鋼軌打磨在重載鐵路養護中的實踐探討

周杰神華準能大準鐵路公司

鋼軌打磨在重載鐵路養護中的實踐探討

周杰
神華準能大準鐵路公司

摘要：本文主要介紹了重載鐵路鋼軌打磨對于延長線路壽命，改善軌道狀態的重要意義，結合其在大準鐵路的應用，分析了重載鐵路養護中使用鋼軌打磨車進行打磨的必要性，相關技術標準等，并就大準鐵路鋼軌打磨車的打磨周期及標準進行初步探索等。

1　大準鐵路歷年鋼軌傷損分類及原因

（表一）

從通過總重與傷軌數量對比看，2007年至2011年，隨著累計通過總重的增加，鋼軌傷損也在逐年增加，2008年累計通過總重比2007年增加93Mt，2009年累計通過總重比2008年增加103Mt，2010年累計通過總重比2009年增加108Mt，鋼軌傷損數量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，隨著九蘇木至點岱溝雙線的逐漸開通，鋼軌傷損數量逐年下降，2012年比2011年減少116根，2013年比2012年減少107根，2014年比2013年減少91根。核傷、掉塊、裂紋是鋼軌傷損的主要類型，這三類傷損之和占鋼軌傷損的82.6%。正線傷損占傷損總數的83.4%，曲線傷損占正線的75.0%，曲線半徑R≤800m鋼軌占傷損的62.1%。更換的傷軌下線時平均通過總重為：545Mt/根，其中400m≤R≤600m為459Mt、600m＜R≤800m為539Mt、R＞800m為637Mt。

2　鋼軌打磨的必要性

作為鐵路必不可少的一個組成部分，鋼軌從開始使用就長期處于惡劣的環境中。由于列車的動力作用、自然環境和鋼軌本身質量等原因，鋼軌會產生肥邊、裂紋、波磨掉塊等傷損，在曲線地段，特別是小半徑曲線地段，磨耗更為嚴重，當列車行進至曲線后，車體受牽引機車牽引向前運行，軌道迫使輪對轉彎，形成車輪沖擊軌道，迫使軌道變形。由于車輪對軌道的沖擊，車輪和鋼軌同時受到磨耗，當離心力、向心力不平衡時，更加劇了鋼軌的磨耗，導至曲線上股內側圓弧段至頂面三分之一處出現連續性魚鱗紋剝落掉塊，下股踏面頂部出現連續麻點，逐漸發展為剝落掉塊。影響車輪與鋼軌的接觸輪關系，增加了摩擦力，影響列車通過時的平順性和安全性，同時降低了鋼軌的使用壽命，增加了鐵路運營單位運營維護成本。鋼軌打磨主要作用是用來消除鋼軌的魚鱗紋波形磨耗以及沖擊磨耗等因素對鋼軌壽命的負面影響。經過大量的理論分析和現場經驗總結，都證明了采用鋼軌打磨這種措施的實用性和可靠性。

3　鋼軌打磨車的發展

20世紀50年代，隨著世界各國經濟的迅速發展，各國都大量興建鐵路的同時，由于運量大幅增加，鋼軌的魚鱗紋形磨耗也隨之增加，造成鐵路軌道和機車車輛輪對受損。60年代，瑞士Speno公司制造了第一列鋼軌打磨車，帶來了很好的效果，隨后美國的Lo?ram公司也相繼生產。加拿大、澳大利亞及西歐一些國家分別購置這類列車對鋼軌進行定期打磨。

隨著我國經濟的快速發展，鐵路在國民經濟中的作用愈顯突出，進入新世紀以來，我國鐵路進入了大發展的快車道，伴隨著六次大面積提速，鐵路的技術裝備和管理水平已進入世界前列，鐵路線路維修也進入機械化時代。但是我國鋼軌維修設備水平和鋼軌打磨技術曾遠遠落后于西歐、日本等鐵路發達國家，到1989年才引進第一列由瑞士Speno公司生產的URR48-4型48頭干線鋼軌打磨車。20世紀90年代，引進美國HTT公司技術，生產了PGM-48型48頭鋼軌打磨列車；“十一五”期間分別引進Speno公司和HTT公司技術，成功研制了代表世界先進技術的GMC96B和GMC96X型96頭鋼軌打磨車。至此，我國鋼軌打磨列車達到了世界領先水平。

4　國內重載鐵路鋼軌打磨情況

大秦線自2007年以來，利用集中修天窗按最佳鋼軌輪廓面形狀對鋼軌實施全面打磨。重車線每年進行2次全覆蓋性打磨（1200多公里），改善了軌面狀態，有效抑制了滾動接觸疲勞傷損的發展，最大限度的改善了鋼軌使用狀態。

