基于鋼軌打磨質量指數的鋼軌打磨廓形質量控制

潘振

（中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，北京100081）

基于鋼軌打磨質量指數的鋼軌打磨廓形質量控制

潘振

（中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，北京100081）

鋼軌打磨是鋼軌病害預防、修理的有效手段，但如何對打磨廓形的質量進行驗收尚沒有成熟的指標。為此，提出了基于鋼軌打磨質量指數的鋼軌打磨廓形質量控制指標。介紹了鋼軌打磨質量指數的計算方法和編制的鋼軌打磨廓形評估軟件，并應用其對寶蘭線鋼軌打磨前后的廓形進行了評判。結果表明，鋼軌打磨質量指數的大小反映了打磨后鋼軌廓形與目標廓形（打磨模板）的相似程度，因此可用該指標對打磨作業質量進行驗收。

鋼軌打磨；質量控制；打磨質量指數；鋼軌廓形

1　概述

鋼軌打磨是鋼軌病害預防和修理的有效手段。通過鋼軌打磨可減輕或修復鋼軌表面傷損，減緩小半徑曲線鋼軌側磨，預防滾動接觸疲勞等病害的發生，有效改善輪軌匹配關系，提高列車運行品質，延長鋼軌使用壽命。隨著我國鐵路的快速發展和與國外交流的增加，鋼軌打磨逐漸受到中國鐵路總公司和各鐵路局的高度重視。但如何打磨、打磨的質量如何驗收一直困擾著各鐵路局管理部門。本文探討打磨后鋼軌廓形的驗收問題。

《高速鐵路鋼軌打磨管理辦法》（鐵總運〔2014〕357號）要求鋼軌打磨的驗收指標包括：打磨廓形、輪軌接觸光帶、打磨深度、打磨面粗糙度、發藍帶、打磨平面寬度、打磨砂輪起落部位的砂輪磨痕、波磨鋼軌打磨前后谷深、滾動接觸疲勞軌表面殘留裂紋、擦傷軌表面硬度等。上述驗收指標中鋼軌光帶、車輛平穩性等與打磨模板設計的好壞、打磨策略有關，并不能單純地應用來評價打磨車的作業質量，因此國外提出利用鋼軌打磨質量指數GQI（Grinding Quality Index）對打磨車的作業質量進行驗收，同時也可以用于判斷鋼軌是否需要打磨。

本文在參考國外鋼軌打磨質量指數相關文獻的基礎上，提出鋼軌打磨質量指數的計算方法，并對其現場應用情況進行介紹。

2　鋼軌打磨質量指數的計算方法

2.1鋼軌型面測量

國內外鋼軌型面測量方式主要分接觸式和非接觸式2種。接觸式測量以丹麥的Miniprof鋼軌型面測量儀（圖1）為代表，非接觸式測量主要以激光測量為主。

圖1　Miniprof鋼軌型面測量儀

本文中鋼軌型面的測量主要采用Miniprof鋼軌型面測量儀。在測試過程中一定要使用測量儀配套的伸長桿，這樣測得的型面才能真實反映鋼軌的傾斜角度，與打磨模板對比時無須進行旋轉。

2.2鋼軌打磨質量指數計算方法

鋼軌打磨質量指數計算前首先需要對齊實測型面和打磨模板。

選擇軌距點（最高點下16 mm處）對齊，然后上下平移實測鋼軌斷面，計算實測斷面某點與目標模板所有點間的距離，取最小距離點為該點與目標模板的偏差，逐次計算實測斷面所有點與目標模板的偏差。計算距離小于某一限值（暫定0.3 mm）的點所占的百分比，最終取實測模板上下平移過程中得到的最大百分比為鋼軌打磨質量指數。GQI的計算式為

式中：n為實測斷面與打磨模板間距離＜0.3 mm的點的數量；N為實測斷面軌距點到軌寬2/3處軌頂點間點的個數。

基于上述計算方法，研發了利用鋼軌打磨質量指數對打磨廓形進行評估和驗收的軟件，其界面如圖2所示。

圖2　鋼軌打磨質量評估測試系統軟件界面

表1　打磨區段打磨前后左右軌廓形變化情況

3　鋼軌打磨質量指數的應用

2015年5月在寶蘭線進行試用。由于現場無法得到打磨模板的廓形，因此從3個方面對打磨廓形進行驗收：打磨前后的GQI變化情況、縱向GQI變化情況、左右軌GQI變化情況。

