵鋼軌預打磨效果及軌面不平順分析[J].華東交通大學學報，2012，28（4）：1-5.

[4] 北京力鐵軌道交通設備有限公司，京津城際道岔示范性打磨技術方案[R].北京：北京力鐵軌道交通設備有限公司，2013.

[5] 郭福安，張梅.客運專線鋼軌打磨的思考[J].中國鐵路，2008，46（3）：53-54.

[6] 北京鐵路局.高速鐵路道岔示范性打磨技術研討材料[R].北京：北京鐵路局，2013.

[7] BWG公司.京滬高速鐵路正線高速道岔打磨方案[R].北京：BWG公司，2013.endprint

（1）測量被打磨鋼軌的廓型，依據既有廓形確定打磨的目標廓形。

（2）根據被測鋼軌廓型的參數，與目標廓型參數比較，制定打磨模式。打磨模式主要包括打磨壓力和角度以、打磨作業速度。打磨作業速度8～10 km/h。打磨的角度范圍為鋼軌內側40°至鋼軌外側5°。

（3）確定打磨遍數。某點打磨遍數就是砂輪在該點的打磨次數。

；

其中：為某點的打磨遍數；為單個砂輪在該點一次打磨的深度；為某點的總打磨深度，也就是打磨量。

（4）相連兩段線路重疊打磨的區域不少于3 m，并適當減少打磨遍數，保證結合部的平順性。

（5）打磨可動心軌道岔時，叉心向尖軌方向，稱為正向作業，尖軌向叉心方向，為反向作業。以下所列為可動心軌道岔正向作業。

3 驗收重點及標準

打磨驗收。鋼軌打磨面應無連續發藍帶，主要測量驗收項目如下。

外觀打磨面寬度在鋼軌內側工作面不超過4 mm，在鋼軌肩部過渡區不超過7 mm，在鋼軌頂面不超過10 mm；沿鋼軌100 mm 長度范圍內，打磨面寬度最大變化量不應大于打磨面最大寬度的25%；鋼軌打磨面應無連續發藍帶。主要項目有：測量鋼軌頂面波形磨耗；測量打磨切削量，使用合格的測量儀器在同一位置測量打磨前和打磨后的鋼軌高度。

3.1 道岔特殊結構檢查

尖軌尖端檢查，根據德鐵標準Ril821.2005A03，使用輪緣模擬量具L1 和4mm間隙規檢查基尖軌結構時，將量具L1垂直于軌道軸線的方向平放于密貼尖軌尖端處的基本軌上，使量具L1的斜角頂點緊貼基本軌。為保證檢查結果的準確性，必須確保尖軌與基本軌以及滑床板密貼如圖2。

3.2 尖軌基本結構

尖與基本軌密貼部位的鋼軌頭部出現磨損或掉塊導致表面不平順時，應使用專用量具進行檢查評估。將量具L2垂直于軌道軸線的方向平放于密貼尖軌處的基本軌上，如圖3。

3.3 可動心軌檢查

可動心軌轍叉在心軌尖端處的磨損狀態主要通過規定點的軌距差值Ss-Sk來評估。其中Sk為翼軌彎折點向岔前方向50 mm位置的軌距，Ss的測量范圍為心軌實際尖端往岔后100 mm的范圍測量Ss時必須保證軌距尺測量端子的下沿與心軌尖端的上沿貼緊，如圖4。

3.4 叉跟尖軌檢查

根據德鐵標準Ril821.2005，道岔叉跟尖軌和鋼軌伸縮調節器的尖軌尖端的狀態評估采用專用量具L1。將量具L1垂直于軌道軸線的方向平放于尖軌尖端前的基本軌上，使量具L1的斜角頂點緊貼基本軌。面對叉跟尖軌透過量具L1觀察叉跟尖軌尖端，如尖軌尖端上沿高于量具L1的下沿，且沒有被量具L1遮擋，則視為達標狀態，如圖5。

4 結語

經打磨后靜態驗收，基本滿足標準要求。動態垂向加速度明顯改善，總體效果良好。同時還發現，采取60N廓形縮小了列車運行輪軌接觸面，光帶寬度不足18 mm。輪軌接觸的長期效果還有待觀察得出結論。

參考文獻

[1] 繆闖波.鋼軌打磨對輪軌作用的影響[J].鐵道標準設計，2002，50（7）：31-32.

