淺談地鐵鋼軌維修工作

摘要：地鐵軌道的主要要求之一是平順性，本文針對我國地鐵軌道的快速發展，就鋼軌在軌道平順性中的重要性結合國內外鐵路維修經驗，對地鐵軌道鋼軌維修進行分析、比較和討論，強調合理和準確的打磨是鋼軌維修工作的主要內容。

關鍵詞：地鐵軌道；平順性；鋼軌維修；鋼軌打磨；預防性打磨

1 前言

鋼軌作為軌道結構的主要部件之一，支承并通過摩擦粘著力引導機車車輛的車輪，直接承受來自車輪和其他方面的力并傳遞給軌枕，同時為車輪的滑動提供阻力最小的表面。軌道平順性是列車平穩、安全運行的基礎，是影響行車舒適度的主要因素。對于地鐵來說，鋼軌的波磨、擦傷、表面龜裂、剝離掉塊、壓潰、焊縫不平順等會放大列車對軌道結構的沖擊力，加大噪音，甚至引起斷軌。做好鋼軌維修工作可以延長鋼軌使用壽命，增強地鐵的經濟效益。隨著城市地鐵的快速發展，路網長度的不斷延伸，如何做好鋼軌維修已成為地鐵線路養護的一個重要內容和當務之急。

2 我國鐵路軌道鋼軌維修

鋼軌維修方式主要有如下幾種：打磨，涂油，更換，加強養護維修預防鋼軌傷損等。以下分別對鋼軌維修工作進行分析介紹。

2.1 鋼軌打磨

2.1.1 鋼軌打磨的意義及現狀

鋼軌打磨作為鋼軌維修的一個重要方式，是指消除鋼軌周期性和非周期性短波不平順而進行的作業。鋼軌打磨分為修理性打磨和預防性打磨。實踐證實，恰當的鋼軌打磨，可明顯地節省軌道維修費用。據日本新干線經驗，鋼軌的更換壽命延長30%，傷軌更換大致減少30%，軌道維護周期（搗實周期、板式整正周期）的延長對于有碴道床區間約為30%，對于板式軌道區間約為10%。法國高速線軌道由于采取了搗固作業后緊接進行鋼軌打磨，使維修工作量減少了50%。澳大利亞報道，經過保養性打磨，鋼軌的耐磨壽命可以提高70-80%。

我國鐵路鋼軌打磨工作于1989年開始，打磨作業一般分為兩種：一是預防性打磨，主要是對新更換或狀態較好鋼軌采用的一種打磨方式，其目的是消除鋼軌頂面的初始不平順，改善輪軌關系，提高軌面平順性，延長鋼軌使用壽命，打磨遍數一般控制在3～5遍，鋼軌磨削量較小（0.2mm左右）；另一種是修理性打磨，主要對狀態較差的鋼軌采用的一種打磨方式，其目的是消除鋼軌頂面的波磨及產生的鋼軌飛邊，盡可能恢復鋼軌的標準斷面，延長鋼軌的使用壽命，打磨遍數一般在5～10遍，鋼軌磨削量較大。

2.1.2 打磨設備

目前鋼軌打磨我國主要采用砂輪打磨列車，此外還有道岔打磨車和小型打磨機械。

⑴ 我國在1989年引進了Speno公司的URR-48/4型鋼軌打磨列車，48個打磨頭，另外Speno公司新的RR32M3型鋼軌打磨列車裝備了更加先進的橫向輪廓激光檢測裝置。目前我國普遍采用PGM-48鋼軌打磨列車，該車是寶工新鐵公司與美國HTT公司合作生產，打磨效率高，主要用于消除波磨、擦傷和剝離等鋼軌損傷，及新線鋼軌的預防性打磨。其整個作業過程由計算機控制，自動完成。

⑵ 目前小型打磨機具眾多，具體有法國生產的MR150鋼軌打磨機，蘇州雅馬士達動力機器有限公司開發的YM 150型四沖程動力鋼軌打磨機等，小型打磨機具精度和作業人員素質是以后我國高鐵鋼軌維修質量高低的關鍵之一，應得到充足的重視和不斷發展。

2.1.3 打磨方式

打磨分為預防性打磨、修理性打磨二類，地鐵軌道應更多側重于以預防性打磨消除軌面不平順，提高列車運行的平穩性。預防性打磨相對于修理性打磨來說更有可取之處。因為在每次預防性打磨過后，保留的是表面沒有裂紋的、良好的、有硬化層的表面。與之形成鮮明對照的是修理性打磨，經過多遍的、大打磨量的打磨后，原來的有裂紋的、變形的表面把硬化層完全消除掉了，只剩下相對軟的帶有金屬層和一些殘余裂紋（最深的裂紋不會完全被消除），這些更容易發生變以及裂紋的繼續擴展。另外，打磨周期長勢必會導致每次打磨的量增加，或者會使用較大的打磨量來消除曲線的疲勞部分，不但會導致磨耗速度加大，減少鋼軌使用壽命，而且打磨也不經濟，應尋求鋼軌磨損和疲勞的平衡。

