京滬高速鐵路廊坊站道岔打磨驗收標準的分析及應用

汪 奕，王國恩

(1.天津鐵道職業技術學院，天津 300240；2.北京大型養路機械運用和檢修段，北京 100070)

京滬高速鐵路廊坊站道岔打磨驗收標準的分析及應用

汪 奕1，王國恩2

(1.天津鐵道職業技術學院，天津 300240；2.北京大型養路機械運用和檢修段，北京 100070)

鋼軌打磨作為鐵路工務部門在線路養護維修中的一種重要方法已經在我國得到廣泛的應用。采用新型打磨設備和檢測儀器對廊坊站高速道岔進行打磨和檢測，并分析原鐵道部頒布的驗收標準和德國鐵路驗收標準，從鋼軌波形磨耗、鋼軌廓形、鋼軌表面粗糙度和外觀這幾方面進行驗收。實踐表明，鋼軌打磨后道岔動力學指標得到明顯改善，軸向加速度、減載率峰值明顯下降，延長了道岔鋼軌的使用壽命。

高速道岔；打磨；驗收標準；分析；應用

1 京滬高速鐵路廊坊站道岔概況

京滬高速鐵路由北京南站至上海虹橋站，全長1 318 km，全線共有218組正線高速道岔和8組正線高速鋼軌伸縮調節器，其中廊坊站共有8組正線高速道岔，這8組道岔中，1號～4號道岔為渡線道岔，5號～8號道岔為進出站道岔。京滬高速鐵路廊坊站自2011年6月30日運營以來，正線高速道岔己運營超過2年的時間，從未進行過打磨修理。由于列車的動力作用、自然環境和鋼軌本身質量等因素[1]，道岔經現場檢查發現鋼軌廓形與原鋼軌廓形出現較為明顯偏差，如圖1所示。部分心軌存在肥邊和斜裂紋，尖軌有輕微側磨。

圖1 廊坊站道岔實測軌廓偏差

為了建立合適的鋼軌斷面，提高輪軌接觸性能[2-3]，消除和延緩道岔鋼軌表面傷損，延長道岔鋼軌的使用壽命，保障高速列車運行的平順性和安全性，降低噪聲和振動[4]，增加乘客乘坐的舒適性[5]，需要對道岔鋼軌進行打磨。

2 鋼軌打磨現狀

鋼軌打磨作為鐵路工務部門在線路養護維修中的一種重要方法已經在我國得到廣泛的應用。我國自1989年引進瑞士Speno公司生產的RR48HP4型鋼軌打磨列車后[6]，陸續引進了包括線路打磨、道岔打磨等多種車型。隨著線路打磨技術的發展和線路打磨取得的成功經驗，道岔鋼軌的狀況漸漸成了工程技術人員關注的焦點。道岔是引導機車車輛由一條線路轉向另一條線路的過渡設備，道岔結構復雜，養護比較困難，是線路上的薄弱環節[7]。道岔鋼軌表面的問題比區間線路更加嚴重，例如軌頭塌陷、軌頭不平順、塑性變形、高低不平順、波浪軌面和軌頭肥邊等[8-9]，線路病害在道岔鋼軌上同樣存在且更加嚴重，造成的后果是眾所周知的。自2003年我國引進道岔打磨車以來，經過幾年的摸索，逐漸形成了一套自己的打磨方式，在打磨車的使用方面取得了一些成功的經驗。但是到目前為止，打磨施工還處于粗放型，沒有嚴格的檢查和監測手段來指導道岔鋼軌打磨[10]。

為了探索和掌握高速道岔打磨規律，落實中國鐵路總公司《京滬高速鐵路標準示范線建設三年計劃》，2013年7月特邀請德國奧鋼聯BWG公司配合北京鐵路局在京滬高速鐵路廊坊站開展道岔示范性打磨工作。

3 打磨設備與檢測工具

3.1 道岔打磨設備

選擇美國Harsco公司生產的RGH20C型打磨車，如圖2所示。該車有20個打磨電動機，可以實現內側75°至外側45°的角度偏轉，主要是對鐵路線路中的道岔進行打磨，作業效率、精度高。

圖2 打磨設備

3.2 小型打磨設備

由于有些道岔存在不允許打磨車打磨的區段，如圖3所示，因此需要使用打磨機進行人工打磨。打磨砂輪可以在垂直方向兩側30°的范圍內自由變換打磨角度。配合手持角磨機通過靈活的調整可以精細的打磨道岔尖軌和心軌。

圖3 道岔不允許打磨車打磨區段

3.3 波形磨耗測量儀

道岔鋼軌波磨測量采用數顯式RM1200波磨測量儀，如圖4所示。波磨測量儀最大測量長度為1 200 mm，可選濾波范圍為10～30 mm、30～100 mm、30～300 mm、100～300 mm和300～1 000 mm。

圖4 RM1200型波磨測量儀

3.4 鋼軌廓形測量儀

鋼軌廓形測量采用DQM2000型鋼軌廓形測量儀，如圖5所示。該測量儀通過手動的方式測量鋼軌廓形，帶有64 K的記憶卡，一次可測量存儲40個鋼軌廓形數據，并可導入到電腦中與目標廓形進行比對。

