钢轨快速打磨作业技术管理要点探析与展望

学53与研SS
t u d y&R e s e a r c h
钢轨快速打磨作业技术
管理要点探析与展望
♦李鼎波
摘要：介绍了北京铁福轨道维护技术有限公司自2013年开始在京沪高铁上实施钢轨预防性快速打磨以来，坚持把推动铁路产业服务业发展作为战略重点，走专业化服务的道路，以高技术延伸服务和支持科技创新专业化服务为重点，走出适合专业化技术服务流程和质量要求道路的实践。

关键词：钢轨快速打磨技术管理打磨策略效果分析
1钢轨快速打磨的必要性
钢轨在服役过程中不可避免会产生波磨、裂纹、剥离、
肥边等各种损伤和缺陷，严重影响其使用寿命和列车运行
安全。

钢轨打磨是当前国内外公认的去除表面损伤和缺陷，
抑制滚动接触疲劳，改善轮轨匹配关系、延长钢轨使用寿
命，提高列车运行平稳性、安全性以及乘客舒适度的有效 和通用手段。

高速铁路运营行车密度的不断增加，给在有限的天窗 时间内对钢轨实施打磨养护作业带来了挑战。

如果钢轨得 不到及时合理的打磨养护，其表面疲劳伤损导致钢轨寿命 下降、波磨不平顺导致弹条伤损等问题就得不到有效解决。

为适应高速铁路钢轨高效、高平顺性的打磨需求，北京铁 福轨道维护技术有限公司（以下简称铁福公司）从德国引 进HSG-2快速打磨车，截至目前已在国内多条高铁运营线 路上实施快速打磨，快速打磨技术已得到广泛认可并获得 了成功的运营经验。

2钢轨快速打磨的科学管理
作为钢轨打磨技术服务输出的打磨车配属单位，在开 展技术输出工作的同时，为适应高速铁路的行业背景和现 场需求，应实现对钢轨维护的科学管理。

钢轨打磨是工务 设备维修保养、提升线路运行品质、保证钢轨设备安全可 靠的重要手段，合理的打磨方案和策略才能对钢轨进行科 学、可靠的维护。

通过对预防性打磨的打磨理论、打磨周期、打磨策略 和打磨后效果评估等方面的积极探索，可以更加科学地指 导打磨作业，从而提高打磨作业的效果和效益。

在实际作 业中，打磨车配属单位应具备制定打磨技术方案，参与制 定施工组织方案，实施钢轨快速打磨作业，编制自验报告，参加钢轨快速打磨质量验收，负责钢轨快速打磨车的运用 管理等能力；同时打磨车配属单位也应配齐打磨作业质量 检测设备和工具。

结合多年的打磨技术服务工作经验，铁福公司目前对 铁路局集团公司等客户的技术服务流程见图1。

图1技术服务流程
打磨前期，调查钢轨线路总体状况、摸清线路主要病 害，根据调查数据评估钢轨运用状态、制定打磨方案；打磨 现场质量把控，对钢轨打磨作业后的轨面状态进行测量，及 时调整打磨模式，保证打磨质量的安全可靠。

通过对打磨后 数据的采集、分析，进而对整个打磨效果进行验证、确认。

预防性打磨和预打磨一般应在通过总重在0.3 M t或打磨后 15天左右（不超过一个月内），开展后期验收及效果评估。

跟踪运营状态下钢轨的轨面状态随时间与载重量等各 项指标的变化，对指导钢轨的长期可靠性管理建立基础。

考虑国内高铁的运营情况，建议通车10~15M t左右或 6~12个月作为调查频率，进行一次轨面状态的调查。

3钢轨状态的评价及测量
对高速铁路钢轨的运用状态进行科学准确的评价是实 施钢轨打磨的前提条件。

钢轨通过生产焊接及运输，并以 一定的几何尺寸安装于线路之后，在轮轨长期的滚动接触 下，其状态会发生一定的变化，目前主要从钢轨磨耗和疲 劳两方面开展调查评价，主要调查和评价指标详见表1。

