鐵路線路施工中鋼軌打磨技術研究

李晨升

摘? 要：鐵路運輸是現階段物資運輸、出行重要的交通運輸方式，該方式比較安全，成本低。在新技術支持下鐵路運輸也進入高科技發展，高鐵運輸時速非常高，這需鐵路鋼軌的支撐。鋼軌需承受列車等施加的壓力，同時也要保證列車能以最小阻力讓列車高速而順暢的前行，這就是鋼軌打磨技術的有效使用。鋼軌打磨技術能夠提高鐵軌運輸效率，延長鋼軌使用壽命，因此本文結合鐵路線路施工中的鋼軌打磨技術，分析該技術的運用與鋼軌建設發展。

關鍵詞：鐵路;線路施工;鋼軌;打磨的技術

現代化經濟建設發展速度越來越快，鐵路線交通運輸建設越發完善，鐵路線路建設能提升整體線路運行安全，鐵路建設是交通網絡建設中的重要部分。交通網中需協調好鐵路建設內容，鋼軌打磨技術運用之前要對技術進行專門分析，如此才可以在技術運用中保證交通運輸安全，將整體鋼軌施工質量提升起來，從而提升鋼軌質量，協調施工管理，提升鐵路交通運輸安全，建設意義重大。

1.鋼軌打磨技術的研究背景

鐵路運輸系統中鋼軌使用壽命由磨耗、滾動接觸疲勞來決定，要延長鋼軌使用壽命需考慮鋼軌制造、養護兩個方面。具體起來講生產高質量鋼軌，有效潤滑軌道界面，對鋼軌斷面進行科學合理打磨，這是線路養護的重要手段。我國的鋼軌打磨設備主要依靠進口，1989年我國引進第一臺鋼軌打磨設備，整體上來看鋼軌維修設備水平與打磨技術遠遠落后發達國家。鋼軌打磨技術的運用能預防鋼軌波磨、控制接觸疲勞、裂縫拓展、磨耗等，提高鋼軌質量，實際運用中可以獲得極大的效益，主要體現在：①打磨技術消除軌道不平順而減少輪軌間的振動，提高軌道的穩定性以及降低線路與機車的運行維護運用;②打磨技術與鋼軌涂油相結合來延長鋼軌壽命，可延長50～300%;③改善輪軌粘著來減少滾動阻力，保證行車的安全;④降低了鐵路線運輸產生的噪聲與振動來提高旅客的舒適度[1]。據統計，2020年鐵道統計，全國旅客發送量為22.03億人， 國家鐵路21.67億人，全國鐵路旅客周轉量完成8266.19億人公里。

在貨物運輸方面，全國鐵路貨運總量發送量為45.52億噸，國家鐵路35.81億噸，全國鐵路貨運總量周轉完成30514.46億噸，貨運數量如下：

鐵路運行速度、運輸量不斷增加，對鐵路系統有更高要求，高速重載線路投入運營之后鋼軌出現各種損傷現象，比如鋼軌波浪形磨耗、軌面擦傷和剝離、軌側磨損、軌頭壓潰等，鐵路運輸發展速度非常快，出現損傷之后故障發生也非常快，影響了線路運輸的效益與壽命，要延長鋼軌使用壽命就需要重視對鋼軌的維護，避免出現損傷造成線路惡化，從而保證行車的安全與舒適。

2.對打磨技術研究

2.1打磨技術原理

其一，輪軌接觸幾何關系。輪軌滾動接觸是機車的獨特特征，在鋼軌的輪對滾動接觸過程中產生荷載、導向等作用，之間呈現動態關系，在動態作用下直接影響到列車的行車安全，進而影響到輪軌系統的經濟性。輪軌滾動接觸是一個復雜問題，與表面狀態、材質、相對運動狀態等因素相關，與車輪與鋼軌幾何相關。其二，輪軌接觸應力關系，在輪軌垂向作用下車輪與鋼軌材料在接觸位置發生變形而形成接觸區域，研究上人們也將其成為接觸斑，接觸斑面積越大，應力越小。因此在打磨的時候可以考慮通過增加接觸斑點的面積來減少接觸應力，從而緩解接觸疲勞。其三，鋼軌蠕滑關系，這是指在有彈性的鋼質車輪在有彈性的鋼軌上滾動，兩者之間產生的復雜物理現象，即“連滾帶滑”的現象，這種一種微觀物理現象，輪軌之間細小的滑動都會導致蠕滑現象出現。根據鋼軌材料的磨耗原理，接觸區域內的有黏著區、滑動區，滑動區內鋼軌材料存在磨耗現象。

