蘭新高鐵抖車病害分析與鋼軌打磨運用

李　瑩， 岳　崢

(1.蘭州資源環境職業技術學院, 甘肅蘭州 730030； 2. 蘭州鐵路局, 甘肅蘭州 730030)

?

蘭新高鐵抖車病害分析與鋼軌打磨運用

李瑩1， 岳崢2

(1.蘭州資源環境職業技術學院, 甘肅蘭州 730030； 2. 蘭州鐵路局, 甘肅蘭州 730030)

【摘要】蘭新高鐵是一條橫貫中國西北甘肅、青海、新疆三省區的鐵路大動脈，開通后不久就出現了抖車現象，為消除該病害，文章從病害的產生、日常的檢測入手，通過鋼軌打磨手段最后消除該病害進行簡單闡述。

【關鍵詞】高速鐵路；鋼軌；抖車；處冶

蘭新客專于2014年12月26日開通運營，是我國首條高海拔、高嚴寒、強風沙環境下橫貫東西的現代“鋼鐵絲綢之路”。在高速鐵路日常維護中，鋼軌修理工作一直是工務部門的工作重點，研究和摸索如何延長鋼軌使用壽命，經過近兩年的摸索和實踐，積累了大量的打磨經驗，逐漸優化和完善了鐵路鋼軌預打磨、預防性打磨、修復性打磨技術，同時對消除鋼軌病害也總結了一些經驗。現將高鐵中遇到的抖車現象通過鋼軌打磨是如何消除的進行介紹。

1高速鐵路鋼軌病害

1.1動檢車檢測及人工添乘情況

蘭新客專于2014年12月26日開通運營， 2015年3月上旬開始，蘭州局管內部分地段出現動車抖車現象。蘭新客專抖車地段TQI值在1.92～2.96mm,4月份TQI均值最大2.21mm，抖車地段出現抖車前后動檢TQI值無明顯變化，0級小車檢查線路幾何尺寸良好，反映出抖車不是幾何尺寸不良造成。抖車地段便攜添乘儀偏差個數4月份與1月份對比，日均偏差數明顯增加，主要為水加偏差；非抖車地段偏差無明顯增減。鋼軌打磨后的抖車地段暫時未出現偏差(表1)。

表1　動檢車檢測及人工添乘情況

注：表中TQI均值4月份較1月份低，是由于3月25日動檢車由CRH2A-2010換為CRH5J-0501，測量方式由弦測改為光電測量，車型及測量方式差異造成TQI略有降低。

1.2鋼軌光帶

1.2.1光帶檢查情況

抖車段鋼軌光帶檢查118km，測量4 104個點，鋼軌光帶偏寬，最大寬度51mm，寬度大于30mm以上的測點占總測量數的64 %，光帶不居中，79 %的測點光帶偏向工作邊，194個測點鋼軌出現雙光帶；未抖車地段鋼軌光帶檢查40km，測量1 342個點，光帶寬度基本正常，57 %的測點光帶寬度符合規定，寬度大于30mm以上的測點占總測量數的26 %，光帶基本居中，鋼軌無雙光帶現象。

1.2.2光帶變化情況

光帶測量數據顯示，非抖車段鋼軌光帶雖然也有變化，但寬度的變化和偏向工作邊距離有限，不像抖車段光帶寬度幅值變化那么大。抖車地段光帶距工作邊最小距離為1mm，非抖車地段為6mm；光帶最大寬度抖車地段51mm，非抖車地段為44mm。抖車段光帶見圖1～圖3。

圖1　抖車段光帶偏向工作邊

圖2　抖車段光帶過寬、雙光帶

圖3　抖車段光帶寬窄變化

1.3鋼軌廓形

抖車、未抖車段(嘉峪關南～石板墩南區段3月20日后普速車改既有蘭新線運行)各測量鋼軌廓形50處，對比鋼軌廓形，抖車段鋼軌工作邊不同程度的存在未打磨到位的情況，未抖車段鋼軌工作邊基本都已打磨到位。

抖車地段鋼軌廓形工作邊15°～50°未打磨到位，剩余量在0.2～0.6mm(驗收標準<0.2mm)；非工作邊6°～10°未打磨到位，剩余量在0.2～0.4mm(圖4)。

(a) 下行k2091+100左股直線

(b) 上行k2116+000右股直線圖4　抖車地段鋼軌打磨前后廓形對比

2鋼軌打磨研究與運用

進行鋼軌打磨廓形設計時，應充分考慮輪軌間的接觸關系。不同的曲線半徑，輪軌之間的接觸關系也有所不同。輪軌之間的接觸區域主要包括軌頂和車輪踏面中心區域接觸，鋼軌軌角和車輪輪緣根部區域及鋼軌和車輪外側接觸。在設計過程中，需要考慮設計廓形與現場實際廓形之間的差值最小，即要求打磨量盡量最小。因此在本次打磨廓形設計使用60N廓形與現有的磨耗鋼軌廓形之間的打磨量最小。

