钢轨波磨讲座[业界研究]
城市轨道交通钢轨异常波磨的特点及治理对策
１ ２ 创 新 点 ．
在研究过程 中， 对于我 国城市轨道交通来说许多问题
的养 护维修工 作量 和费 用 ， 现有 养护维 修设 备 和人 与
员严重不足形成较大矛盾 。
都是第一次遇到 ， ， 因此 课题组在许多方面的研究工作， 在
国内都属于创新性的， 总结起来有以下 ８ 项创新点： １ ）调研 方法创新 。课 题组 在绘制 北京 地铁 ４ ５ 、、
２ Ｏ ４ ２
新技术给工程建设及运营带来风险。 ３ ）应加强各 专业 的总体协 调 ， 如 ， 对 车辆及 例 应 轨道专业进行统一 的论 证 ， 结合 车辆 及轨 道参数 进行 频率规划 ， 避免发生轮轨系统的接触共振现象 。
４ ２ 设 计 上 的 对 策 ．
１ ）轨道减振措施应在确保合理轨道刚度值和均匀
线路基础 、 轨道结构 、 振动保 护对象等 系列 的综 合减振措施 还 “ 轨道减振， ， 为更为合理 的“ 地铁减振” 。 ２ ）在设计 中应加强 总体的联 系 使得 各专业 紧密 配合 尤其是车辆 与轨道应进行 总体考虑 ， 避开轮 轨 系 缔 的其糯 占
、 ，
，
，
．
测 与评价钢轨波磨特性数据 。 目前 国内针对 钢轨波磨
Ｕ Ｂ ＮＲ Ｐ ＡＬ Ｒ Ｎ Ｉ ７ ＲＡ Ａ Ｉ Ｒ ＩＴＡ Ｓ １ Ｄ Ｔ ０
综合减振 ， 共同实现减振 目标 。
２ ）应 充分考 虑减振 产品使用 范 围的局 限性 ， 建立
都市 快 轨 交 通 ・ ２ 第 ５卷 第 ５期 ２ １ ０ ２年 １ ０月
２ ）分批 、 分类 、 级 进 行 整 治 改 造 。优 先 整 治 异 常 分
图 ３ 北京地铁各种轨道结构形式 的钢 轨振 动响应
钢轨波磨
钢轨损伤之钢轨波磨班级：09城轨1班钢轨波磨是轨道损伤的一种主要类型，它是钢轨沿纵向表面出现的周期性的类似波浪形状的不平顺现象，有波长和峰谷两种属性。
钢轨波磨分为三种类型：1、极短波距波形；2、短波距波形；3、;坡度4、5、,暗坑、生剧烈振动,促使轨道和机车车辆相关部件伤损的产生和发展,从而增加维修费用；由于列车通过波磨地段时引起轨道剧烈振动,致使道碴粉化速率加快,道床翻浆冒泥,轨道扣件松动,螺纹道钉、轨距杆大量折断,轨枕空吊,胶垫损坏等,从而极大地增加了工务维修费用。
2、噪声污染机车车辆通过波磨地段时会产生很大的噪声,对铁路沿线居民带来很大的危害。
同时这种噪声也会影响乘客,使他们产生不舒适感。
3、安全隐患如钢轨波磨严重,车辆通过波峰时冲击力急剧增大,而通过波谷时受力减小,这就容易引起列车减载脱轨,还容易引起钢轨和车轴的断裂,影响行车安全。
4、增加能耗由于波磨轨面的不平顺,导致轮轨粘着不良,相应地增加了轮轨运行阻力。
另外由于轮轨系统振动加剧,导致部件伤损率增加,消耗大量能量,而这些能量都必须由机车牵引力提供,从而增加能耗。
波磨的预防和减缓措施：1、减少钢轨接头,降低接头冲击设焊接无缝线路,尽可能减少接头或铺设冻结无缝线路,将接头冲击降到最低。
加强接头处道碴捣固,保持道床丰满并加以夯实,及时清筛接头范围内的板结道床。
2、增强轨道弹性,提高轨道阻尼增强轨道弹性可有效地减小轮轨系统振动强度,提高轨道阻尼可明显降低波磨发展速率。
具体措施为:采用优质道碴,补足道床厚度;及时清筛道床并适当缩短道床清筛周期;对道床粉化、坍塌及翻浆冒泥地段及时整治。
3、减少轨道不平顺强曲线轨道的养护,提高曲线圆顺度；消除钢轨死弯和轨头掉块。
使用大型养路机械进行线路维修作业4、5、。
钢轨波磨标准
钢轨波磨标准《钢轨波磨标准：钢轨健康的“养生经”》嘿，你知道吗？在铁路的世界里，钢轨就像一群默默奉献的“钢铁侠”，承载着火车这个“超级巨兽”的来来往往。
但是呢，就像人会生病一样，钢轨也会出现一种叫波磨的“小毛病”。
这钢轨波磨要是不好好控制，那铁路运输这个“大舞台”可就要出大乱子了！就好比舞台上的演员如果脚下的地板坑坑洼洼，那表演还能顺利进行吗？绝绝子，那肯定是灾难现场啊！所以呀，钢轨波磨标准就像是钢轨健康的“养生经”，至关重要，不懂这个标准，铁路运输的“美好生活”可就要被打乱节奏喽。
一、“波磨长度之规：钢轨的身材管理”“钢轨的长度可不是随心所欲的，波磨长度得守规矩，就像模特走秀要有标准身材一样。
”钢轨波磨的长度有着严格的标准。
这钢轨啊，就像一条长长的跑道。
如果波磨的长度太长，就像跑道上出现了一段长长的、不平整的地带。
这对于火车这个“奔跑健将”来说，可是个大“拦路虎”。
比如说，当火车高速行驶在钢轨上时，过长的波磨就像连续不断的小坑洼，会让火车产生剧烈的振动。
这振动就像一个调皮的小恶魔，不仅会让乘客感到不舒服，就像坐在按摩椅上却被调成了疯狂模式，而且还会影响火车各个部件的使用寿命。
所以呢，根据标准，我们要把波磨长度控制在合理的范围内，这样钢轨才能保持良好的“身材”，让火车顺利地跑起来。
二、“波磨深度的尺度：钢轨的皮肤保养”“波磨深度不能深，钢轨的皮肤可禁不起过度‘磨损’，这是钢轨健康的底线呢。
”钢轨的波磨深度标准就如同钢轨的皮肤保养指南。
钢轨的表面就像人的皮肤一样，需要保持一定的光滑度。
如果波磨深度太深，就好比人的皮肤上出现了深深的伤口。
这时候，火车的车轮在钢轨上行驶就像一把钝刀在伤口上反复摩擦，那可不得了。
例如，在一些重载铁路上，列车载重很大，如果波磨深度超标，车轮与钢轨之间的作用力就会发生变化，就像两个人拔河时力量突然失衡。
这不仅会加快钢轨的损坏速度，而且还可能引发安全问题。
所以，严格按照波磨深度标准来维护钢轨，就是在给钢轨做最好的“皮肤保养”，让它能坚韧地承受火车的“压力山大”。
钢轨波磨研及整治措施研究分析
钢轨波磨研及整治措施研究分析摘要：钢轨波浪形磨耗（简称钢轨波磨）是钢轨磨耗的主要形式之一。
随着铁路、高铁、地铁的迅速发展，钢轨波磨成为了铁路行业关注的重要轨道病害之一。
钢轨波磨不仅影响了行车舒适性，增加了维修工作量，更是行车的一大安全隐患。