2.2打磨方式

鋼軌打磨技術使用存在不同，因此打磨方式上面也存在極大差異，按照這種方式將打磨技術運用在軌道管理中，施工技術的運用也有不同的表現。如預防性打磨技術的落實是在鋼軌出現缺陷之前，通過技術打磨來提高打磨操作，讓打磨技術在運用中控制好細節，提高施工效率，為保證線路運行質量而提供保證，保障鋼軌的運行安全。預防性打磨速度非常快， 比如96頭車的預防性打磨速度控制在12KM/h中，打磨深度為0.3mm，鋼軌打磨輪廓面角度為-60°～20°之間。鋼軌預打磨也是預防性打磨技術，打磨作業在鋼軌鋪設施工結束后的15天后進行，時間約束主要是為避免影響施工作業進展，避免鋼軌病害的出現。預防性打磨屬于輕快型，而修理性打磨速度則比較慢。仍舊以上述車為例，一般速度控制在10M/h中，修理性打磨反復進行，一般打磨次數為3～5遍，根據病害情況適當增加打磨情況[2]。

2.3打磨要求

鋼軌打磨中需明確打磨技術的運用，這樣才可以按照對應的要求適當進行施工工序管理，借助這種形式提升整體鋼軌打磨技術的運用質量，確保鋼軌打磨技術的合理運用。一方面鋼軌打磨技術中需要將鋼軌周邊存在的易燃性物質清除、雜質掃除，防止打磨中摩擦出火花造成易燃失火現象，施工現場可以安排防火人員預防意外事故，攜帶必要的防火工具、通信設備;其次是鋼軌打磨之前應固定線路，進口線路部件;其三在施工管理中需要做好技術交底，提前交代好次日所需要打磨地段，得到詳細線路調查資料，重點是曲線地段鋼軌、波磨地段、擦傷地段的詳細的情況、線路情況，得到鋼軌路段擦傷情況和線路運行情況，為編寫打磨流程確定打磨數量來提供科學合理發展。

2.4打磨要點與驗收

打磨之前需要做好前期準備工作，將危險物品放置在更遠地方，鋼軌打磨會產生較高的溫度，避免出現爆炸、起火現象。第二是要固定好鐵路軌道，保證鋼軌面打磨順利進行。打磨之前需要將鋼軌護軌拆除后，讓鋼軌露出表面;結合方案將出現損壞部分進行標記，方便后期打磨修復。打磨的時候所有軌道接觸面都應進行重點打磨處理，尤其軌距角位置。根據損壞標記進行重復打磨，根據軌道磨損情況來安排打磨次數，保證鋼軌的使用質量，最后一次打磨使用經濟打磨的處理，提高打磨效果以及延長鋼軌使用壽命。鋼軌平直度檢查、驗收工作利用專門的波磨尺或者是檢測系統;軌距角軌廓質量、打磨角度的檢查都應使用便攜式輪廓檢測儀、檢測系統來管理。檢查打磨廓面是否滿足設計需求;檢查車輪行駛光帶寬度是否嚴格居中等，借助軌頭廓面模板。打磨需要遵守一定標準。

3.鐵路線路打磨技術與裝備運用研究現狀

3.1 砂輪端面打磨技術

砂輪端面打磨技術適用范圍非常廣，技術原理是多個打磨砂輪沿鋼軌縱向排列，以不同的擺角沿鋼軌橫向分布，每個擺角對應一個鋼軌輪廓打磨角度，在砂輪斷面接觸鋼軌輪廓位置形成的切線與空間水平方向的夾角即是擺角。在鋼軌上，砂輪或縱向或橫向分布，通過電機設備或者液壓馬達驅動高速宣傳，同時打磨設備在給定速度的基礎上沿著鋼軌前進，在打磨壓力的作用下砂輪斷面磨粒侵入鋼軌表層形成相對運動打磨鋼軌表面，實現對鋼軌的包絡式打磨。國內外學者對該技術的運用進行了深入研究，該技術的運用打破傳統鋼軌打磨中重視鋼軌表面損傷局限性，輪廓型打磨的方式能顯著改善輪軌接觸關系。鋼軌打磨技術的運用不僅可以去除表面損傷，也可以減緩鋼軌的內部疲勞。

