關(guān)于鋼軌快速打磨對(duì)提升高速鐵路發(fā)展的必要性

董泉

摘 要：隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展，提高鐵路運(yùn)行舒適性、安全性是鐵路事業(yè)發(fā)展過(guò)程中的基本要求，通過(guò)對(duì)鐵路進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)軌面中短波垂直不平順會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此鋼軌打磨是提高鐵路運(yùn)行安全性的一個(gè)重要途徑。本文對(duì)鋼軌快速打磨的必要性以及鋼軌打磨技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析和探討，旨在為鐵路事業(yè)的發(fā)展提供理論支持。

關(guān)鍵詞：鋼軌快速打磨 高速鐵路 運(yùn)行安全

中圖分類號(hào)：U216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）09-0-01

引言

鋼軌快速打磨是高速鐵路發(fā)展過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，由于鐵路建設(shè)不斷推進(jìn)，鐵路延伸范圍越來(lái)越廣，鋼軌是鐵路運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，隨著鐵路運(yùn)行速度不斷提升，對(duì)高速鐵路的鋼軌質(zhì)量要求也越來(lái)越高，在高速鐵路運(yùn)行過(guò)程中很容易出現(xiàn)鋼軌不平順現(xiàn)象，對(duì)高速列車的運(yùn)行產(chǎn)生極大影響。高速鐵路的鋼軌打磨對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)是一個(gè)新的課題，國(guó)外的鐵路建設(shè)過(guò)程中，十分注重鋼軌快速打磨，提高鋼軌的平滑性，減少鋼軌與鐵路機(jī)車之間的摩擦力，從而提高高速鐵路運(yùn)行水平。我國(guó)關(guān)于高速鐵路的鋼軌打磨技術(shù)的研究時(shí)間還不長(zhǎng)，加強(qiáng)高速鐵路的鋼軌打磨技術(shù)的研究，有助于我國(guó)高速鐵路的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)管理。高速鐵路的鋼軌打磨是一個(gè)必要過(guò)程，造成鋼軌病害的原因主要有鋼軌生產(chǎn)制造方面缺陷、鋼軌貯運(yùn)方面的問(wèn)題以及開通運(yùn)營(yíng)過(guò)程中軌面病害，針對(duì)這些問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行病害消除，提高高速鐵路的鋼軌打磨標(biāo)準(zhǔn)，定期對(duì)鋼軌進(jìn)行打磨，為我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展提供更多支持。

一、鋼軌打磨現(xiàn)狀及其必要性

1.鋼軌打磨現(xiàn)狀

鋼軌打磨是為了延長(zhǎng)鋼軌使用壽命而產(chǎn)生的一種技術(shù)，對(duì)鐵路鋼軌進(jìn)行打磨時(shí)，最初主要是各種修理性打磨，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，當(dāng)前對(duì)鐵路鋼軌進(jìn)行打磨已經(jīng)變成一種習(xí)慣性過(guò)程，其主要目的是為了預(yù)防鐵路鋼軌的各種病害，現(xiàn)代的鐵路鋼軌打磨頻繁、快速、輕度，是一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。對(duì)于高速鐵路而言，出現(xiàn)事故的幾率較低，但是出現(xiàn)事故時(shí)事故災(zāi)害程度十分大，鋼軌不平順問(wèn)題就可能會(huì)引起高速鐵路運(yùn)行安全問(wèn)題。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高速鐵路鋼軌打磨十分重視，對(duì)于新鋪筑的鋼軌，必須要進(jìn)行打磨，例如原蘇聯(lián)曾規(guī)定速度大于每小時(shí)120km的鐵路，在鋪設(shè)鋼軌之后必須要立即對(duì)其進(jìn)行打磨，以提高鋼軌的穩(wěn)定性、平順性。當(dāng)前很多發(fā)達(dá)國(guó)家，例如日本、法國(guó)、德國(guó)、意大利等，在進(jìn)行高速鐵路建設(shè)時(shí)，都要對(duì)新鋪筑的鐵路或者大修更換的鋼軌進(jìn)行軌面打磨，日本、法國(guó)和德國(guó)的高速鐵路鋼軌打磨技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而且鋼軌打磨作業(yè)已經(jīng)成為鐵路維修過(guò)程中的一個(gè)常規(guī)維修項(xiàng)目，這些對(duì)于我國(guó)高速鐵路鋼軌打磨工作的發(fā)展有一定的借鑒作用。