本文结合轨道的结构及各地区轨道波磨形成特点分析轨道波磨的形成原因，及探讨轨道波磨的整治措施。
关键词：钢轨；波磨；整治措施一、波磨研究现状钢轨波磨是铁路工业界难以解决的技术问题。
从1863年第一条地铁建成至今已有一百五十多年的历史，人们对钢轨波磨的观察和研究也有一百余年。
虽然人们通过受力分析、波磨规律分析及数值计算推理对钢轨波磨初始形成和发展机理的有了很深的认知，但迄今为止还没有一种大范围统一的理论来解释波磨形成和发展的机理，以及影响波磨发展的因素。
近年来，列车速度、轴重、车流密度随着人类发展也在迅速提高，同时钢轨波磨带来的安全问题及成本问题也愈发明显。
我国随着高铁、地铁近几年的飞速发展，也掀起了对钢轨波磨研究的浪潮。
二、波磨形成特点分析经过近年来大量的调查研究，可以总结钢轨波磨有以下特点：1、钢轨波磨多发生在小半径曲线地段。
曲线半径在600m以下的曲线均存在不同程度的波磨，且曲线半径越小，波磨越严重。
因线路曲线段由两个曲率和超高不断变化的缓和曲线、一个曲率及超高均固定的圆曲线组成，当车辆从直线地段进入小半径曲线轨道的时候，会受到各种因素的影响，主要有轨道结构参数、轮轨几何型面和转向架结构等。
其中，轨道结构参数主要有外轨超高、曲线半径、缓和曲线长度和轨底坡等。
如果这些曲线参数设置不当或现场调试不当，将直接导致轮轨接触关系不稳定，这将是产生轮轨波磨的因素之一。
2、小半径曲线多出现在下股钢轨，且上股钢轨侧磨严重的地段，下股钢轨波磨越严重。
经试验研究，在曲线中，下股钢轨的磨耗指数要大于上股钢轨，这表明下股钢轨因磨耗而消耗的能量消耗要大于上股钢轨，所以在曲线上下股钢轨的波形磨耗要比上股钢轨严重。
钢轨波磨的原因及措施
钢轨波磨的原因及措施
嘿，朋友们！今天咱就来好好聊聊钢轨波磨这个事儿。
你们知道钢轨波磨是啥不？就好比一条原本平坦光滑的道路，突然变得坑坑洼洼一样！那这钢轨波磨又是咋出现的呢？
原因之一啊，就像是人走路走多了会累一样，火车长时间在钢轨上跑啊跑，钢轨也会受不了呀！钢轨长期受到车轮的反复作用，久而久之不就出现磨损啦！比如那些繁忙的铁路线，火车来来往往那么频繁，钢轨能不遭罪嘛！
还有啊，要是钢轨本身质量就不太好，那不就更容易出现波磨啦！这就好比一个身体不太强壮的人去干重体力活，肯定更容易出问题呀！就像有的钢轨，材质啊、工艺啊不过关，怎么能经得住那么高强度的“折腾”呢！
那面对钢轨波磨，咱能做点啥呢？首先呀，得像照顾病人一样，定期给钢轨做检查呀！及时发现问题，才能早点解决嘛。
而且呀，在铺设钢轨的时候，就得选质量好的，可别为了省那点钱，到后面弄出一堆麻烦。
就跟咱买东西一样，不能光图便宜，得看质量呀！
咱再说说维护方面，是不是得像给汽车保养一样，时不时给钢轨也做做保养呀！该打磨就打磨，该休整就休整。
就像你要是头发长了不剪，多难看呀，钢轨也是同理呀！
反过来说，如果咱不重视钢轨波磨这个问题，那后果可严重啦！火车跑起来不稳定，乘客坐着能舒服嘛！还可能增加事故发生的风险呢，这多吓人呀！所以呀，大家都要重视起来。
在我看来，钢轨波磨可不是小事情，我们必须认真对待，从源头抓起，做好预防和维护工作，这样才能让钢轨更好地为我们服务呀！。
城市轨道钢轨波磨研究
城市轨道钢轨波磨研究摘要：地铁线路钢轨波磨在不同类型轨道的钢轨波磨出现固定频率特性。
本文主要就城市轨道钢轨在不同情况下的波磨进行研究，供同行借鉴参考。
关键词：地铁；波磨分类；减振扣件一、我国地铁钢轨波磨分类根据我国地铁钢轨波磨特征，可将钢轨波磨按照其频率特征分为：低频（40-140Hz）波磨、中频（140-300Hz）波磨和高频（300－1500Hz）波磨。
不同轨道类型的钢轨波磨的频率特征总结见图1所示。
可知，减振型扣件轨道的直线和曲线段波磨均为中高频波磨；普通扣件轨道和浮置板道床轨道曲线段表现为低频波磨，其直线段为高频波磨；弹性短轨枕轨道波磨为中频波磨；梯形轨枕轨道波磨为中低频波磨。
图1我国地铁不同轨道类型的钢轨波磨的频率特征。
（一）＂减振扣件型＂短波长波磨：我国地铁减振型扣件（包括：剪切型减振扣件、浮轨式扣件和压缩型减振扣件）轨道在直线和曲线段均易产生30－63mm短波长钢轨波磨，且在曲线波磨较直线表现严重，波磨幅值（波峰到波谷距离）范围为化0.5－0.25mm。
由于在不同曲线半径上，车辆运营速度不同（40－90km/h），因而钢轨波磨的通过频率表现在200－840Hz。
该频带不在P2共振频率（30-120Hz）和钢轨垂向Pinned-Pinned共振频率（950-1200 Hz）的范围。
对于减振型扣件轨道这种确定的短波长特征（30-63 mm）和波磨通过频率（200-840 Hz的现象，定义为“减振扣件型”短波长波磨。
目前地铁减振扣件型短波长波磨主要会造成轮轨的中高频（200-840 Hz振动，引起车轮、钢轨、扣件系统（包括：弹条，橡胶垫板，螺栓等）和车辆转向架部件等的过早疲劳失效；也导致了严重振动噪声问题。
（二）"P2共振型”中波长波磨：地铁非减振普通扣件轨道（简称普通扣件轨道）在所有小半径（R<800m）曲线段均出现钢轨波磨现象，其波长为100-250mm，对应的波磨通过频率范围为50-140 Hz。
浅析钢轨波形磨耗成因及防治
浅析钢轨波形磨耗成因及防治发表时间：2018-12-28T13:40:07.187Z 来源：《防护工程》2018年第24期作者：鲁笑琳[导读] 钢轨是铁路的重要组成部分，其质量将影响铁路工程的应用,不仅对铁路的寿命有直接影响，而且对铁路列车的安全产生影响。
本文就钢轨磨耗成因及预防措施进行了研究。
鲁笑琳中国铁路昆明局集团有限公司昆明南工务段云南昆明 650200摘要：钢轨是铁路的重要组成部分，其质量将影响铁路工程的应用,不仅对铁路的寿命有直接影响，而且对铁路列车的安全产生影响。
本文就钢轨磨耗成因及预防措施进行了研究。
关键词：钢轨波形磨耗；成因；影响因素；防治前言钢轨波形磨耗是线路上常见的钢轨病害之一。