3.5 打磨切削量測量儀

打磨切削量測量采用Wilmec HT1型切削量測量儀，如圖6所示。每股鋼軌測量3次，測量結果可以直接打印出來。

圖6 Wilmec HT1型切削量測量儀

3.6 粗糙度測量儀

表面粗糙度測量采用TR100型表面粗糙度測量儀，如圖7所示。測量時置于鋼軌表面即可直接顯示表面粗糙度數值。該測量儀沒有存儲功能，需要記錄測量結果。

圖7 TR100型表面粗糙度測量儀

4 打磨驗收標準

基于現場檢查結果，對廊坊站道岔實施了預防性的打磨，軌頂切削量為0.3～0.5 mm，軌距角切削量為1.8～2.0 mm。通過整體預防性打磨修正了道岔鋼軌廓形，并減緩或消除了局部斜裂紋和肥邊等鋼軌病害。道岔鋼軌經示范性打磨后按照原鐵道部和德國鐵路驗收標準進行驗收，現對驗收標準及應用進行分析。

4.1 波形磨耗驗收標準

原鐵道部頒布的《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》中規定的波形磨耗驗收標準如表1所示[11]。德國鐵路標準Ri1824.8310中對鋼軌打磨規定的波形磨耗驗收標準如表2所示[12]。

表1 原鐵道部頒布的波形磨耗驗收標準

表2 德國鐵路波形磨耗驗收標準

從表1、表2中可以看出，在波長相同范圍內德國鐵路標準比原鐵道部頒布的標準高，例如波長在10 mm<λ≤30 mm時，原鐵道部頒布的標準的采樣窗長度為600 mm，平均峰峰幅值的驗收值是0.02 mm，而德國鐵路標準的采樣窗長度為500 mm，平均峰峰幅值的驗收值是0.01 mm。因此，京滬高速鐵路廊坊站道岔示范性打磨的波形磨耗驗收標準采用德國鐵路標準。

4.2 鋼軌廓形驗收標準

德國鐵路鋼軌打磨后廓形的驗收標準如表3所示。原鐵道部頒布的《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》中沒有對鋼軌廓形的驗收提出具體的標準，僅須用1 m直尺對工作面和軌頂面測量平順度，如表4所示。因此，京滬高速鐵路廊坊站道岔示范性打磨的鋼軌廓形驗收標準采用德國鐵路標準。

表3 德國鐵路鋼軌廓形驗收標準

表4 原鐵道部頒布的鋼軌打磨作業驗收標準

德國鐵路標準中規定鋼軌廓形的豎向基準點為Y+5點(即軌頂面中心點外側5 mm處)，橫向基準點為Z-14點(即軌頂面以下14 mm處)，測量鋼軌廓形偏差時，將實測廓形與目標廓形的Y+5點豎向對齊，Z-14點橫向對齊，不旋轉測量Y-25 至區域的最大幅向偏差，如圖8所示。由于我國規定的軌距線為軌面以下16 mm處，與德國鐵路規定的軌面以下14 mm不同，測量鋼軌廓形的橫向基準點應由Z-14點改為Z-16點。

圖8 測量鋼軌廓形偏差

4.3 鋼軌表面粗糙度驗收標準

鋼軌表面打磨后采用TR100型表面粗糙度測量儀檢測鋼軌表面粗糙度。德國鐵路標準Ri1824.8310和原鐵道部頒布的《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》中的驗收值基本相同，所以釆用原鐵道部的驗收標準。實際檢測時在同一個打磨面上連續測量6個點，這6個點表面粗糙度的算術平均值Ra不應大于10 μm。

圖9 表面粗糙度Ra

經計算，打磨后粗糙度結果為6 μm，滿足小于10 μm的規定。

4.4 外觀驗收標準

德國鐵路標準Ri1824.8310和原鐵道部頒布的《高速鐵路無砟軌道線路維修規則》中都對打磨面的寬度進行了規定。除軌頭內側工作面的打磨面寬度，德國鐵路要求不超過4 mm，原鐵道部要求不超過5 mm外，其他基本相同。

綜合德國鐵路和原鐵道部的標準，京滬高速鐵路道岔打磨的外觀驗收標準如下：打磨面寬度在鋼軌內側工作面不超過4 mm，在鋼軌肩部過渡區不超過7 mm，在鋼軌頂面不超過10 mm，如圖10所示。沿鋼軌100 mm長度范圍內，打磨面寬度最大變化量不應大于打磨面最大寬度的25%，打磨后的鋼軌不應連續發藍。

圖10 打磨面寬度

5 結語

按新的打磨檢測標準和方法對京滬高速鐵路廊坊站道岔進行打磨后，經動檢車測試，道岔動力學指標得到明顯改善，軸向加速度、減載率峰值明顯下降，人體晃車、抖動等感覺不良處所大幅度減少，動車運行品質明顯提升。

[1] 汪奕.鐵路機械化養路[M].北京：人民交通出版社，2013．

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Analysis and Application of Switch Grinding Acceptance Criteria for LangFang Railway Station on Beijing-Shanghai High-speed Railway

Wang Yi1， Wang Guoen2

(1.Tianjin Railawy Technical and Vocational College， Tianjin 300240, China; 2.Beijing Heavy Road Machinery Operation and Repair Depot， Beijing 100070, China)

Being as an important approach of line maintenance， rail grinding has been widely used in China. New grinding equipment and detecting instrument are employed to grind and detect high-speed turnouts in Langfang railway station and the acceptance standards of Chinese railway department and German railway are analyzed from the aspects of corrugation， rail profile， rail surface roughness and appearance. The practices demonstrate that the indexes of turnout dynamics are remarkably improved after rail grinding， and axial acceleration and the peak value of load reduction rate are dramatically declined， which prolongs the operational life of turnout rail．

High-speed turnout; Grinding; Acceptance standard; Analysis; Application

2014-02-11；

：2014-02-20

汪 奕(1959—)，男，副教授，1986年畢業于大連鐵道學院

機械制造工藝及設備專業，工學學士，E-mail:wangyi1959@163.com。

1004-2954(2014)11-0072-04

U238； U213.6

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.11.017