2.鋼軌打磨的必要性

鋼軌是軌道交通的主要部件，鋼軌與列車的車輪直接接觸，在列車運(yùn)行過(guò)程中，列車的輪對(duì)與鋼軌之間會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦，鋼軌的質(zhì)量的好壞直接影響到行車的安全性和平穩(wěn)性。由于鋼軌基本都是暴露在空氣中的，風(fēng)吹日曬雨淋，長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境中，加上列車運(yùn)行帶來(lái)的動(dòng)力作用，鋼材長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生老化和銹蝕等現(xiàn)象，所以鋼軌損害嚴(yán)重。裂紋、磨耗等是高速鐵路鋼軌常見(jiàn)的損壞現(xiàn)象，這些問(wèn)題會(huì)減少鋼軌的壽命，增加養(yǎng)護(hù)工作量，而且還會(huì)導(dǎo)致相關(guān)部門的養(yǎng)護(hù)成本增加，隨著鐵路運(yùn)行速度越來(lái)越快，這些問(wèn)題產(chǎn)生的危害也越來(lái)越嚴(yán)重。高速鐵路鋼軌打磨是對(duì)鋼軌病害進(jìn)行消除的一種重要方式，可以有效避免軌道交通運(yùn)行安全問(wèn)題，常見(jiàn)的鋼軌修復(fù)措施是鋼軌打磨，并且要及時(shí)對(duì)鋼軌抹油，高速鐵路鋼軌打磨是通過(guò)打磨機(jī)械或打磨列車對(duì)鋼軌頭部滾動(dòng)表面進(jìn)行打磨的過(guò)程，是消除鋼軌表面不平順、軌頭表面缺陷的重要措施，能夠提高鋼軌表面平滑度，進(jìn)一步達(dá)到改善旅客乘車舒適度、減少震動(dòng)，并且能夠降低車輪與鋼軌進(jìn)行接觸時(shí)產(chǎn)生的噪音，延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命。由此可見(jiàn)，高速鐵路鋼軌打磨對(duì)于高速鐵路的發(fā)展十分重要，是鐵路事業(yè)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)必要項(xiàng)目。

二、高速鐵路鋼軌打磨方法

高速鐵路鋼軌打磨是一項(xiàng)成本相對(duì)較高的作業(yè)手段，對(duì)高速鐵路鋼軌進(jìn)行打磨時(shí)必須要考慮到經(jīng)濟(jì)成本，與預(yù)期獲得的經(jīng)濟(jì)效益掛鉤。鋼軌打磨的應(yīng)用的效果主要有幾個(gè)方面：第一，增加鋼軌50%-100%的使用壽命；第二，減少鋼軌失效的風(fēng)險(xiǎn)；第三，減少車輪、軌道部件以及軌道幾何形位出現(xiàn)惡化的概率；第四，允許列車以較高的速度運(yùn)行，而且沒(méi)有劇烈的震動(dòng)；第五，降低鋼軌與鐵路車輛輪對(duì)之間的噪音。在高速鐵路鋼軌打磨過(guò)程中主要有四種策略：

1.矯正性打磨

矯正型打磨是一種缺陷打磨，主要是利用打磨過(guò)程對(duì)高速鐵路鋼軌病害進(jìn)行處理，以減少鋼軌缺陷的重要方法，一般要采用積極的打磨工序，預(yù)先設(shè)計(jì)好打磨量，一般高速鐵路鋼軌打磨量為0.5mm-4mm或者0.5mm-6mm之間，而且打磨量還要根據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度來(lái)決定。矯正性打磨的經(jīng)濟(jì)性不高，因此要去除高速鐵路鋼軌上的大量銹蝕金屬，所以在打磨過(guò)程中會(huì)減少鋼軌潛在的使用壽命。但是為了防止鋼軌在短期內(nèi)失效產(chǎn)生安全隱患，必須要采用矯正性打磨對(duì)鋼軌進(jìn)行處理，高速鐵路鋼軌矯正性打磨可能會(huì)導(dǎo)致列車速度受到限制。

2.過(guò)渡性打磨

過(guò)渡性打磨是對(duì)高速鐵路鋼軌進(jìn)行長(zhǎng)期打磨的一種方法，目的是為了對(duì)高速鐵路的鋼軌病害進(jìn)行預(yù)防，是一種周期性打磨制度。過(guò)渡性打磨需要經(jīng)過(guò)多次打磨，尤其是鋼軌沒(méi)有得到規(guī)范養(yǎng)護(hù)的時(shí)候，可以采用過(guò)渡性打磨策略對(duì)鋼軌的病害進(jìn)行有效處理。從成本控制以及打磨帶來(lái)的效果來(lái)看，過(guò)渡性打磨是一個(gè)很好的選擇，可以確保資金得到充分有效地利用。過(guò)渡性打磨還可以減少鋼軌損傷的嚴(yán)重性，例如對(duì)于鋼軌波磨和滾動(dòng)接觸疲勞可以進(jìn)行有效控制。過(guò)渡性打磨的金屬量要比矯正性打磨的金屬量少，一般打磨量控制在0.3mm～1.0mm之間，而且隨著時(shí)間的推移，在每一個(gè)打磨周期內(nèi)進(jìn)行打磨的時(shí)候要將打磨量逐漸減少。