钢轨波形磨耗会引起很高的轮轨相互作用力，加速机车车辆和轨道各组成部分的损坏，以至影响列车安全。
随着我国高速铁路的长期运营，钢轨波磨问题越来越受到重视。
1波磨的成因钢轨波形磨耗是指钢轨顶面纵向规律性的起伏不平的磨耗现象。
钢轨波形磨耗会增大轮轨振动和噪声，加大钢轨和轮对的荷载，能引起很大的轮轨附加动力，额外消耗牵引能源，加速轨面伤损和道床永久变形，增加维修养护费用，大大减小其使用寿命，甚至会影响行车安全。
钢轨波磨按波长分为波纹形和波浪形两种。
波纹形磨耗的波长为30-60mm，波幅为0.1-0.4mm，这种轨顶周期性不平顺，多发生在高速行车地段。
波浪形磨耗的波长为60-3000mm，波幅为2mm以下，主要发生在低速重载铁路上。
钢轨的波形磨耗主要发生在道岔区段钢轨、曲线地段钢轨、线路下沉地段的钢轨、难于经常维持道床捣固密实的钢轨、道床板结弹性差的钢轨以及轨道结构受约束较多较复杂的钢轨。
1.1曲线区段波形磨耗产生原因波形磨耗多出现在曲线地段，同时曲线半径越小，出现和发展的速率越快。
在曲线处轨道结构受到的作用力相对于直线路段是存在加成的，轮轨之间作用加大，波磨情况必然加剧。
轮对在曲线地段的振动表现为粘滑振动，在半径较小的曲线地段，轮轨间蠕滑力接近饱和，轮轨间磨耗功发生剧烈波动,造成钢轨的不均匀磨损或压溃。
浅谈地铁钢轨波磨问题
浅谈地铁钢轨波磨问题发表时间：2015-12-10T14:44:43.760Z 来源：《基层建设》2015年16期供稿作者：杨艳金[导读] 广州市地下铁道总公司广东广州通过对钢轨波磨的初步研究及深入思考，提出在新线设计、建设和既有线维护中应从以下方面进行考虑，减缓波磨的产生和发展。
杨艳金广州市地下铁道总公司广东广州 510000摘要：钢轨波浪形磨耗是轨道交通行业近年来致力解决的复杂问题。
本文根据广州地铁四、五号线运营以来的钢轨磨耗数据及检修情况，从设计、建设、运营等多角度探讨钢轨波磨形成的原因、预防手段及减缓措施，整体上减少钢轨磨耗，延长轮轨寿命，节约运营成本并提高乘客乘车舒适度。
本研究还提出了能有效控制钢轨波浪形磨耗的一些建议。
关键词：钢轨波浪形磨耗；广州地铁；减震扣件；钢轨打磨；小半径曲线Abstract：the abrasion rail wavy is rail transit industry in recent years committed to solve complex problems.According to the operation of guangzhou metro line 4 and 5 since the rail abrasion data and maintenance situation，from the design，construction，operation and inquires into the causes of the formation of wave rail grinding，prevention and mitigation measures，reduce rail abrasion on the whole，prolong the life of wheel/rail，save operating costs and improve the passenger ride comfort.This research also puts forward the effective control of rail wavy wear some Suggestions.钢轨投入使用后，踏面上出现的规律性凸、凹不平现象被称为钢轨波浪形磨耗（简称波磨），按其波长特征，有长波（波长约200～600mm）与短波（约30～80mm）之分，一般长波出现在小半径曲线上，而短波则主要出现在直线与大半径曲线上，往往是长波寄生着短波。
钢轨打磨基础知识(总).
中央计算 机发出指 令 : 角度， 压力，运 动
隶属计算机 执行指令， 不间断地检 查结果并调 整
纵向截面测量
通常，测量小车被 设置打磨机械主机上， 用于控制钢轨的矫正情 况。钢轨的纵向形状被 记录在一个图像上。对 于每一条铁轨有两条记 录轨迹，一条轨迹记录 短波变形，而另一条轨 迹记录长波变形。
270.000 278.000
横截面
SM775测量车配备有一个激光 测量系统，激光系统记录钢轨头部 形状。将其按形状类型分类，进一 步根据所测钢轨头部截面的区域与 一个标准截面的区域进行分析计算， 得出需要修复实现的模拟轨头形式， 这些信息是以轨面和侧面拐角分别 记录的。
激光系统测量范围
测量截面
噪声危害
线路的纵向周期 性变形的影响结果就 是噪声。它普遍可以 使噪声升高12分贝。 地基的振动也能 产生较高级别的噪声。 极端的情况下，比如 在砖砌的隧道中，振 动能导致结构的损伤。
能量损耗
有试验表明铁轨周 期性变形将明显增加机 车的燃料消耗。一个 TIM计算机模型表明在 0.8mm深波纹的铁轨上， 机车需要付出大于三倍 的牵引力。实际测试表 明这个数值更高。 对无波浪变形的轨 面上可以减少能耗到30 ％左右。
钢轨的纵向变形
极短波距波形（30~100mm）
短波距波形 （100~300mm）
长波距波形 （300~1000mm）
铁轨的纵向变形表现为周期性的波浪磨耗
波长非常短（波长30~100mm）“极短周期波形” 的变形多发生于铁路直线部份。在160公里/小时速 度下的运行线路，铁轨的不规则冲击所成形； 短波长（波长100~300mm）变形常在发生在铁路的 曲线区段，通常发生于短轨一侧的轨道。它可以解 释为：转弯时固定在车轴上的两个车轮所碾过的长 度不一样所造成的； 长波（波长300~1000mm）变形通常是由铁路上只 有单一型号的车辆运行所造成的； 较长波（波长1000~2500mm）的变形也许与铁轨的 制造工艺有关； 实际上，会几种波长的变形，经常会同时出现在钢 轨同一部位。
