高速鐵路鋼軌修理技術探討與分析

王雄飛

（北京高鐵工務段，河北 石家莊 050000）

鋼軌是鋼道結構中最重要的一部分， 鋼軌通過摩擦粘著力引導著車輪的運行，車輛荷重直接通過車輪承受，并將之傳遞到軌枕上。 鋼軌是直接體現軌道不平順與穩定性的部件。

1 鋼軌的傷損

因為產品的質量、設計錯誤、施工誤差及車輛荷載、蛇行、速度等輪軌作用所引發的軌道規定尺寸的變化， 最后反映成為鋼軌上的不平順。 鋼軌的損傷表現為波磨、側磨、毛邊、壓陷等。 短波磨可能是車輪踏面損傷所引發，長波磨則是因為軌道不平順，側磨是由車輛轉彎時的向心力作用引發， 毛邊則多發生在曲線的內軌，是車輛橫移時輪軌橫向力的拉扯所至，壓陷是車輛在蛇行橫移時輪軌橫向的接觸過少從而導致接觸性的疲勞。 從維修和保養方面分類又可以分為應該維修的鋼軌傷損和不屬保養的鋼軌傷損。

2 國外鋼軌修理的經驗

2.1日本的鋼軌修理

日本的新干線實行的是鋼軌踏面管理的方式， 采用這種管理方式的目的：一是降低噪音和振動，減少輪重的變化；二是為了防止高速運行中產生的鋼軌表面的傷損向縱深方向發展。

鋼軌的打磨可分為周期性打磨和長鋼軌焊接部位的打磨。鋼軌焊接部位的打磨有三個標準：鋼軌踏面連續測定，不平順值要在0.5mm 以上；經軌檢車檢測軸箱的振動加速度在10g 以上；鋼軌踏面不連續性的測定，不平順值在+0.6mm 或者—0.4mm 以上。 周期性打磨則根據環境影響而定： 在對環境影響很重的區段，應在通過總重約3 000 萬噸時打磨一遍；在一般的區域，通過總重量約6 000-8 000 萬噸時打磨一遍即可。

2.2 法國的鋼軌修理

法國高鐵把軌面的狀態管理當做養護管理的重要內容，通過科學合理的軌道養護維修管理及機械化軌道維修， 法國高鐵軌道的維修作業基本穩定在三年左右。 由于法國高鐵采用的是有碴軌道，道碴在濺起后會引起鋼軌表面剝離現象，尤其是在冬季結冰掉落之后，情況變得更為嚴重，此時更需要進行鋼軌的打磨。法國高鐵對軌面短波的不平順制定了非常嚴格的標準。就法國高鐵來講，軌道的累計承重可達5 億噸。

3 我國高鐵鋼軌修理技術的探討與分析

從國外不同的渠道獲得的關于鋼軌打磨的信息看起來有些雜亂， 這都是由各個國家條件不同而決定的。 從工作周期方面講，我國的平均周期是二年，德國卻是四年。日本的預防性打磨要求要磨掉0.5mm-0.1mm， 而我國正如盧祖文教授所指出的那樣，波深在0.5mm 以下者，全部消除。 就我國的高速鐵路建設而言，不能不提高要求。 我們國家沒有高鐵運行的經驗，也沒有高速狀態中輪軌關系鋼軌受損傷的實驗數據。 但我們仍然可以從鐵路車輛技術人員的研究成果里，來推斷出一些有共性的內容。

3.1 理論探討

從理論上講，鋼軌及車輪在運動的狀態下屬于線接觸，分析這種應力下材料的表面接觸強度對維修來講是必須的。 輪軌的關系表明：自由滑動時，表面主要是輕微的劃傷和壓痕，運動與壓痕方向一致。 接觸材料的表面受到高摩擦力的作用時，材料表面產生塑性的流動。 經過大量的分析和研究證明，表面摩擦力是決定材料表面是否剝離的主要原因， 會導致表面裂紋的形成與擴散。

根據輪軌的關系可以看出，防止車輪的滑動，對車輪進行修理，對鋼軌進行周期性打磨，改正輪軌間的接觸狀態是改善和防止裂紋產生、擴散的有效措施。

3.2 打磨作業的分析

鋼軌的打磨有三個原則： 根據城市環保的要求， 控制住噪音；根據曲線的半徑，制動區間，橋、路過渡段，焊接接頭等情況，控制住傷軌；根據列出的車軸重、列出對數、速度，控制住輪軌接觸的疲勞度； 分別計算出線路區間打磨作業的需要。 我國的京滬、哈大、武廣三條設計線路中的主要高速或者客運專線的年輸送量都在7 000-8 000 萬人次，如果按車輛軸重為17 噸計，單線的年累積通過噸位在3 000-7 000 萬噸。車輛的軸重是大于日本的，年累積通過的噸位卻遠遠大于歐洲的高鐵。

3.3 打磨作業工作周期

通過資料研究， 德國的周期性鋼軌打磨為4年一次， 法國TGV 東南線的周期性鋼軌打磨約4-5年為一個周期。日本是我國的鄰國，鐵路沿線的地貌、地質和氣候與我國非常相似，客流量很大，但是車輛的軸重較輕，通過一億噸之后打磨是對高速鐵路線的規定。 對于我國來說，日本的參考性要大一點。

3.4 打磨設備

目前的鋼軌打磨設備共有三種： 一種是48 頭或96 頭砂輪的打磨列車；一種是銑磨列車，又分為單銑頭和雙銑頭；另一種是滑靴式打磨車。

4 結語

根據國內外鋼軌的維修經驗， 打磨是改善輪軌間的接觸狀態，防止、改善裂紋產生和擴展，減小鋼軌維修工作量的有效方法。 若發生傷軌的情況，則必須打磨，而且打磨的次數越多越好。預防性打磨，宜在5 000-1 000 萬噸運量的時候打磨一次，而且打磨車在無傷區域的速度可以稍高，打磨程度宜淺。

[1]張銀花，周清躍，陳朝陽，劉豐收.中國高速鐵路用鋼軌的質量現狀及分析[J].鋼鐵，2011（12）.

[2]周清躍，田常海，張銀花，劉豐收，陳朝陽，俞喆.高速鐵路鋼軌打磨關鍵技術研究[J].中國鐵道科學，2012（02）.