3.1打磨前后的GQI變化情況

將打磨后現場實測的某一廓形作為打磨模板，對打磨前后鋼軌斷面的變化情況進行評價。

對打磨前后的鋼軌進行了GQI計算，結果見表1?？梢姡蚰デ芭c打磨后的鋼軌斷面有明顯的差異，在打磨前，除K55+100，K54+800外鋼軌打磨質量指數GQI均較低，右軌GQI在39.5%～59.7%，左軌在14.0%～40.6%?？梢姡搮^段鋼軌斷面與目標廓形的差異較大，應及時進行鋼軌打磨。

3.2縱向GQI變化情況

利用打磨后一實測鋼軌廓形（18日選取K52+ 000處斷面、19日選取K53+490處斷面、20日選取K55+100處斷面）作為模板，對打磨后的同側鋼軌廓形沿縱向進行對比分析，評估鋼軌打磨廓形沿縱向的變化趨勢。打磨后GQI沿線路縱向變化情況見表2。K51+200—K51+210斷面鋼軌打磨質量指數GQI相對較低，鋼軌打磨10遍后，右軌的GQI最低為51.2%，左軌GQI最低為27.4%，個別斷面打磨7遍時與打磨10遍時GQI變化不大。其主要原因是該區段位于打磨起點，現場也觀測到打磨過程中并未每遍都對該處進行了打磨，造成該區段鋼軌廓形與目標廓形相差較大。因此，應做好銜接區段的鋼軌打磨，建議重疊打磨區段應＞10 m。在其他區段，右軌GQI在88.0～100，僅K51+990斷面出現最低值，大部分斷面GQI都在99.0%以上。左軌GQI在78.2%～100%，僅K51+990斷面出現最低值（與右股位置相同），大部分斷面GQI都在96%以上，這也說明左軌廓形沿線路方向均勻一致。可見，打磨后左右鋼軌廓形沿線路方向均勻一致。

3.3左右軌GQI變化情況

以打磨后左軌廓形為模板，右軌廓形為實測數據計算GQI，結果見表3。GQI一般在50%左右，最小的僅23.9%，因此打磨后左右軌廓形差異較大。根據國內外鋼軌打磨經驗，直線區段鋼軌打磨模板應該一樣。在打磨直線時，若左右軌采取不同的打磨策略，易造成左右軌廓形不一致。

表2　打磨后GQI沿線路縱向的變化情況

表3　以左軌廓形為模板計算出的右軌GQI

4　結論

1）提出利用鋼軌打磨質量指數對鋼軌打磨的質量進行評價。鋼軌打磨質量指數主要是利用實測的鋼軌廓形計算打磨后鋼軌廓形與目標廓形（打磨模板）的相似程度。

2）編寫了鋼軌打磨質量指數計算軟件，并在某運營線進行了試用。結果證明利用鋼軌打磨質量指數可以評價并且量化打磨后鋼軌廓形與打磨模板之間的差異。通過計算打磨前的打磨質量指數，可以確定鋼軌是否需要打磨。通過計算打磨后的鋼軌打磨質量指數，可以驗收打磨作業的質量。因此，鋼軌打磨質量指數可以作為控制打磨質量的有效方法。

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Quality Control of Rail Grinding Profile Based on Rail Grinding Quality Index

PAN Zhen
（Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China）

Rail grinding is an effective method for rail damage prevention and repair and there is no mature criteria for checking the quality of rail grinding profile yet.Rail grinding quality index（GQI）for controlling the rail grinding profile quality was put forward，and the calculation method of rail grinding quality index and rail grinding profile evaluation software were discussed，which was applied to evaluate the rail profile of Baoji-Lanzhou railway line before and after grinding.T he results showed that value of GQI reflects the similarity between the rail profile after grinding and the target profile（grinding template），which could be used for checking the grinding operation quality.

Rail grinding；Quality control；Grinding quality index；Rail profile

U216.42+4

ADOI：10.3969/j.issn.1003-1995.2016.09.33

1003-1995（2016）09-0130-04

（責任審編李付軍）

2016-05-03；

2016-07-21

中國鐵道科學研究院基金（2014YJ0206）

潘振（1982—），男，助理研究員，碩士。