3.預(yù)防性打磨或周期性打磨

矯正性打磨和過(guò)渡性打磨可以對(duì)鋼軌表面的一些危害進(jìn)行處理，所以經(jīng)過(guò)矯正性打磨和過(guò)渡性打磨之后要進(jìn)行預(yù)防性打磨。預(yù)防性打磨是進(jìn)一步消除和控制表現(xiàn)缺陷，保證鋼軌表面狀態(tài)良好的重要途徑，需要打磨的金屬量較少，一般只有0.2～0.3mm，而且打磨的時(shí)間十分頻繁。預(yù)防性打磨是一種十分經(jīng)濟(jì)的方法，由于需要打磨的金屬量很少，所以減少了打磨工具的使用，并且頻繁的養(yǎng)護(hù)還可以延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命。在預(yù)防性打磨過(guò)程中，對(duì)打磨周期進(jìn)行確定主要依靠以下結(jié)果因素，第一，列車的重量；第二，經(jīng)過(guò)鋼軌的主要列車類型及貨物類型，即看是靜輪載還是動(dòng)輪載；第三，鋼軌類型；第四，軌道特征，尤其是軌道的曲線率、超高、鋼軌支承條件；第五，運(yùn)行速度，運(yùn)行速度越高，打磨的周期越頻繁。endprint

4.特殊性打磨

通過(guò)以上三種打磨策略之后還要采用特殊性打磨策略對(duì)鋼軌進(jìn)行打磨處理，主要包括以下幾個(gè)方面：第一，為了形成特殊的鋼軌斷面形狀，通過(guò)特殊性打磨，其打磨量可以超過(guò)鋼軌頭部允許磨耗限度，延長(zhǎng)鋼軌短期使用壽命。例如，當(dāng)車輪輪對(duì)與鋼軌之間的接觸區(qū)為20～30mm寬時(shí)，由于接觸區(qū)太過(guò)集中，會(huì)影響車輛的運(yùn)行，所以采用特殊性打磨可以消除車輪與鋼軌之間的金屬量，并且對(duì)鋼軌軌距內(nèi)側(cè)面進(jìn)行打磨，在打磨過(guò)程中，鋼軌打磨量必須與通過(guò)線路的主要列車車輪斷面進(jìn)行匹配。第二，實(shí)現(xiàn)特殊的鋼軌斷面形狀，特殊的軌道斷面形狀可以減少車輪懸空的概率，經(jīng)過(guò)特殊性打磨可以將鋼軌接觸區(qū)進(jìn)行橫移，沿車輪踏面移動(dòng)到相應(yīng)的位置，并且還可以沿著軌道線路的方向?qū)︿撥墧嗝娴男螤钸M(jìn)行打磨，形成有特殊要求的鋼軌斷面。例如車輪與鋼軌之間的接觸區(qū)寬度為20～30mm，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行之后，輪軌接觸區(qū)可能從鋼軌頭部中間移至靠近軌距內(nèi)側(cè)面，通過(guò)特殊性打磨可以將接觸區(qū)平移到正確位置。第三，提高鋼軌接觸面的平滑性。在高速鐵路運(yùn)行過(guò)程中，由于鋼軌和輪對(duì)之間的相互摩擦，會(huì)產(chǎn)生很大的噪音，而且鋼軌的平順程度越低，噪音越大，所以在鐵路運(yùn)行過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)鋼軌表面的打磨，通過(guò)特殊性打磨，可以對(duì)某些比較突出，不平整的位置進(jìn)行打磨處理，從而提高鐵路鋼軌接觸表面的平滑性。這種打磨方法在高速線路和城市軌道交通線路上的應(yīng)用十分普遍，鋼軌表現(xiàn)的粗糙度最適宜的參數(shù)是4～6μmRA，經(jīng)過(guò)特殊性打磨，可以將鋼軌表面的粗糙度控制在4～6mm之間，在特殊性打磨過(guò)程中，對(duì)鋼軌類型有很高的要求，對(duì)于一些硬度較低的鋼軌，其打磨的效果維持時(shí)間不長(zhǎng)，如果鋼軌的硬度較高，則打磨效果的維持時(shí)間更長(zhǎng)。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)高速鐵路鋼軌進(jìn)行打磨是一個(gè)十分必要而且重要的過(guò)程，由于各種原因，會(huì)導(dǎo)致鐵路鋼軌出現(xiàn)不平順，而鋼軌的不平順會(huì)導(dǎo)致輪軌動(dòng)力不均勻，對(duì)高速鐵路行車安全、平穩(wěn)性以及乘車舒適性帶來(lái)十分嚴(yán)重的影響，隨著鐵路的運(yùn)行速度不斷增快，這種影響更加明顯。在鐵路運(yùn)行過(guò)程中要加強(qiáng)打磨方法的研究和應(yīng)用，不斷提高打磨水平。

參考文獻(xiàn)

[1]馬良民.高速鐵路鋼軌打磨技術(shù)研究與應(yīng)用[J].鐵道建筑，2011（05）

[2]馬曉明.鋼軌打磨概述及提高打磨質(zhì)量[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2013（11）

[3]魏曉斐.淺談鋼軌打磨的有效性和管理體系[J].黑龍江科技信息，2017（04）

[4]繆闖波.鋼軌打磨對(duì)輪軌作用的影響[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2002（07）

[5]黃信基.對(duì)我國(guó)高速鐵路鋼軌維修作業(yè)的討論[J].鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2006（06）endprint