表1检测项目及评价指标
序号项目评价指标
1廓形评价轮轨关系及磨耗情况
2硬度评价轨面材质力学性能的变化
3光带评价轮轨接触关系
4波磨评价钢轨的纵向不平顺
5轨面疲劳评价轨面疲劳病害的发展程度
6平直度评估焊缝不平顺情况
7表面状态观察轨面有无特殊病害及异常
8粗糙度打磨后对打磨面进行验收
9磨削量对轨面材料的打磨量进行评价
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4钢轨快速打磨的技术要求
针对线路状态的评估科学地制定钢轨打磨的技术方案，主要包括打磨周期、打磨策略和打磨模式的确定。

钢轨快 速打磨的技术要求主要包括轨头打磨范围、打磨深度、病 害整治质量。

4.1预打磨
预打磨主要目的是去除轨面脱碳层、施工过程中的轧 痕、擦伤等病害，同时得到合理的钢轨型面。

新铺设上道 的60 N钢轨，应在轨道精调完成后采用钢轨快速打磨车进 行钢轨预打磨，并应满足廓形和打磨深度等要求。

结合快速打磨车性能及轮轨接触关系，建议快速打磨 车打磨轨头覆盖范围如图2,其中非工作边Y+20 mm~Y+10 m m不低于0.2 mm，工作边轮轨主要接触部位 Y+10 mm~Y-20 m m在0.3 m m左右，使钢轨廓形保持在 合理的公差范围内，同时保证脱碳层有效打磨。

图2预打磨技术要求4.2预防性打磨
已开通运营的高速铁路，钢轨预防性打磨周期按通过 总重和运行状态确定。

钢轨预防性打磨宜采用钢轨快速打 磨车与钢轨打磨列车相结合的方式进行，原则上每20 ~ 30 M t通过总重进行一次快速打磨。

轨顶中心区域不宜小于 0.1 mm。

详见图3。

4.3修理性打磨
当钢轨轨头实际廓形与目标廓形偏差较大，或存在超 过钢轨病害整修限度的波磨、光带不良等病害时，应及时 进行修理性打磨，见表2。

当打磨量不大于0.2 m m时宜使 用钢轨快速打磨车打磨，打磨量大于0.2 m m时宜使用钢 轨打磨列车打磨。

表2修理性打磨限度
钢轨病害
限度
测量方法200-250km/h250(不含）~350km/h
光带不良光带宽度成段超过40mm或连续出现周期性宽窄变化车载或人工钢板尺检测光带宽度；弦线等测量光带变化
表面局部微细疲劳裂
纹（鱼鳞纹）
肉眼可见或深度大于0.15 m m肉眼可见或深度大于0.15 mm目视或涡流探伤仪测量
波形磨耗钢轨表面有周期性波磨且平均谷深超过以
下限值：波长10~100mm时0.03 mm,波
长 100~300mm 时 0.04 mm,波长 300~
1000mm 时 0.2 mm
钢轨表面有周期性波磨且平均谷深超过以下
限值：波长10〜100 mm时0.03 mm,波长
100~300 111111时0.04111111，波长300~1000
mm 时 0.2 mm
测试精度0.01 mm及以上，且
测试长度不小于采样窗长度
钢轨快速打磨后，打磨面粗糙度应不大于10 Mm;直线和曲线下股轮轨接触光带应基本居中，曲线上股 轮轨接触光带应偏向内侧；钢轨无疲劳裂纹、无连续发蓝带。

对波磨病害，钢轨打磨后应符合波磨打磨验收标准, 要求详见表3。

表3波磨钢轨打磨验收标准
项目验收标准测量方法说明波长（mm)10-3030-100100-300300-1 000
采样窗长度（mm)6006001 000 5 000
谷深平均值（mm)0.020.020.030.15测试精度0.01mm及以上，且测试长度不小于
采样窗长度
打磨作业完成后8天内或在
打磨后通过总重0.3 Mt之前
测量
允许超限百分率 5 % 5 % 5 % 5 %连续测量打磨波磨钢轨长度100 m(车载检测）
或30m(手工检测）
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位：K (m )
图5波磨峰值整治效果
经过调查发现，目前高速有砟线路钢轨部分线路出现焊 缝平直度超标，接头附近出现低塌现象。

引起了车辆轨道结
构的异常振动带来的异响噪音，同时使道床状态参数支撑刚 度和道床密实度下降；现场检查焊缝异响处附近存在扣件松 螺栓和轻微吊板多处，需定期进行人工改善轨道支撑刚度和 弹性。