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[3] 王慶方，許玉德，周宇.高鐵鋼軌預打磨效果及軌面不平順分析[J].華東交通大學學報，2012，28（4）：1-5.

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[6] 北京鐵路局.高速鐵路道岔示范性打磨技術研討材料[R].北京：北京鐵路局，2013.

[7] BWG公司.京滬高速鐵路正線高速道岔打磨方案[R].北京：BWG公司，2013.endprint

（1）測量被打磨鋼軌的廓型，依據既有廓形確定打磨的目標廓形。

（2）根據被測鋼軌廓型的參數，與目標廓型參數比較，制定打磨模式。打磨模式主要包括打磨壓力和角度以、打磨作業速度。打磨作業速度8～10 km/h。打磨的角度范圍為鋼軌內側40°至鋼軌外側5°。

（3）確定打磨遍數。某點打磨遍數就是砂輪在該點的打磨次數。

；

其中：為某點的打磨遍數；為單個砂輪在該點一次打磨的深度；為某點的總打磨深度，也就是打磨量。

（4）相連兩段線路重疊打磨的區域不少于3 m，并適當減少打磨遍數，保證結合部的平順性。

（5）打磨可動心軌道岔時，叉心向尖軌方向，稱為正向作業，尖軌向叉心方向，為反向作業。以下所列為可動心軌道岔正向作業。

3 驗收重點及標準

打磨驗收。鋼軌打磨面應無連續發藍帶，主要測量驗收項目如下。

外觀打磨面寬度在鋼軌內側工作面不超過4 mm，在鋼軌肩部過渡區不超過7 mm，在鋼軌頂面不超過10 mm；沿鋼軌100 mm 長度范圍內，打磨面寬度最大變化量不應大于打磨面最大寬度的25%；鋼軌打磨面應無連續發藍帶。主要項目有：測量鋼軌頂面波形磨耗；測量打磨切削量，使用合格的測量儀器在同一位置測量打磨前和打磨后的鋼軌高度。

3.1 道岔特殊結構檢查

尖軌尖端檢查，根據德鐵標準Ril821.2005A03，使用輪緣模擬量具L1 和4mm間隙規檢查基尖軌結構時，將量具L1垂直于軌道軸線的方向平放于密貼尖軌尖端處的基本軌上，使量具L1的斜角頂點緊貼基本軌。為保證檢查結果的準確性，必須確保尖軌與基本軌以及滑床板密貼如圖2。

3.2 尖軌基本結構

尖與基本軌密貼部位的鋼軌頭部出現磨損或掉塊導致表面不平順時，應使用專用量具進行檢查評估。將量具L2垂直于軌道軸線的方向平放于密貼尖軌處的基本軌上，如圖3。

3.3 可動心軌檢查

可動心軌轍叉在心軌尖端處的磨損狀態主要通過規定點的軌距差值Ss-Sk來評估。其中Sk為翼軌彎折點向岔前方向50 mm位置的軌距，Ss的測量范圍為心軌實際尖端往岔后100 mm的范圍測量Ss時必須保證軌距尺測量端子的下沿與心軌尖端的上沿貼緊，如圖4。

3.4 叉跟尖軌檢查

根據德鐵標準Ril821.2005，道岔叉跟尖軌和鋼軌伸縮調節器的尖軌尖端的狀態評估采用專用量具L1。將量具L1垂直于軌道軸線的方向平放于尖軌尖端前的基本軌上，使量具L1的斜角頂點緊貼基本軌。面對叉跟尖軌透過量具L1觀察叉跟尖軌尖端，如尖軌尖端上沿高于量具L1的下沿，且沒有被量具L1遮擋，則視為達標狀態，如圖5。

4 結語

經打磨后靜態驗收，基本滿足標準要求。動態垂向加速度明顯改善，總體效果良好。同時還發現，采取60N廓形縮小了列車運行輪軌接觸面，光帶寬度不足18 mm。輪軌接觸的長期效果還有待觀察得出結論。

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[7] BWG公司.京滬高速鐵路正線高速道岔打磨方案[R].北京：BWG公司，2013.endprint