城市轨道交通钢轨波磨成因的探讨
静
翘 解
ห้องสมุดไป่ตู้
图 １ 不同垂向扣件刚度下垂 向
轮对加速度功率谱密度 比较
罢
因此 ， 扣件刚度 调 整是 否会 导致 波磨 的产 生是 各 种因素综合作用 的结 果 ， 能仅 从扣 件 刚度 的大 小直 不 接判定是否易导致钢轨异 常波磨产生 。
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２ 动 力仿 真 分析
在以上定性分析 的基础上 ， 过建立 车辆／ 道系 通 轨 统 动力仿真模型 ， 从轮轨垂 向振 动理论 的角度 ， 过对 通 轮轨 系统的随机 响应振 动特 性 进行 动力 仿真计 算 ， 以 对 钢轨异常波磨 的成 因进行理论分析 。 目前 ， 在诸多钢轨波磨成 因理 论 中， 轨垂 向振动 轮 理论认 为轮 轨 接 触 频 率 与 钢 轨 波磨 有 直 接 关 系 ＿Ｊ ５。 因此 ， 动力 仿真分析 主要 通过 计算 能 反 映轮轨 相互 作 用状况 的轮对加速度频谱特性来 评估轮轨 接触作用 与 钢轨 波磨形 成的相互关系 问题 。影 响因素 主要考虑 扣 件 刚度 、 扣件阻尼及车辆速度 。 仿 真分 析 中车辆采 用 Ｂ型 车 ， 道不 平顺 采用 随 轨 机不平顺激 扰 ， 钢轨为 ６ ｇ ｍ。车辆速度 除有特别 说 ０ｋ／ 明之外均 为 ７ ｍ ｈ ０ｋ ／ 。
以解 释 。
３ ）车辆速度为 ７ ｍ ｈ条件 下 ， 此共振 频率 引 ０ｋ ／ 若
发钢轨波磨的产 生 ， 则对 应 的钢轨 波长 应为６ ｍ， ３ｍ 这 与 目前减振扣件 地段 发生 的异 常波磨 波 长基本 一 致 ， 表明减振扣件地段钢轨异常波磨 的产生与轮 轨接触共 振有 密切关 系 。另需 说 明， 文建 立 的模 型未考 虑 轮 本 对的弹性变形 ， 相关车辆厂反馈 的车辆参数 中， 轮对 的 二阶弯 曲及扭转振动一般在 ２ ０～ ５ ｚ 与此振动频 ０ ３ ０Ｈ ， 率较 为接近 ， 易产生共 振 问题 ， 这进 一步 加剧 了 ２０～ ０
地铁钢轨波浪形磨耗的研究分析
中再次 出现。通过对近几年相 关资料的 总结， 分析 钢轨 波
些地铁线路在 圆曲线及缓和 曲线区域 内轨 的轨顶 面 缓措施， 以期为地铁钢轨波磨的研究和减缓提供技术参考。 Ｉ 上 出现 了严重 的波 磨 ， 图 １所示 。这种 现象 一般 发 如
产生一定影 响 ， 加剧 并
了轮 轨 的磨 耗 ， 运 行 对 安 全 构 成 一定 的威 胁 。 图 １ 严重钢轨波磨
件损伤严重 ， 直接影响地 铁运行安全。虽然陆续对钢轨 进行了打磨 、 涂油 ， 噪声有所降低 ， 但持续时间不长。 钢 轨的波浪形 磨损 ， 指钢 轨 沿纵 向表 面 出现周 期
点研 讨” 目， 栏 将城 市轨 道 交通的波磨 问题提 出， 并编译汇 集 了国外针对 波磨 问题 的研 究论 文， 希望能 对解决
新 建线路异 常波磨 问题 、 改进 在建线路减振 降噪措施 以及 新 建城 市轨 道 交通 注 意预 防 波磨 现 象起 到警 醒和促
进作 用。
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ７ ６ ７ ． ０ ０ ０ ． ０ ｏ ： ３ ６ ／ ．ｓ ． ６ ２— ０ ３ ２ １ ． ２ ０ １ ０ ｓ
｛ 势 。波 磨 不 仅 增 大 了 车 辆 的运 行 噪声 ， 且 而 对转 向架 的结构 强度 、
１ 钢轨的波浪形磨耗
我 国许 多城市地 铁线路 出现钢轨 波 浪形磨 耗 （ 简
称 “ 磨 ” ， 致钢轨高频振动 加剧 、 营噪声增 大、 波 ）导 运 扣
车辆 的乘 坐舒 适 度 都
状， 介绍 当前在波磨研究方 法 、 分类特 征 、 因机理 、 成 影
响 因素 和减缓 措施方 面 的各种观 点 ， 点讨 论波 磨 的 重 形成机 理 、 响 因素 和 减缓 措 施 ， 地铁 轨 道 波磨 的 影 为
关于钢轨波磨的探讨
关于钢轨波磨的探讨摘要：随着铁路的高速发展，广州地铁的各线路密集形的运输方式，钢轨波磨已成为常见的钢轨病害，尤其是在小半径曲线地段，波磨出现的几率更高。
波磨不仅对铁路行车构成了一定的危害，更增加了线路维修养护的工作量和难度。
本文结合轨道的结构特点去分析钢轨波磨的成因，根据波磨的成因提出如何整治和预防波磨病害的建议，进而减少波磨带来的危害，提高轨道的平顺性，保证铁路运输的安全。
关键词：地铁；钢轨；波磨；成因；整治预防引言本报告主要以广州地铁二、八线为调研对象，对存在波磨现象区段的轨道结构进行分析，以求达到找出最佳的消除波磨的措施；另一方面，也旨在对波磨产生的原因进行分析，对未产生波磨或有波磨发展趋势的钢轨做好预防措施。
一、波磨规律钢轨波磨的规律有：1、波磨波长范围一般为300-600 mm；2、波磨一般从钢轨接头处发生，并向钢轨大腰扩展；3、波磨一般发生在小半径曲线的外侧钢轨上，而且半径越小，波磨形成和发展的速度越快；坡度越大，波磨形成也越快；4、波磨严重程度随轨道类型不同而不同。
混凝土枕地段较易发生波磨，木枕地段波磨略轻于混凝土枕地段；5、波磨地段道碴粉化速率快，道床板结、翻浆冒泥病害严重，设备损耗率大，轨枕失效多，暗坑、吊枕多。
二、钢轨波磨调查八号线的宝-沙间段以及万胜围岔群处的导曲线部分波磨比较普遍存在，梯形轨枕在某小半径（R=350m）曲线的地段普遍出现波磨，普通道床地段也有波磨现象发生，但均为小半径曲线地段，且多产生在曲线下股。
打磨处理可以起到不错的效果。
二号线在洛-南区间的波磨情况也比较普遍存在，波长达到40mm，平均谷深达到0.35mm，以下为弹性整体道床地段出现的3种波磨情况：第一种情况为运营初期，钢轨波磨出现在小半径曲线头尾及与其他轨道的过渡段上；第二种情况是在线路运营后，在曲线地段若干处出现范围约1m的局部不平顺诱发的波磨，局部波磨；第三种情况是出现在小半径反向曲线区段。