对异响区段实施钢轨快速打磨后，各波段的不平顺得 到有效消除，降低了高频振动，消除了行车异响，减少了工 务的检查和养护的工作量。

打磨效果详见图6。

对比段
上行左股100300mm 波段不平*
-打em
flBB
------ ------1
1 1
'------1
-----'
1
'------1
40.8 40.9
41.0
41.1
41.2
41.3
里程<km >
图
6 100~300mm 波段平直度打磨效果
铁福公司利用钢轨快速打磨技术已成功对石济客专、 宁启铁路、南广客专等线路的钢轨进行了平顺性修理打磨。

6结语与展望
结合国内高速铁路打磨作业的需求，对钢轨快速打磨技
术管理进行总结，面对高速铁路更高的作业要求，铁福公司
未来将在以下几方面持续深入研讨，提供更专业的技术服 务。

一是深度推进对标工作，做到高质量、高要求的对标管 理，创新优化目前技术服务的组织模式，根据铁路行业的要 求和标准积极制定企业内部的技术规范，做到专业化、科学 化的技术服务。

二是根据不同线路钢轨状态变化规律的不 同，轨道发生病害问题和频率的不同，针对不同的服务对象 及业务模式，积极探索多样化的打磨模式和打磨策略。

三是 根据国内高速铁路钢轨打磨的需求，积极完善钢轨快速打磨 车的作业能力，对设备进行升级改造，适应国内钢轨的打磨 技术需求。

四是通过对打磨线路的精细化测量和打磨施工作 业的标准化管理重点组建高水平的管理团队、高标准的打磨 作业团队和专业化的技术攻关团队。

收稿日期：2019-06-12
作者单位：李鼎波，北京铁福轨道维护技术有限公司。

未打磨
修复性打磨
预防性打磨
图4
预防性打磨的影响
截至目前，铁福公司利用快速打磨技术已对京沪局铁、 哈大高铁、郑西高铁、京广高铁、大西高铁、沪昆高铁、宁 启客专、贵广高铁、南昆高铁、南广高铁、哈齐高铁、哈大 高铁、徐兰高铁等线路开展了周期性的预防性打磨作业。

5.3修理性打磨
国内高速铁路线路高速区的钢轨波磨波长一般为 120~150mm ,波磨波长与列车速度耦合作用产生的特定 频率会使轨道结构产生较为明显的高频振动分量，并引 起轮轨垂直力以及钢轨、轨道板及底座板振动加速度的 增大。

通过少量多遍钢轨快速打磨修理可将常见波段的 波磨进行出色的平顺性改善。

波磨峰值的改善测量情况 详见图5。

5
钢轨快速打磨的效果分析
5.1预打磨
目前我国高速铁路在生产铺设钢轨存在60、60 N 两种
钢轨型面，其中60 N 是在60轨的基础上为适应国内高速 铁路的轮轨匹配关系而设计，且目前已在国内新铺设线路 上推广使用。

对于铺设60 N 型面的高速铁路钢轨，可适应 国内高速铁路列车运行的需求，一般情况无需专门再设计 预打磨的廓形。

对于新铺设的钢轨，进行预打磨主要是消除钢轨表面 的脱碳层、表面擦伤、铺设时在表面造成的压痕和划痕、 消除现场焊接点的轻微不平顺。

使钢轨在运营初期使轮轨 关系处于合适的硬度匹配关系，避免病害的过早出现。

对 新线钢轨可通过快速打磨车实施6~7遍打磨，达到预打磨 的既定目标，在磨削量范围内，廓形满足要求，且打磨质 量稳定，磨削量和轨面硬度均达到合理范围，有效对轨面 脱碳组织进行了打磨。

截至目前，铁福公司利用快速打磨技术已对兰新客专、 西成高铁、哈牡高铁、成雅高铁、杭黄高铁、大西高铁等 线路实施了开通前的预打磨作业。

5.2预防性打磨
预防性打磨主要对钢轨表面滚动接触疲劳层进行打磨， 在轮轨几何接触关系合理的情况下，打磨量不宜过大，轨 顶轮轨接触位置打磨量应在0.1 m m 左右，主要进行抛光 处理。

对钢轨运营期间定期实施预防性打磨，可消除或减轻 轨面伤损，预防或减缓接触疲劳、波磨等轨面病害的产生 和发展，延长钢轨使用寿命，使轮轨接触关系长期处于合 理范围。

预防性打磨影响见图4。

新轨 钢轨寿命
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