高速鐵路道岔大機打磨廓形設計及質量控制研究

劉永剛

摘要：高鐵道岔作為高速鐵路的薄弱設備，軌件的平順狀態直接影響高速列車的過岔速度。鋼軌打磨作為高速鐵路鋼軌修理的一種主要方法，是提高岔區線路平順性，預防和治理道岔區鋼軌病害的有效手段，能消除和延緩鋼軌接觸疲勞傷損，降低鋼軌折斷風險，延長軌道設備使用壽命。本論述以現場存在的具體病害整治實例為研究對象，通過對打磨廓形的優化設計和現場實踐，充分反映打磨質量卡控的關鍵所在。

關鍵詞：高速鐵路;道岔;打磨;廓形

中圖分類號：U216.425文獻標志碼：A

1 運營高鐵道岔鋼軌狀態

通過對蘭新客專民樂站道岔調查發現，民樂站岔區內鋪設60 kg/m 標準軌廓形的軌件，鋼軌廓形與區間線路設計廓形偏差較大。左右股廓形不對稱，岔區光帶較寬，寬窄光帶交替出現，存在雙光帶，岔區內軌面普遍存在較為嚴重的麻點病害。

以民樂站1 號道岔為例，通過道岔區鋼軌廓形測量數據分析，實測廓形與設計廓形偏差較大，左右股廓形對稱性較差。1號道岔38位枕處實測鋼軌廓形左股內側低，右股內側高，在20～ 30 mm 的范圍內左股法向偏差低于偏差下限（-0.2 mm）、右股法向偏差高于偏差上限（+0.2 mm），如圖1 所示。

2 打磨廓形設計

通過對蘭新客專所運行的CRH5G 型動車組車輪踏面廓形進行采集，并結合現場實測鋼軌廓形，根據實際線路條件建立車輛-軌道耦合動力學模型，通過分析輪軌靜態和動態接觸，計算輪軌幾何接觸關系、接觸應力和輪軌蠕滑等關鍵參數，設計得到目標打磨廓形，如圖2 所示。

根據調查情況及設計目標打磨廓形，為盡可能減小廓形差異，提高廓形對稱性及一致性，在保證鋼軌廓形的修復及病害處理的前提下，以打磨量及打磨遍數最小為原則，針對岔區不同的廓形狀態，給定不同的打磨模式，岔前打磨遍數為10遍，岔區最大打磨遍數為8 遍，平均打磨遍數也為8 遍。民樂站1 號道岔打磨方案及其打磨明細見表1、表2 所列。

3 打磨效果分析

根據設計目標廓形，于2020年 6月中旬采用大機打磨車對民樂站道岔及岔區鋼軌實施個性化廓形打磨，對道岔尖軌、可動心軌打磨受限區域進行人工打磨。

3.1 打磨質量指標分析

打磨后鋼軌廓形采用 GQI 指標驗收評價。GQI 代表測量廓形與設計廓形的貼合度，貼合度越高則 GQI 越高。以打磨前調查點位置為驗收點，對每組道岔的各測點進行定點廓形測量驗收，通過測量數據分析評價可知，各驗收點 GQI 指標均大于85，達到優良等級。

1號道岔各驗收點的 GQI 均值提高22.5%，指標顯著提高，如圖3 所示。

3.2 定期跟蹤觀測分析

蘭新客專民樂站道岔打磨施工結束后，分別在2020年7月和11月進行了定期、定點觀測，以分析輪軌接觸光帶，軌面病害及廓形情況。以1號道岔測量數據為例。打磨后1 個月和4.5個月后鋼軌表面輪軌接觸光帶基本保持在20～ 25 mm 之間，滿足光帶寬度要求，光帶位置居中，光帶與非光帶邊界清晰，軌面未產生雙光帶麻點等病害。打磨后，各測點 GQI 指標相較于打磨前有顯著提高，且各道岔 GQI 指標均值在兩次觀測中基本保持穩定，如圖4 所示。

統計民樂站東岔區上行線4～12月車載儀偏差個數的變化情況如圖5 所示，在6 月中旬實施廓形打磨后，橫向 II 級偏差均消除，橫向 I 級偏差個數顯著減小，并一直保持在較低水平，每月平均偏差個數由打磨前的 18次下降為5 次，下降率為72%，偏差下降率顯著，可有效改善車輛運行品質。

4 結論及建議

4.1 結論

通過對蘭新客專民樂站道岔及岔區鋼軌廓形進行差異化打磨，最大程度地消除鋼軌廓形差異，岔區鋼軌廓形一致性和對稱性得到顯著提高。通過打磨后期定期跟蹤觀測，打磨后鋼軌表面輪軌接觸光帶基本保持在 20～ 25 mm 之間，光帶位置居中，光帶與非光帶邊界清晰，軌面未產生雙光帶麻點等病害;打磨后岔區車載儀偏差個數明顯降低，軌道的平順性得到明顯改善，廓形打磨效果良好。且道岔按設計廓形打磨方案后，平均打磨遍數為8 遍，相較于日常通打14～ 16遍的打磨遍數，打磨遍數減少6 ～8 遍，作業效率提升42.9% ～50%，有效節約維修成本。

4.2 相關建議

（1） 推行道岔廓形打磨，道岔廓形打磨是根據列車車輪踏面廓形狀態及線路狀態建立輪軌耦合動力學模型而設計得到的目標廓形，該目標廓形可使輪軌關系處于最佳狀態，有效改善車輛運行品質，延長鋼軌使用壽命。由于道岔由短軌、尖基軌及心軌等部件焊接組成，同組道岔不同部件之間的廓形存在差異，同一岔區不同道岔廓形差異性更大，故在對道岔實施廓形打磨前，需要對岔區不同組件的廓形采集及軌面狀態標記，以目標廓形為標尺，根據不同的實測廓形與目標廓形的差異設計個性化打磨方案，根據道岔直尖軌及心尖軌不同斷面的組合設計廓形，設計各關鍵斷面的打磨方案，不同斷面之間做好過渡;以最大程度提高廓形一致性及對稱性。

（2） 采用大小機結合的打磨方式，針對大機打磨受限區域，可以采用小機進行補充打磨，利用小機打磨也可對大機打磨的落刀或者收刀處的接茬進行處理，以提高軌面平順度。

（3）加強技術人員理論知識和操作實踐方面的培訓工作，改變對于廓形打磨理念的認知，加深對廓形打磨理念的認知，明確驗收標準，協力提高打磨質量。

參考文獻：

[1]中國國家鐵路集團有限公司工電部. 鋼軌打磨手冊[M]. 北京：中國鐵道出版社，2020.

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[4]王文健，陳明韜，郭俊，等. 高速鐵路鋼軌打磨技術及其應用[J]. 西安交通大學學報，2007（5）：574-577.