關于鋼軌快速打磨對提升高速鐵路發展的必要性

董泉

摘 要：隨著我國鐵路事業的不斷發展，提高鐵路運行舒適性、安全性是鐵路事業發展過程中的基本要求，通過對鐵路進行試驗發現軌面中短波垂直不平順會對鐵路運行安全性和穩定性產生嚴重影響，因此鋼軌打磨是提高鐵路運行安全性的一個重要途徑。本文對鋼軌快速打磨的必要性以及鋼軌打磨技術要點進行分析和探討，旨在為鐵路事業的發展提供理論支持。

關鍵詞：鋼軌快速打磨 高速鐵路 運行安全

中圖分類號：U216 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）09-0-01

引言

鋼軌快速打磨是高速鐵路發展過程中的重要環節，由于鐵路建設不斷推進，鐵路延伸范圍越來越廣，鋼軌是鐵路運行的重要基礎設施，隨著鐵路運行速度不斷提升，對高速鐵路的鋼軌質量要求也越來越高，在高速鐵路運行過程中很容易出現鋼軌不平順現象，對高速列車的運行產生極大影響。高速鐵路的鋼軌打磨對于我國來說是一個新的課題，國外的鐵路建設過程中，十分注重鋼軌快速打磨，提高鋼軌的平滑性，減少鋼軌與鐵路機車之間的摩擦力，從而提高高速鐵路運行水平。我國關于高速鐵路的鋼軌打磨技術的研究時間還不長，加強高速鐵路的鋼軌打磨技術的研究，有助于我國高速鐵路的建設和運行維護管理。高速鐵路的鋼軌打磨是一個必要過程，造成鋼軌病害的原因主要有鋼軌生產制造方面缺陷、鋼軌貯運方面的問題以及開通運營過程中軌面病害，針對這些問題，要及時進行病害消除，提高高速鐵路的鋼軌打磨標準，定期對鋼軌進行打磨，為我國鐵路事業的發展提供更多支持。

一、鋼軌打磨現狀及其必要性

1.鋼軌打磨現狀

鋼軌打磨是為了延長鋼軌使用壽命而產生的一種技術，對鐵路鋼軌進行打磨時，最初主要是各種修理性打磨，經過不斷發展，當前對鐵路鋼軌進行打磨已經變成一種習慣性過程，其主要目的是為了預防鐵路鋼軌的各種病害，現代的鐵路鋼軌打磨頻繁、快速、輕度，是一種預防性養護措施。對于高速鐵路而言，出現事故的幾率較低，但是出現事故時事故災害程度十分大，鋼軌不平順問題就可能會引起高速鐵路運行安全問題。發達國家對高速鐵路鋼軌打磨十分重視，對于新鋪筑的鋼軌，必須要進行打磨，例如原蘇聯曾規定速度大于每小時120km的鐵路，在鋪設鋼軌之后必須要立即對其進行打磨，以提高鋼軌的穩定性、平順性。當前很多發達國家，例如日本、法國、德國、意大利等，在進行高速鐵路建設時，都要對新鋪筑的鐵路或者大修更換的鋼軌進行軌面打磨，日本、法國和德國的高速鐵路鋼軌打磨技術已經比較成熟，而且鋼軌打磨作業已經成為鐵路維修過程中的一個常規維修項目，這些對于我國高速鐵路鋼軌打磨工作的發展有一定的借鑒作用。

2.鋼軌打磨的必要性

鋼軌是軌道交通的主要部件，鋼軌與列車的車輪直接接觸，在列車運行過程中，列車的輪對與鋼軌之間會產生較大的摩擦，鋼軌的質量的好壞直接影響到行車的安全性和平穩性。由于鋼軌基本都是暴露在空氣中的，風吹日曬雨淋，長期處于惡劣環境中，加上列車運行帶來的動力作用，鋼材長期使用會產生老化和銹蝕等現象，所以鋼軌損害嚴重。裂紋、磨耗等是高速鐵路鋼軌常見的損壞現象，這些問題會減少鋼軌的壽命，增加養護工作量，而且還會導致相關部門的養護成本增加，隨著鐵路運行速度越來越快，這些問題產生的危害也越來越嚴重。高速鐵路鋼軌打磨是對鋼軌病害進行消除的一種重要方式，可以有效避免軌道交通運行安全問題，常見的鋼軌修復措施是鋼軌打磨，并且要及時對鋼軌抹油，高速鐵路鋼軌打磨是通過打磨機械或打磨列車對鋼軌頭部滾動表面進行打磨的過程，是消除鋼軌表面不平順、軌頭表面缺陷的重要措施，能夠提高鋼軌表面平滑度，進一步達到改善旅客乘車舒適度、減少震動，并且能夠降低車輪與鋼軌進行接觸時產生的噪音，延長鋼軌的使用壽命。由此可見，高速鐵路鋼軌打磨對于高速鐵路的發展十分重要，是鐵路事業發展過程中的一個必要項目。

二、高速鐵路鋼軌打磨方法

高速鐵路鋼軌打磨是一項成本相對較高的作業手段，對高速鐵路鋼軌進行打磨時必須要考慮到經濟成本，與預期獲得的經濟效益掛鉤。鋼軌打磨的應用的效果主要有幾個方面：第一，增加鋼軌50%-100%的使用壽命；第二，減少鋼軌失效的風險；第三，減少車輪、軌道部件以及軌道幾何形位出現惡化的概率；第四，允許列車以較高的速度運行，而且沒有劇烈的震動；第五，降低鋼軌與鐵路車輛輪對之間的噪音。在高速鐵路鋼軌打磨過程中主要有四種策略：