三、波磨成因探讨城市轨道交通已逐步成为城市中振动及噪声的主要污染源。
钢轨波磨PPT讲义
教案
课程名称：钢轨常见伤损——波磨
授课班级：武汉高铁训练段第八期兼职师资培训2班主讲：赵紫珅
单位：北京铁路局丰台工务段段
时间：2018年9月
《钢轨常见伤损——波磨》教案
审阅签名：
教学过程
第2页
（1）钢轨波磨成因分析：
钢轨波浪型磨耗(简为波磨)分三类：
磨损性波磨（最常见）：轨头有明显的波浪型磨损痕迹，钢轨上呈显可见的波谷与波峰，但无明显磨损凹陷。
成因：轮对在通过曲线时，轮对扭曲共振导致交替的纵向力，发生纵向滑动而产生波磨。
这不仅与轮对的重力角刚度特性有关，而且与曲线曲率及轮轨黏着状态有直接关系，主要是轮轨之间的粘滑振动导致内轨顶面的波磨。
当车辆通过曲线半径较小的线路时，由于轮对冲角的改变，轮轨的纵向剪切力超过轮轨黏着极限，轮轨间发生纵向滑动，滑动处形成波谷；滑动后释放了积累的能量，使轮轨又处于黏着状态，轮轨磨损减轻，该处形成波峰。
这种粘滑振动不断重复，形成了钢轨表面的波磨。
塑流性波磨：
轨面受到大的垂直荷载作用，轨面发生塑性变形，波谷位置常有明显的肥边、压宽现象
混合型：磨损+塑性变形
常出现的位置：
（2）采取小组讨论的方法，重点总结钢轨波磨防治方引导式、互动式提问的方式，分析定义找出引发波磨的原因。
钢轨波浪形磨损研究
４ 通过对现场损伤钢轨统计数据 的分析发现 ， ）
高等学校全 国优秀博士学位论文作者专项基金 资助项 目 （０２８ ；西南交通 大学博 士生创新基金 资助项 目 （０４７ ２０４） ２０ １） 作者简介 ； 温泽峰 （９６ ） １７－ ，男 ， 广西上林人 ，博士 。
维普资讯
模型可以分别计算 １ 个车轮、半个车体 １ 个转 向架 非稳态滚动接触有限元模型和 Ｃ ｒ ｒ ａｔ 二维滚动接触 ｅ
４ 个车轮和钢轨动力耦合作用与摩擦磨损 的循环作 蠕滑理论模 型为一体 的钢轨塑流型波磨理论模 型。 用过程 。利用该模型详细计算各种可能的轨道缺陷 模型中考虑轮轨之 间的动力作用对钢轨塑流型波磨
第１ 期
博士学位论文摘要
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在我国重载铁路和山区铁路 的钢轨接头区，钢轨冲 行仿真模拟计算 ，详细分析冲击过程 中轨头的应力 击压溃和断裂较为严重 ，钢轨接头往往引发钢轨波 应变分布情况。研究轴重 、列车速度 、材料的屈服 磨的形成和发展 。因此 ，建立钢轨轨缝处轮轨接触 强度和强化模量等因素对轨头应力应变 的影 响。研 冲击三维弹塑性有限元模型，模型 中考虑多体接 究认为 ：钢轨接头区轮轨间的冲击作用是限制机车
的强烈程度和线路状况 。使用 １： 试验装置对钢 随车辆通过次数增加的演化规律 。详细分析塑流型 １ 轨磨耗型波磨计算模型进行试验验证 ，钢轨磨耗型 波磨波谷和波峰材料的力学行为，如应力 、应变和 波磨理论模型与试验结果吻合较好 。 材料塑性流动的速率等。研究结果表 明，进化 中的 ２ 建立二维 弹塑性非稳态 滚动接触有 限元模 塑流型波磨最终会趋于稳定状态 ；波磨波谷处的残 ） 型。模型中材料本构采用能较好描述材料棘轮效应 余变形大于波峰处 ，这与实验观察结果相一致 。 的循环塑性模型 。分 别研究反复纯滚 动、全滑动 、
浅谈城市轨道交通钢轨打磨技术应用
浅谈城市轨道交通钢轨打磨技术应用徐可桢ꎬ许㊀程ꎬ周㊀晶摘㊀要:当前我国的城市轨道交通正如火如荼的建设着ꎬ此外ꎬ许多城市已经基本构建了相对科学和完善的地铁站操作系统软件ꎮ在特定的工作中ꎬ对打磨的预期效果进行全面的数据分析是非常重要的部分ꎮ在这个过程中ꎬ我们必须在两个层面上做好ꎮ一个是及时检查打磨的实际效果ꎬ另一个是根据其特定条件提供合理的解决方案ꎮ关键词:钢轨ꎻ打磨技术ꎻ钢轨打磨㊀㊀如今ꎬ在我国ꎬ社会经济发展水平已经大大提高ꎬ城市化的质量也发生了巨大变化ꎮ在此过程中ꎬ城市交通基础设施和发展趋势已经进入城市轨道交通快速发展时期ꎮ一方面ꎬ选择具有高性能和成本效益的铁路型材ꎬ一方面可以很好地确保安全性能本身得到充分利用ꎬ而且还可以减少大修过程中的资金分配ꎬ并减少性能和使用寿命ꎮ轨道本身也将获得很好保证ꎮ一㊁城市轨道钢轨打磨的必要性笔者将特定的工作经验整合到ˑˑ城市轨道交通工作中ꎬ以对城市轨道交通打磨技术进行简要分析ꎮ打磨新建地铁站路线的重要性ꎮ打磨新建的地铁站路线可以调整铁路生产的尺寸公差ꎬ并确定工程施工错误ꎬ并改善轮轨接触ꎮ«地下铁道工程施工与验收规范»要求确定钢轨底坡度的公差为１/５０~１/３０ꎬ与钢轨底坡度相匹配的偏斜角为１/５０~１/３０为１ʎ８ᶄ４５ᵡ~１ʎ５４ᶄ３３ᵡꎬ根据车轮特定组胎面表面光洁度ꎬ选择合适的打磨方法ꎬ以及适当地选择砂轮ꎬ其罐的偏移角和输出功率在很大程度上消除这种工程构造的确定误差ꎬ使轨道表面获得相对性不变的轨道坡度ꎬ从而改善轮轨接触相关性ꎮ钢轨已经存在某些质量缺陷ꎬ则同样的疾病将在短时间内发展并蔓延ꎬ特别是在波纹地区ꎮ火车的不断晃动将导致更严重的隧道施工路基疾病和铁路脚手架紧固件ꎮ二㊁钢轨打磨技术的分类平稳的轨道是火车稳定安全运行的基础ꎮ铁路不规则分为长波不规则和短波不规则ꎮ长波不规则性通常是轨道结构在外力作用下的残余变形ꎬ例如规则ꎬ水平ꎬ高度和扭矩等几何图形的变化ꎮ导轨还将在原始制造工厂中发生几何变化ꎮ前者可以通过更改生产线来消除ꎬ而后者可以在原始铁路工厂之前消除ꎮ短波不规则分为周期性不规则和非周期性不规则:周期性不规则是波摩擦系数和波摩擦系数ꎮ轨道的研磨和打磨通常是指为消除轨道的周期性和非周期性短波不规则性而进行的工作ꎮ铁路的平整度对于能否完成高速行驶至关重要ꎬ并且铁路的打磨和打磨似乎至关重要ꎮ根据不同的维护目的和不同的时间进行分类: (一)准备磨抛它可以在很大程度上消除工程施工确定误差ꎬ从而改善轮轨接触相关性ꎮ可调节轨道制造尺寸公差和工程施工确定误差ꎬ减少轮轨磨合时间ꎬ延长轮轨使用寿命ꎮ它可以消除新的钢轨表面缺陷ꎬ例如在钢轨表面上的毛刺和锈蚀ꎬ可改善钢轨表面的光滑度并改善新的钢轨表面ꎮ(二)预防性打磨ˑˑ城市轨道的现有线上的轨道ꎬ经过长期运行后ꎬ部分路段会掉落ꎬ焊接的鞍座磨损ꎬ油脂边缘ꎬ划痕ꎬ以及轨道头的表面会被金属材料破坏ꎮ轨道表面由于冷硬底部而导致的其他缺点ꎬ特别是在图形区域将继续出现波纹ꎬ此处采用了这种打磨方法ꎮ定期打磨可以减轻波纹的发展趋势ꎮ通常情况下ꎬ预防性打磨更适合在０.