鐵路鋼軌打磨技術及其應用

趙鑫巖

摘 要：鋼軌打磨技術是鋼軌養護維修中常用的修復技術之一，該技術的應用對于改善鋼軌病害，提高鐵路運輸的安全性具有重要意義。本文將對鋼軌打磨技術的相關內容進行介紹，并對該技術的應用進行了實例說明。

關鍵詞：鋼軌；打磨技術；策略；應用

1 概述

我國鐵路鋼軌在運行過程中受到的損傷越來越嚴重，已經出現了軌面剝離、軌頭壓饋、裂紋、波浪型磨損等多種故障，給鐵路運行車輛的安全造成嚴重威脅。為保證鐵路運行的安全性，需要加強對鋼軌的維修和養護。鋼軌打磨技術是鐵路工務部門常用的一種修護技術，能對軌面傷損進行有效修護，延長了鋼軌的使用壽命，確保了鐵路車輛行車安全。

2 鋼軌打磨技術

2.1 原理介紹 鋼軌打磨是利用砂輪、銑刀、刨刀、砂帶等打磨工具對鋼軌頂部進行磨削，以清除鋼軌表面缺陷和病害的一種修護技術，其打磨原理如圖1所示，n為轉速，v為前進速度，F為砂輪豎直方向的受力。打磨時，砂輪在壓力的作用下與鋼軌接觸，砂輪端面磨粒與鋼軌表面充分接觸，旋轉時對鋼軌表面進行去除，以完成打磨目標。在打磨過程中，砂輪與鋼軌的接觸面積、去除率、壓力等參數會對打磨效率和精度產生影響。

2.2 技術分類 打磨技術按照目的和磨削量可分為三種，修復性打磨、預防性打磨和曲線軌頭非對稱打磨。修復性打磨也可成為表面打磨，主要是對已經發生磨損，存在缺陷的鋼軌進行打磨；預防性打磨則是對使用中的鋼軌進行定期打磨，以消除潛在隱患對鋼軌的威脅；非對稱打磨的主要作用是為車輪和鋼軌建立合適的相對位置，減少車輪邊與鋼軌邊之間的作用力，降低車輪邊緣的磨損。打磨時應先確定輪對兩側車輪的滾動半徑差，打磨主要是增大二者之間的差值，從而提高輪的自行轉向能力，使車輛能夠順利通過軌道彎曲部分。若按照打磨方式可分為包絡式打磨和輪廓式打磨，前者是砂輪端面沿鋼軌截面布置打磨作業，一般打磨作業速度較低，在預防性打磨作業中切削能力發揮較為困難，主要用于修復性打磨；后者是利用砂輪的仿形輪廓進行打磨作業，速度為包絡式的五倍以上，打磨效率為包絡式的三倍以上，非常適合于行車密集線路的預防性打磨作業。兩種打磨方式各有特點，在實際修復作業中可更加實際需要選擇不同的打磨方式，或兩種打磨方式交替使用。

2.3 打磨策略 鋼軌維護時，按照維護需求和經濟效益選擇鋼軌打磨方式被稱為打磨策略。如修復性打磨需要去除大量鋼軌表面金屬材料（平均厚度為1.0-1.5mm）以達到消除病害目的，預防性打磨則是去除少量的鋼軌表面金屬材料（平均厚度為0.1-0.2mm）達到消除隱患的目的，預防性打磨周期較短，需要提高鋼軌打磨效率。從短期經濟利益上來說，預防性打磨顯然要優于修復性打磨，因此，高速或者重載鐵路鋼軌逐漸以預防性打磨為主，將病害消除在萌芽狀態，將事后修復變為主動預防，確保了行車的安全性；但從長遠利益來說，預防性打磨周期短，增加了鋼軌線路的維護成本，預防性打磨對鐵路運營成本的影響需要進一步研究，相關部門在制定打磨策略時，也應將短期利益和長遠利益相結合，制定科學、合理的打磨策略。

3 打磨技術的應用

3.1 鋼軌病害情況 以我局某段鋼軌為例，該路段主要的病害有波磨、軌面疲勞裂紋、焊縫凹陷等。波磨病害波長在30-80mm范圍內，最大波磨值達到了0.7mm，波磨對軌道的平整度影響較大，危及行車安全；部分鋼軌地段的表面細微裂紋發展成為連續凹坑，導致少數軌枕出現碎塊。

3.2 打磨技術實施 ①打磨作業制定。鋼軌病害較為嚴重，此次作業屬于修復性打磨；打磨工具采用RGH10C型鋼軌打磨車，車速定位6-8km/h，功率為75-80%，打磨砂輪角度根據實際情況進行適當調整；打磨順序為先打磨外側，再打磨內側和頂面，最后恢復鋼軌廓形。打磨次數以裂紋深度與每次磨削量的比值為準，若病害為焊接凹陷，則應適當增加打磨次數，因為每次打磨磨削量會逐漸減小。②技術分析和防護措施。此次打磨路段高架線線路小半徑曲線處設置了軌道防護，護軌與鋼軌作業之間的距離較短，且護軌要高于軌道面，這就增加了打磨難度。打磨時需要對砂輪進行細微調整，以確保打磨砂輪能在不同打磨模式下都能避開護軌，保護護軌的安全。為減少車輪對鋼軌接頭處的沖擊，作業組設計并使用了減振接頭夾板，夾板高于軌面，因此打磨車遇到減振夾板就需要采用跳越式打磨，這種打磨方式對作業人員的技術要求較高，是需要格外注意的。鐵路鋼軌所處地段涉及多種電氣設備和電纜，打磨時產生的火星容易飛濺，導致設備或電纜受損。為保護設備和電纜，在施工前需要對打磨路段進行排查，對易燃、易爆物進行清理或保護措施，確保安全施工。③打磨效果。對本次打磨作業進行全程監督記錄，發現波磨值小于0.8mm時，其消除效果較好，反之則消除難度大，消除效果不理想，會殘留一定的波磨。當波磨長度為300mm，行車速度控制在60km/h，波磨值自1.75mm下降到0.4mm，輪軌間動力系數降低，輪軌力得到明顯改善。打磨后，經列車添乘檢驗，列車通過時跳動現象明顯減弱，噪聲降低到標準值以下，列車運行的安全性和穩定性得到了明顯提升。

3.3 應用評價 鋼軌在各類病害發生之初，就應該及時采取措施。打磨技術雖然無法對深度病害進行徹底消除，但合理的利用能有效減緩軌道病害，提高行車的安全性。

4 結語

本文對鋼軌打磨的工作原理、技術分類、打磨策略及應用進行了簡單介紹，通過實踐應用可知，打磨技術在修復鋼軌病害方面具有積極作用。在打磨時，應根據病害情況和經濟情況，制定科學的打磨策略，選擇合適的打磨方式，在確保行車安全的基礎上，將鋼軌養護工作的成本降到最低。

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