3.2砂輪周面打磨技術

砂輪周面打磨技術是使用砂輪的圓周面作為工作面去除鋼軌表面材料，砂輪端面打磨能夠通過沿著鋼軌橫向與縱向布置的多個砂輪組合實現輪廓打磨，而打磨精度由直線段逼近鋼軌輪廓的曲線精度來決定，同時可以獲得鋼軌表面多個平面、棱線。在打磨中砂輪周面打磨既可以按照砂輪端面包絡式打磨，也可以將外圓周面根據鋼軌輪廓制定成曲面以分段或者整體仿形的方式實現打磨，可以獲得比較光滑的鋼軌表面。現階段的發展中，由意大利MECNOSERVICE公司研制生產的設備取得了理想的打磨效果，其型號是MS12S-ASG打磨車，該設備結合自動化技術得到了良好的運用，具備全電動操作控制系統、集成、噪音控制等性能，能運用在高速鐵路、普速鐵路等的打磨中。

3.3 砂輪高速打磨技術

砂輪高速打磨技術是利用無動力驅動專用砂輪在鋼軌表面高速拖行來去除鋼軌表面物質，通過施加打磨壓力和給進速度實現對鋼軌橫向輪廓的優化，消除鋼軌橫向波磨，砂輪軸線需要與鋼軌橫向傾斜成一定角度，沿著鋼軌縱向組合成相對位置，如此形成鋼軌表面的打磨痕跡呈現出不同的交織網狀形式。砂輪高速打磨技術作業強度由打磨壓力、裝備行走速度來決定可以獲得固定的消磨兩。由于作業速度非常快，作業期間內不用封閉線路，因此適合運用在控制接觸疲勞是高速線路的預防性打磨。在當前國內外對該技術的研究并不多，僅有西南交通大學科研團隊對該技術進行了深入研究，現階段唯一的打磨裝備是德國VOSSLOH公司生產的HSG型高速打磨設備。

4.打磨技術發展趨勢

其一，智能化發展。在現代科技發展的背景下鋼軌打磨技術發展存在新趨勢，在新技術、新理論的支撐下衍生出新的內容，鋼軌打磨技術逐漸實現智能化發展在現代技術支撐下變成可能[3]。比如打磨技術運用中，將技術與現代智能探照技術結合在一起，技術結合發展中能夠將對應施工管理技術落實在管理中，將智能化探照技術分析，對鋼表面磨損情況進行詳細分析，按照區域進行對照施工，借助這種施工技術全面提高鋼軌打磨技術的運用，對新時期技術運用有重要研究意義。其二，信息化集成發展。信息化發展背景下集成化必然成為趨勢，這種發展趨勢下鋼軌打磨技術也會受到影響，為保證鋼軌打磨技術發展與運用，技術發展中應針對打磨技術科學轉變，將信息化技術與打磨結合在一起，促進打磨技術的集成化、柔性化發展，將信息技術整合集成化、柔性化，保證鐵路運輸的安全。

結語：

綜上，當前鐵路建設速度越來越快，在現代鐵路建設中，鐵路發展建設施工技術應進行專門分析，在施工之后打磨技術的運用中，應進行專門的改進與分析。鋼軌打磨技術施工，通過打磨技術的運用提升鐵路線路施工質量，對提升鐵路鋼軌建設方面的研究有重要意義，也可以在一定高程度上提高鐵路線路壽命，保證線路服務質量。

參考文獻：

[1]代向楠. 鋼軌打磨在重載鐵路養護中的實踐探討[J]. 決策探索（中）， 2020，645（03）：47-48.

[2]李抗. GMC-96x型鋼軌打磨車恒速走行系統改進研究[J]. 鐵路技術創新， 2020（2）：5-5.

[3]劉永乾、郭猛剛、侯銀慶、張紫龍、王軍平. 有砟客運專線鋼軌周期性不平順整治技術研究[J]. 中國鐵路， 2020（9）：8-8.