２毫米范围内使用ꎮ预防性打磨也是防止和消除波浪状和波浪状磨损的合理方法ꎮ磨光周期短ꎬ发芽时去除了轨道表面的裂纹ꎮ与预防性打磨和修复性打磨相比ꎬ打磨的频率高ꎬ但轨道打磨的总产量小ꎬ可以增加轨道的使用寿命ꎮ(三)修理性打磨客观打磨是为了打磨钢轨的表面疾病和害虫ꎮ重型铁路专注于打磨和去除铁路表面的各种损伤以延长铁路寿命ꎮ所有正常的地铁路线都着重于使用保护性打磨和打磨ꎬ以去除不平坦的铁路表面并提高旅客列车的稳定性ꎮ三㊁应用分析(一)ˑˑ轨道交通线网内波磨形式现在ˑˑ轨道交通线网内１㊁２㊁３㊁４号线的钢轨波磨主要体现为三种形式ꎬ一是１号线以及４号线中的波磨形式ꎬ即曲线上股存在剥落掉块ꎬ曲线下股存在波磨ꎬ波长在３５ｍｍ至１００ｍｍ之间ꎬ光带的表现形式为曲线上股光带位置偏向内侧ꎬ曲线下股的光带位置偏向外侧ꎬ上股光带宽度２５ｍｍ左右ꎬ下股光带宽度为３０ｍｍ至３５ｍｍ左右ꎮ以现场实际调查结果ꎬ１号线㊁４号线共计四条曲线的钢轨表面的磨耗分布情况来看ꎬ钢轨磨耗上股钢轨普遍轨角处磨耗较为严重ꎬ内侧３０度至内侧１５度磨耗基本达到１.５ｍｍ至２ｍｍ不等ꎬ下股钢轨０度至－１５度基本达到０.５ｍｍ至０.８ｍｍ不等ꎬ具体情况如下ꎮ二是２号线普遍存在的波磨形式ꎬ上股钢轨基本无波磨以及剥落掉块情况ꎬ下股钢轨波磨较为严重ꎬ波磨深度基本达到０.２ｍｍ以上ꎬ光带宽度５０ｍｍ左右ꎮ三是３号线全线存在的波磨形式ꎬ上股钢轨基本无波磨以及剥落掉块情况ꎬ下股钢轨存在轻微波磨波磨ꎬ波长在３５ｍｍ至６０ｍｍ之间ꎬ短波引起的噪声较大ꎮ(二)钢轨的廓形变化情况ˑˑ轨道交通线网经过多年的运营情况来看ꎬ钢轨表面的廓形随着线路的运行逐年变化ꎬ趋向于上股钢轨内侧磨耗偏大ꎬ下股钢轨外侧磨耗偏大ꎬ钢轨表面的廓形发生了改变ꎬ导致光带位置内移ꎬ波磨产生较为频繁ꎮ(三)钢轨打磨方式通过近两年的打磨调查分析以及查阅资料ꎬ我们发现钢轨廓形的变化情况对于延缓侧磨发展及波磨产生周期有着密切联系ꎬ所以目前我们打磨的方向是将现有的钢轨廓形与现阶段铁路中使用较多的６０Ｎ廓形相匹配ꎮ将控制钢轨与车轮的接触位置ꎬ尽量将钢轨光带调整为上股光带位置于钢轨上方偏内侧５度ꎬ下股钢轨为偏外侧５度ꎬ光带宽度约２５ｍｍ左右ꎮ三号线钢轨打磨后上股光带的宽度控制在２５ｍｍ左右ꎬ下股钢轨光带宽度控制在３０ｍｍ左右ꎬ基本达到调整光带位置的目的ꎮ㊀㊀㊀(下转第１７５页)可靠ꎮ基于此ꎬ必须对化工安全风险识别评价内容进行完善ꎬ优化评价体系ꎮ首先ꎬ需对化工设备安全评价内容进行优化ꎬ将其作为主要评价内容ꎬ有效评价化工设备化工材料的稳定性ꎬ一旦发生问题ꎬ第一时间予以解决ꎮ其次ꎬ将反应较为激烈的环节纳入评价体系中ꎬ尽可能选择反应较小的工艺ꎬ同时评价该反应参数是否正常范围值ꎬ一旦发现该反应超出正常范围ꎬ需找出问题存在的原因ꎬ并有效控制各类原料的投放量ꎮ最后ꎬ应将工作人员防护工具的安全性ꎬ纳入评价体系中ꎬ有效评价各类防护工具的安全性以及磨损度ꎬ避免人员在使用过程中出现安全事故ꎮ(三)提升风险与安全评价技术随着我国科技水平的快速提高ꎬ众多新型管理设备出现在化工行业中ꎮ化工领导者亟须重视生产工艺的革新ꎬ有效利用信息化评价技术ꎮ首先ꎬ利用信息化安全评价对化工工艺安全性进行量化分析ꎬ通过信息化设备有效计算出各类工艺的具体安全参数ꎬ从而保障操作人员直观了解该工艺的安全性ꎮ其次ꎬ利用计算机设备ꎬ模拟该工艺流程ꎬ将工艺参数输入其中ꎬ通过观察模拟结果来预测工艺流程中可能出现的安全风险ꎬ并对具有较强危险性的环节进行控制ꎬ进而提升化工工艺的安全性ꎮ五㊁结论随着我国社会快速发展ꎬ政府部门对我国化工行业发展的重视程度日益提升ꎬ在当前社会发展前提下ꎬ我国政府部门出台多项关于推动化工行业发展进程的政策性意见ꎬ其最终目的是保障我国能够有效实施工业强国这一目标ꎮ但经过实践证明ꎬ在化工行业发展过程中ꎬ因化工工艺问题导致的安全事故频发ꎬ这些事故发生的主要原因在于化工风险识别工作质量差ꎬ并未全面对化工流程以及工业设备进行评价ꎮ因此若想保障现在化工工艺快速发展ꎬ必须对化工工艺进行风险识别与安全评价ꎬ将风险识别与安全评价作为日常工作重心ꎬ提升化工生产的安全性ꎬ降低事故发生率ꎬ推动我国化工行业安全稳定发展ꎮ参考文献:[１]赵梁燕.化工工艺的风险识别与安全评价[Ｊ].化工管理ꎬ２０１９(２８):６５－６６.[２]张洪武.化工工艺的风险识别及安全评价初探[Ｊ].化工设计通讯ꎬ２０１９ꎬ４６(４):１３２＋１５２.[３]焦聪ꎬ郭鹏韡.化工工艺的风险识别与安全评价[Ｊ].化工设计通讯ꎬ２０１９ꎬ４５(９):６２－６３.作者简介:杨倩ꎬ中安广源检测评价技术服务股份有限公司江苏分公司ꎻ薛云龙ꎬ王睿智ꎬ中国船级社质量认证公司南京分公司ꎮ(上接第１７３页)(四)钢轨打磨的噪声变化情况以ˑˑ地铁４号线红庄－蠡墅区间为例ꎮ通过前期调查ꎬ解决了该区段存在的钢弹簧浮置板道床ꎬ部分调高垫片存在的空吊情况ꎬ提高了钢弹簧浮置板道床对预期铺设线路时的减震㊁降噪效果ꎮ改善了道床的受力情况着手ꎬ改善了钢弹簧浮置板道床的受力ꎮ再针对线路质量状况ꎬ以钢轨打磨的方式ꎬ对４号线支线红庄－蠡墅的上行区间共打磨四次ꎬ下行区间共打磨两次ꎮ持续监测区间产生的噪声下降明显ꎬ基本降低至８０ｄＢ左右ꎬ提高乘客乘车的舒适度ꎮ从３号线波磨表现形式来看ꎬ钢轨表面的光带位置均处于行车一侧ꎮ而光带位置的成因主要在于两个方面:第一个方面ꎬ通过对３号线网轨动态检测数据分析ꎬ发现普遍存在的轨距超限(轨距偏大)问题ꎬ轨距超限导致上下股轮轨接触位置始终处于钢轨工作边一侧ꎻ第二个方面ꎬ新线路钢轨线路铺设时ꎬ轨底坡未按照钢轨预铺设的１ʒ４０进行铺设ꎮ从５月份以来ꎬˑˑ地铁相关车间在３号线共计完成２１次ꎬ通过采用６０Ｎ这样的廓形处理方式产生的廓形变化数据如图所示ꎬ钢轨打磨后的光带位置处于较为良好的位置ꎬ噪声数据下降明显ꎮ(五)打磨案例分析１.