⑴ 預防性打磨

其目的是在鋼軌軌頭裂紋開始擴展前就把裂紋萌生區打磨掉，防止接觸疲勞型波磨的產生和發展。通過打磨還降低了車輪與鋼軌斷面的配合程度，使有效軌距發生變化，改變了車輪的接觸點位置，使輪軌接觸點在疲勞形成前偏離原接觸區，最大應力重分布，從而把鋼軌斷面打磨成最佳輪軌接觸的幾何形狀，以延緩波磨和其他疲勞傷損的產生，并有控制側向輪軌作用力從而減少側磨的功能。

鋼軌打磨的合理限值是根據現場各種條件綜合分析來確定的，主要考慮線路上鋼軌類型、磨耗程度、車輛情況、年通過總重等等因素。考慮到現場的可操作性，鋼軌打磨限值主要考慮的因素是線路的外觀平順性要求（主要是波磨）、疲勞裂紋發展情況和通過總重等因素。

⑵ 修理性打磨

其目的是要控制和清除鋼軌表面已有的缺陷。軌面缺陷包括：軌面波紋、軌頭塌落、焊接不平順、磨耗、鋼軌塑性變形、軌頭燒傷、高低不平、接頭錯位等。修理性打磨通常是在鋼軌表面形成缺陷以后才進行，綜合考慮國內地鐵車組軸重、曲線條件等因素，建議按情況約五年一遍。

2.1.4 打磨驗收及標準

鋼軌打磨工作完成后要加強驗收工作，波磨的質量驗收應采用鋼軌波磨檢測系統或鋼直尺配合塞尺進行，軌廓的質量驗收應采用鋼軌軌廓檢測系統或便攜式軌廓檢測儀進行。我們認為，打磨應做到如下要求：

⑴ 短波，全部消除。

⑵ 中波，殘余波深小于0.2mm。

⑶ 消除軌頭肥邊等缺陷；軌頂形狀符合規定要求（打出負型位差）。

⑷ 打磨后鋼軌踏面用1m直尺測量，不平度應小于0.05mm。

2.2 涂油

線路維修是一個系統工程，除鋼軌打磨外，還必須實施潤滑、缺陷檢測等。通過有效的潤滑措施，如鋼軌涂油，可以取得很好的減磨效果。在外股鋼軌軌距角處涂油是改善輪軌間接觸狀態，防止輪軌間高摩擦力作用的另一措施，目的是隔離輪軌接觸（形成潤滑膜），降低輪軌摩擦系數，且不致過度影響車輛運行和制動粘著力，也不能形成泥垢（潤滑劑很快固化，形成干膜）。在經濟效益上，潤滑顯示出減少磨損在十位數的數量級上。潤滑強調的是控制在下股鋼軌和車輪間的摩擦系數。從使用手段上，國鐵通常是在維護車輛上安裝鋼軌涂潤器，而地鐵軌道多用安裝在軌道上的涂油器對鋼軌進行涂油。

2.3 更換鋼軌，提高焊接質量

及時更換傷損鋼軌，更換時注意適當配軌，以減小鋼軌斷面不對稱公差的影響，提高焊接質量，確保軌頭工作邊平齊、打磨平順。國內焊接鋼軌的方法中在現場中容易采用的是鋁熱焊。但鋁熱焊焊接接頭因焊縫是鑄態組織，其強度往往低于被焊接軌材質（鍛料），為此我們也推薦采用移動式閃光接觸焊小車。焊接質量要求達到如下要求：

⑴ 鋼軌頂面平直度允許偏差標準，建議為：0+0.3mm～0+0.0mm；

⑵ 軌頭內側工作面平直度允許偏差標準：參考法國TGV和歐洲（EN）標準，建議為：（0±0.3）mm

⑶ 軌底面平直度偏差標準：其中正偏差是指焊筋凸出，方向向下的偏差。建議為0+0.5mm～0+0.0mm

3 結論

綜上，為了延長鋼軌的使用壽命，確保行車的平穩性，關鍵是要做好鋼軌的打磨工作，采用大、小機械互相結合的方式，根據不同的情況分別作好修理性打磨、預防性打磨，這樣可以改善輪軌間接觸狀態，防止和改善裂紋產生、擴展，減少鋼軌維修工作量，延長換軌周期。另外，從鋼軌打磨與涂油的結合，及時更換傷損鋼軌，采用接觸閃光焊，加強線路養護維修等工作方面著手做好地鐵軌道鋼軌維修的工作，延長鋼軌使用壽命，確保行車安全。

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