2.1打磨方案設計

鋼軌廓形打磨工藝設計是完成廓形打磨的重要手段。合理的打磨工藝參數通過合理的打磨電機排列角度、打磨功率以及打磨速度可以實現較少的打磨次數，實現打磨廓形與設計廓形的較好吻合，同時保證較好的鋼軌表面粗糙度、較為光滑的打磨廓形、無軌面發藍現象、規則的鋼軌打磨痕跡等優點。在鋼軌打磨工藝設計中，最為主要的是鋼軌打磨電機排列角度的設計和打磨電機功率的設計。其中打磨電機角度和功率的設計與打磨金屬去除率直接相關。金屬去除率受到鋼軌打磨列車使用磨石、打磨電機排列角度、每個打磨電機功率和鋼軌打磨行進速度等因素的影響。這些組成部分均安裝在打磨列車上，受打磨列車能力的影響。

2.1.1打磨速度和打磨功率設計

打磨作業速度宜在12～18km范圍內，打磨功率55 %～85 %。根據我們設定的打磨模式，打磨速度確定在15km，打磨功率確定在70 %～80 %。

2.1.2切削量

通過鋼軌廓形測量儀測量，根據60N廓形與現場實測鋼軌型面進行對比得到現場不同線路類型下的鋼軌各部分的打磨量。根據打磨量以及打磨列車特性，同時綜合考慮打磨后的驗收標準，設計不同線路類型的打磨方案。以蘭新客專上行蘭州西-陳家灣區間為例，根據總打磨量，96磨頭打磨車打磨一遍即可到位，因直線地段和小半徑曲線地段的軌角切削面積不同，所以必須設計不同的打磨模式；大半徑曲線和直線地段切削面積相差不大，所以選擇相同打磨模式；曲線低軌和高軌地段切削面積較大必須設計不同的打磨模式(表2)。

表2　鋼軌設計廓形與實測廓形的各部分打磨量及核對曲線半徑

2.1.3打磨模式

根據鋼軌廓形情況，96磨頭打磨車打磨一遍即可打磨到位(表3)。

2.2現場驗收標準

在進行鋼軌打磨工藝模板設計的過程中，同時需要綜合考慮鋼軌打磨驗收標準。《高速鐵路無砟軌道線路維修規則(試行)》和《高速鐵路鋼軌打磨管理》中規定了鋼軌打磨維修的鋼軌打磨面的最大寬度：R13區域5mm；R80區域7mm；R300區域10mm，表面粗糙度小于10μm，鋼軌打磨面應無連續發藍帶。該規定直接限定了鋼軌表面不同區域打磨電機角度的排列，同時給出了鋼軌打磨的作業標準(表4)。

表3　鋼軌廓形情況

表4　鋼軌打磨作業驗收標準

根據打磨要求，打磨后廓形應符合設計要求，并采用鋼軌輪廓(磨耗)測量儀進行打磨廓形檢查和驗收。鋼軌打磨軌面驗收標準在滿足規定的情況下，要求進一步滿足表5的要求。

表5　鋼軌打磨軌頭廓形驗收標準

注：表中“+、-”表示所測廓形高于和低于設計廓形。

3打磨后效果跟蹤

為分析打磨效果，對抖車地段鋼軌打磨前后的動檢車車輛橫加對比分析，通過對鋼軌打磨前、后動檢車軸箱、構架和車體橫向加速度及車輛橫加分析結果可看出，鋼軌廓形打磨后車輛穩定性明顯提高，構架橫加標準差降低了80 %以上，軸箱橫加降低了10 %，車體橫加降低不明顯，但從便攜式添乘儀偏差來看，車體的低頻橫加大幅減少，打磨后無添乘儀Ⅱ級及以上偏差。

4結束語

鋼軌保持良好的廓形，不僅可以使車輛具有較好的動力學性能，更可以顯著降低輪軌接觸應力，減緩輪軌接觸疲勞，減少軌距角剝離掉塊、飛邊等病害的產生。動車組出現抖車時，鐵路工務和車輛部門應共同研究，對比分析動車車輪磨耗程度與該動車軸箱、構架橫向加速度的關系，針對產生的原因，提出處置意見。同時，還應進一步開展動車組輪軌匹配關系研究，確定最優的輪軌匹配關系，指導現場解決實際問題。

[基金項目]甘肅省高等學校科學研究項目課題《線路鋼軌打磨輪廓設計研究》(項目編號： 2015B-169)

[作者簡介]李瑩(1982～)，女，碩士，講師，從事建筑與土木工程教學與研究；岳崢(1981～)，男，本科，工程師，從事鐵路工務管理。

【中圖分類號】U213.4

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2016-05-18