２０２０年ꎬˑˑ轨道交通２号线盘蠡－新家桥下行ｋ２２＋１３２－ｋ２２＋５３０曲线下股存在较为严重的波磨ꎬ曲线上股存在侧磨ꎬ该曲线半径Ｒ＝７００ｍꎬ超高为７５ｍｍꎬ缓和曲线长６０/６０米ꎬ道床类型为混凝土整体道床ꎬ扣件类型为Ⅲ型减震扣件ꎮ２.整治过程:使用ＲＧＨ－２０Ｃ型钢轨打磨车进行打磨ꎮ３.打磨流程:打磨前上股钢轨存在侧磨ꎬ轻微波磨ꎬ下股存在较为严重的波磨ꎬ光带位置欠佳ꎬ方案设计考虑消除既有病害的同时修正钢轨廓形ꎮ上股钢轨遍数为２遍ꎬ修正廓形遍数为６遍ꎬ下股钢轨打磨遍数为３遍ꎬ修正廓形遍数为６遍ꎮ４.整治效果:打磨前曲线上股存在轻微波磨ꎬ如图１所示ꎬ波磨深度在０.０５ｍｍ左右ꎬ下股钢轨存在较为严重的波磨ꎬ如图２所示ꎬ波磨深度在０.２ｍｍ左右ꎮ打磨后波磨得到了有效消除ꎬ接触光带在１５~３３ｍｍ之间ꎬ使用至今钢轨状态及廓形保持良好ꎮ图１㊀曲线下股打磨前㊀图２㊀曲线下股打磨后四㊁结论当前ꎬˑˑ地铁已经从以往的修理打磨向计划性打磨㊁预防性打磨方向转变ꎮ在这一过程中相关车间已按照既有经验做好打磨前的维修和打磨后的检查ꎬ将线路动态数据㊁钢轨廓形数据ꎬ噪声㊁轨底坡综合考虑ꎬ降低线路波磨对噪声产生的影响ꎮ也证明了通过钢轨打磨确实可有效降低区间噪声(在噪声区段９０ｄＢ至１００ｄＢ区间内最为明显)ꎬ其中预防性打磨更能有效减缓钢轨侧磨㊁疲劳和波磨的发展速度ꎬ从而改善轮轨接触状况ꎬ降低轮轨噪声ꎬ提高乘坐舒适度ꎮ参考文献:[１]国家质量技术监督局.地下铁道工程施工及验收规范[Ｚ].２００４－０４－０１.作者简介:徐可桢ꎬ许程ꎬ周晶ꎬ苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司ꎮ。
钢轨打磨技术研究进展
和 打磨 工艺 研 究 ． 关 键 词 ：钢 轨打 磨 ； 接触 疲 劳 ； 纹 ； 耗 ； 裂 磨 噪声 ； 济学 模 型 经 中 图 分 类号 ： ２６ ４４ Ｕ １．２ 文献标识码 ： Ａ
ｆｔ ｕ ａｉ ｅ，ｒ ｉ ｗｅ ｒ，ｎ ｉｅ ａ ｄ ｒｉ ｌ ｂ ｃ ｔ ｎ，ａ ｌ ａ ｈ ｉ ｄ ｌ ｇ ａｌ ａ ｏｓ ｎ ａｌ ｕ ｒ ａｉ ｉ ｏ ｓ ｗｅｌ ｓｔ ｅ ｒｍｏ ｅｓ，ｗｅ ｅ ｄｓ ｕ ｓ ｄ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉｃ ｓｅ ． ｓｄ ｏ ｈ ｅ ｉｔｎ ｃ ｎ ｍｉ ｄ ｌ ｏ ａｌ ｘｓｉ ｇ ｅ ｏ ｏ ｃ ｍｏ ｅｓｆ ｒｒ ｉ ｎ ｉ ｇ，ａ ｍｏ ｆｅ ｃ ｎ ｍｉ ｄ ｌｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ，ｗｉ ｈ ｏ ｔ ｆ ｄｎ ｄｉ ｄ ｅ ｏ ｏ ｃ ｍｏ ｅ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｉ ｔ ｔ ｅ ｃ ｓｓｏ ｈ
Ｍ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｕ ｗ ｓ Ｊ ｏ ｎ ｎｖｒ ｔ ， ｈ ｎ ｄ １ ０ １ Ｃ ｉａ） ｅ ｈ ｎｃ ｇｎ ｅ ｎ ， ｔ ｅｔ ｉ ｔ ｇＵ ｉ ｓ ｙ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ０ ３ ， ｈｎ ａＥ ｉ ｏ ｈ ａ ｏ ｅｉ
Ａｂｔａｔ ｅａ ｅ ｎ ｏｕ ｔ ｎ ｔ ｔｅｅｉｉｇｔｅｒ ｓａ ｄｔｃ ｎ ｕ ｓｏ ａ ｎ ｉｇａ ｄ ｔｅ ｓ ｃ ：Ａ ｄ ｔ ｌ ｉｔ ｄ ｃｉ ｏ ｈ ｘｓｎ ｈ ｏ ｅ ｎ ｅｈ ｉ ｅ ｆ ｉ ｇ ｄｎ ｎ ｈ ｉ ｒ ｉｄ ｒ ｏ ｔ ｉ ｑ ｒｌ ｒ ｒ ａｐｉ ｔ ｎｐａｔ ｅ ａ ｒｓｎｅ ． Ｔ ｅ ｉ ｅａｔ ｎ ｅ ｅｎ ｒｉ ｇ ｎ ｉｇ ａｄ ｒｉ ｒ ｌ ｇ ｃｎａｔ ｐ ｌ ａｉ ｒｃ ｃｓｗ ｓｐｅｅ ｔ ｃ ｏ ｉ ｄ ｈ ｎ ｒｃｏ ｓｂ ｔ ｅ ａ ｄｎ ｎ ａ ｏ ｉ ｏ ｔ ｔ ｉ ｗ ｌｒ ｌ ｌｎ ｃ
钢轨打磨技术研究进展
第 1期
金学松等 :钢轨打磨技术研究进展
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磨模型. 美国铁路协会最近研究表明 ,为了控制磨 耗每年浪费大量的润滑油 ,无效的润滑策略导致每 年在轮轨接触之间的磨损成本大约在 20 亿美元. 而欧洲由于采用有效地润滑技术能节省年度维修 和更换车轮的费用大约 1 ×106英镑 . [ 16 ] 车轮碾过 钢轨次数的增加加速了钢轨接触疲劳缺陷的形成 , 而预防性打磨可以有效地减少疲劳裂纹的形成和 扩展. Cannon和 Pradier[ 17 ]分析了各种轨头的初始 裂纹 ,发现发生在轨角处的裂纹是由于反复的塑性 变形引起 ,轨头表面连续的累积点蚀是由于滚动接 触疲劳引起的. 这些累积的轨头裂纹可以引起轨角 处几毫米深的剥离. 现存的理论还不能准确的预测 滚动接触疲劳和新生裂纹导致断轨 [ 18 ]. 较差的润 滑策略会增加裂纹表面的压力分布 ,从而加速裂纹 的扩展 ,增加断轨和脱轨的风险. 这样的风险同样 受到轴重 、曲线半径 、轮轨型面和材料 、材料硬度 、 轮轨相互作用 、轮轨打磨周期 、轮轨间润滑和维修 策略的影响. 如果没有检测到和控制这些风险 ,将 会形成钢轨伤损 、断轨或是脱轨. 这些后果将会带 来巨大的经济损失和人员伤亡. 2000 年英国在哈 特菲尔德事故中损失 7. 3亿英镑 ,这主要是滚动接 触疲劳引起的.