1.矯正性打磨

矯正型打磨是一種缺陷打磨，主要是利用打磨過程對高速鐵路鋼軌病害進行處理，以減少鋼軌缺陷的重要方法，一般要采用積極的打磨工序，預先設計好打磨量，一般高速鐵路鋼軌打磨量為0.5mm-4mm或者0.5mm-6mm之間，而且打磨量還要根據缺陷的嚴重程度來決定。矯正性打磨的經濟性不高，因此要去除高速鐵路鋼軌上的大量銹蝕金屬，所以在打磨過程中會減少鋼軌潛在的使用壽命。但是為了防止鋼軌在短期內失效產生安全隱患，必須要采用矯正性打磨對鋼軌進行處理，高速鐵路鋼軌矯正性打磨可能會導致列車速度受到限制。

2.過渡性打磨

過渡性打磨是對高速鐵路鋼軌進行長期打磨的一種方法，目的是為了對高速鐵路的鋼軌病害進行預防，是一種周期性打磨制度。過渡性打磨需要經過多次打磨，尤其是鋼軌沒有得到規范養護的時候，可以采用過渡性打磨策略對鋼軌的病害進行有效處理。從成本控制以及打磨帶來的效果來看，過渡性打磨是一個很好的選擇，可以確保資金得到充分有效地利用。過渡性打磨還可以減少鋼軌損傷的嚴重性，例如對于鋼軌波磨和滾動接觸疲勞可以進行有效控制。過渡性打磨的金屬量要比矯正性打磨的金屬量少，一般打磨量控制在0.3mm～1.0mm之間，而且隨著時間的推移，在每一個打磨周期內進行打磨的時候要將打磨量逐漸減少。

3.預防性打磨或周期性打磨

矯正性打磨和過渡性打磨可以對鋼軌表面的一些危害進行處理，所以經過矯正性打磨和過渡性打磨之后要進行預防性打磨。預防性打磨是進一步消除和控制表現缺陷，保證鋼軌表面狀態良好的重要途徑，需要打磨的金屬量較少，一般只有0.2～0.3mm，而且打磨的時間十分頻繁。預防性打磨是一種十分經濟的方法，由于需要打磨的金屬量很少，所以減少了打磨工具的使用，并且頻繁的養護還可以延長鋼軌的使用壽命。在預防性打磨過程中，對打磨周期進行確定主要依靠以下結果因素，第一，列車的重量；第二，經過鋼軌的主要列車類型及貨物類型，即看是靜輪載還是動輪載；第三，鋼軌類型；第四，軌道特征，尤其是軌道的曲線率、超高、鋼軌支承條件；第五，運行速度，運行速度越高，打磨的周期越頻繁。endprint

4.特殊性打磨

通過以上三種打磨策略之后還要采用特殊性打磨策略對鋼軌進行打磨處理，主要包括以下幾個方面：第一，為了形成特殊的鋼軌斷面形狀，通過特殊性打磨，其打磨量可以超過鋼軌頭部允許磨耗限度，延長鋼軌短期使用壽命。例如，當車輪輪對與鋼軌之間的接觸區為20～30mm寬時，由于接觸區太過集中，會影響車輛的運行，所以采用特殊性打磨可以消除車輪與鋼軌之間的金屬量，并且對鋼軌軌距內側面進行打磨，在打磨過程中，鋼軌打磨量必須與通過線路的主要列車車輪斷面進行匹配。第二，實現特殊的鋼軌斷面形狀，特殊的軌道斷面形狀可以減少車輪懸空的概率，經過特殊性打磨可以將鋼軌接觸區進行橫移，沿車輪踏面移動到相應的位置，并且還可以沿著軌道線路的方向對鋼軌斷面的形狀進行打磨，形成有特殊要求的鋼軌斷面。例如車輪與鋼軌之間的接觸區寬度為20～30mm，經過一段時間運行之后，輪軌接觸區可能從鋼軌頭部中間移至靠近軌距內側面，通過特殊性打磨可以將接觸區平移到正確位置。第三，提高鋼軌接觸面的平滑性。在高速鐵路運行過程中，由于鋼軌和輪對之間的相互摩擦，會產生很大的噪音，而且鋼軌的平順程度越低，噪音越大，所以在鐵路運行過程中要加強對鋼軌表面的打磨，通過特殊性打磨，可以對某些比較突出，不平整的位置進行打磨處理，從而提高鐵路鋼軌接觸表面的平滑性。這種打磨方法在高速線路和城市軌道交通線路上的應用十分普遍，鋼軌表現的粗糙度最適宜的參數是4～6μmRA，經過特殊性打磨，可以將鋼軌表面的粗糙度控制在4～6mm之間，在特殊性打磨過程中，對鋼軌類型有很高的要求，對于一些硬度較低的鋼軌，其打磨的效果維持時間不長，如果鋼軌的硬度較高，則打磨效果的維持時間更長。

結語

對高速鐵路鋼軌進行打磨是一個十分必要而且重要的過程，由于各種原因，會導致鐵路鋼軌出現不平順，而鋼軌的不平順會導致輪軌動力不均勻，對高速鐵路行車安全、平穩性以及乘車舒適性帶來十分嚴重的影響，隨著鐵路的運行速度不斷增快，這種影響更加明顯。在鐵路運行過程中要加強打磨方法的研究和應用，不斷提高打磨水平。

參考文獻

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