2006年開始，朔黃鐵路開始實施了鋼軌打磨技術的系統試驗研究，試驗曲線在鋼軌型面改進后，圓曲線段外側鋼軌磨耗量平均值較曲線的歷史磨耗狀況降低了30%-40%，現朔黃鐵路每年安排一次全面打磨。

神朔鐵路近年來每年均安排一次全面鋼軌打磨，并對小半徑曲線進行加強打磨。

5　大準鐵路鋼軌打磨研究

2011至2015年，大準鐵路公司開始實施了鋼軌打磨技術的試驗性研究，重點放在了鋼軌打磨周期及鋼軌打磨技術標準的確定。具體實施過程為：選取大準線K19+050.30-K19+380.89、K21+ 785.99-K22+262.66兩條曲線（半徑400m，超高100mm，緩和曲線長90m）為鋼軌磨耗試驗曲線，根據通過總重的分析，對試驗曲線外軌和內軌表面魚鱗紋剝落傷損掉塊及麻點進行磨耗跟蹤測量和定期鋼軌取樣（含新換入軌）。觀測和取樣時間按總通過總重區分，分別是新軌上線、通過總重15 MGT、35MGT、105MGT、135MGT、250MGT。

根據試驗結果分析，在累計通過總重在15MGT以下時，外軌內側出現魚鱗紋剝落傷損，內軌未見魚鱗紋傷損，并且隨著通過總重的進一步增大，魚鱗紋剝落傷損迅速加長加深，沿著軌頭向內部發展，當累積通過總重達到100MGT時，裂紋發展至最長和最深，并且裂紋快速向表面各角度發展，形成“弧形”傷損裂紋，當累積通過總重達到105MGT-250MGT時，魚鱗紋剝落傷損在表面擴展，并互相貫通，形成嚴重的軌面剝離掉塊，當累積通過總重達到250MGT后，魚鱗紋剝落傷損逐漸被壓緊、磨損。

依據對試驗曲線鋼軌傷損深度的分析，鋼軌魚鱗紋剝落傷損位置是鋼軌垂直磨耗的測量點，在累積通過總重105 MGT內時，外軌裂紋平穩發展，內軌裂紋呈向下變化趨勢，外軌裂紋深度平均為1.4mm，內軌裂紋平均為0.7mm。當累積通過總重在105MGT，如每隔30MGT進行一次預防性打磨，則大準鐵路鋼軌預防性打磨每年進行2次，每次預防性打磨打磨量為曲線外軌0.4mm，內軌0.3mm；如按20MGT周期計算，則大準鐵路鋼軌預防性打磨每年進行3次，每次預防性打磨打磨量為曲線外軌0.3mm，內軌0.2mm。

結論：據此可以說明大準線重載鐵路曲線地段（半徑400以下）鋼軌打磨周期：（1）新軌預防性打磨：打磨量0.4-0.3mm；（2）周期性預打磨：每隔20MGT-30MGT進行，打磨量0.3-0.2mm；（3）修理性打磨：每隔105MGT實施，打磨量根據現場實際鋼軌傷損、肥邊、輪廓及磨耗情況決定。

6　總結

本文通過現場試驗，研究提出了適合大準重載鐵路的鋼軌打磨周期和打磨標準，通過有計劃的安排預防性打磨和修理性打磨。對新鋪設的鋼軌進行預防性打磨，消除脫碳層，可以減緩曲線鋼軌踏面壓潰、剝離裂紋和淺層狀剝離掉塊傷損的出現。對于已產生剝離裂紋的鋼軌進行修理性打磨，阻止裂紋向深度方向擴展，以延緩剝離裂紋傷損的產生和發展，可以有效的延長鋼軌線上使用壽命。

參考文獻：

[1]王旭榮，大秦鐵路鋼軌使用壽命和延長措施研究[J].《中國鐵路》2011年06期.

[2]薛繼連、賈晉中等，朔黃重載鐵路延長鋼軌使用壽命技術措施.《發展重載運輸技術適應經濟社會建設——鐵路重載運輸貨車暨工務學術研討會論文集（工務部分）》2011年.

[3]金學松.鋼軌打磨技術研究進展[J].《西南交通大學學報》2010年1期.

[4]劉月明，李建勇等.鋼軌打磨技術現狀和發展趨勢[J].中國鐵道科學，2014（4）.

[5]賈晉中，司道林.朔黃鐵路小半徑曲線軌道鋼軌打磨目標型面研究[J].中國鐵道科學，2014.