2 钢轨打磨的作用
2. 1 磨耗 2疲劳 2润滑 2打磨模型 在行车密度较大的重载铁路上 ,轮轨的磨损和 疲劳受到铁路运营者的特别关注. 轮轨磨损分为轻 度磨损 、重度磨损和灾害性磨损 [ 13 ]. 滚动接触疲劳 经常发生在重载荷条件下的轨道上 ,其最大的特征 为轨顶塌陷 、剥离和轨头裂纹. 在曲线和道岔段钢 轨内侧角接触区上 ,接触斑较小且滑动量较大 ,从 而增大了接触压力 ,促使疲劳和磨损形成 [ 14 ]. 钢轨 打磨可以有效控制和消除疲劳裂纹 、优化钢轨型 面 ,但过度频繁地对钢轨打磨会增加钢轨的维修费 用. 为了降低费用 ,可用润滑剂降低噪声 、磨耗和控 制摩擦系数. 有效的润滑可以在行车密度较大的重 载铁路 线 上 减 少 能 源 的 消 耗 并 延 长 钢 轨 的 寿 命 2～3 a[ 15 ]. 但随着行车速度和重载铁路轴重的增 加 ,润滑有可能加速疲劳裂纹的产生和扩展 ,会造 成钢轨断裂和脱轨事件的发生. 磨损可以有效阻止 疲劳裂纹的产生和扩展 ,但严重的和灾害性的磨损 又会大大降低钢轨寿命. 因此 ,正确地处理磨耗 、疲 劳和润滑之间的关系 ,能为优化钢轨维修策略提供 依据 ,并能够减低经营成本和风险.
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• 车轮不圆顺
措施：预防措施
• 1993年文献中提到的措施是比较中肯的。
• 提高钢轨的硬度来降低磨耗是有效的措施。
-德国德铁/VAE进行过测试
-哥本哈根S-Ban
• 弹性橡胶垫板不再像10年前那样被视为解决问题的万能药
• 外轨采用润滑装置
-采用摩擦管理的办法，让内轨承担更多的荷载来降低外轨磨耗的措施
-450-1200HZ是PINNED-PINNED共振（波磨）
-其余”固定波长机理“的波磨专（业频倾率力 ）介于（上述）两者之间
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结论到日 常的打磨
• 对于无砟轨道（整体道床）来说，避免共振很重要 • P2共振和“固定波长机理”是很重要的因素（对钢轨波磨） • 采用硬度较高的钢轨是解决各类波磨的有效措施
是有效的。
专业倾力
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措施：摩擦控制
• 最大的优势：摩擦控制可以减轻任何损伤机理是磨耗类型的波磨（不 仅是粘滑机理）
-不需要理解固定波长机理等原理，有良好的可实施性 -具体的设置位置是可确定的 -降低摩擦系数，降低T/N，降低表面损伤
专业倾力
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措施：二阶扭转共振
• （轮对上）增加动力吸振器可减轻共振 • 在美国的某项目中曾提议，但没有得到赞助
钢轨不平顺——波磨
（钢轨固定周期的不平顺）
波磨形式有很多种
不同的轨道结构类型都可能发生波磨
不同类型的波磨有相同的规律：波长=速度/频率
专业倾力
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钢轨波磨的发生机理
• 1993年以及之后提出的一般钢轨波磨的机理仍然是成立的。
专业倾力
2
钢轨损伤机理
为什么荷载作用下的钢轨会发生形状变化？
钢轨(塑性）流动，磨耗，相对离心力，塑性弯曲
可以观察到钢 轨波磨周期
专业倾力
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P2力共振和一阶扭转共振：通常为40-100HZ
• P2共振：与簧下质量和轨道刚度有关
• 一阶扭转：车轮反生相反方向的扭转
• 上述中任一一种共振均可以造成波磨，当两种共振叠加时，问题有时 会变得更加严重
• 在钢轨接头处、焊缝处会加剧
• 长波长不平顺
• 当频率可与建筑物发生共振时，专业会倾引力 发地面振动的问题。
专业倾力
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扣件系统的共振（通常为400HZ左右)
• 任何低阻尼的铁垫板/轨枕/橡胶垫板共振
- （1993年Grassie Kalousek论文中提到）尽管支承块式轨道结构大量发
生此类问题，但不仅是支承块专式业倾轨力道结构存在此类问题
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扣件系统共振（北京地铁）
打磨前和打磨 后（由钢轨打 磨器的RML 和RCA测量）
专业倾力
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是波磨产生的原因。
专业倾力
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（轮对）二阶扭转共振（200-300HZ)
• 二阶扭转共振更多发生于地铁线路的波磨，也满足固定波长原理。 • 需要一些测试来确认二阶轮对扭转共振引发的波磨。
专业倾力
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（轮对）二阶扭转共振：如“车辙”，发生在内轨
• 在波谷有磨耗碎屑并发生钢轨塑性流动。 -这种严重的波磨可能是“粘-滑”机理造成的。
• 固定波长机理中的固定波长是由固定频率决定的。
• 按损伤类型来分类比1993年提出的分类方法更为方便。
• 在近几年提出了一些新的固定波长机理。
-轨道结构是多样性的动态系统，在轨道系统中可能发生波磨，就像流
感一样，总是要采取措施，但是无法根除。在新的复杂应力状态下波
磨反复发生。（SLG 1990年提出)
专业倾力
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Pinned-Pinned共振波磨
• 图上所示的是TUB和Chalmers发生的固定波长的“pinned-pinned” 共 振波磨，这种是（铁路）主干线上发生的典型的波磨。
• 这种波磨也发生在地铁中。
• 1982年KLJ,RWG,SLG提出“pinned-pinned”共振加剧了波磨，但不
• 北京地铁，上海地铁等发生的波磨就是与（轨道结构引起的共振）密 切相关的。
专业倾力
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结论（一）
• 波磨理论包括“损伤机理”和“固定波长机理”，提供了解释波磨现 象的依据
• 磨耗是最常见的（钢轨）损伤（与短波波磨和噪音都密切相关）
• 固定波长机理是指（波磨）频率不变的现象
-50-100HZ是P2力共振（波磨）
专业倾力
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措施：提高转向性能
提高转向性能
-钢轨曲线波磨的原因
两侧轮对的纵向蠕滑力不同；
通常外侧的轮对处于滑动状态，内侧轮对处于由外侧轮对滑动力驱动造
成的粘滑振动状态；
在小曲线半径上，驱动状态和无驱动状态的纵向蠕滑力是不同的；
在大的曲线半径地段需要牵引力使外侧轮对发生滑动；
在所有的实例中，弹性转向架效果较好。
增加欠超高使两侧轮对的切向力较平均，降低了最大切向力，降低波磨；
提高转向性能降低波磨发展的速率
专业倾力
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措施：轨道结构形式
• 轨道结构出现共振响应，接触力的共振峰值是不希望看到的 ；
• 但是，（共振峰值）并不总是意味着发生波磨；
• 直到有确切的证据表明波磨在哪儿发生，哪儿没有发生，我的建议就 是避免出现共振。
磨耗是最常见的损伤形式
-磨耗∝（切向力）*滑动力
磨耗率在一些地下线路中非常高
-切向力取决于摩擦
-u=0.6，则T/N=0.6
-滑动发生条件苛刻的曲线地段：切向力和滑动力都很高，所以磨耗严重。
-在轴重较低的情况下，较高的切向力与轮专轨业正倾压力 力的比值也可以造成轨道的损伤。
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固定波长机理
• 固定波长指沿着钢轨波磨的波长和发生位置是固定的。