钢轨打磨列车在高铁上的应用

钢轨打磨列车在高铁上的应用

摘要：目前我国高铁营运里程和运行速度大幅度增加，这也对高铁线路养护提出了更高要求。钢轨打磨列车主要用于消除钢轨波磨、擦伤和剥离等钢轨损害及新线钢轨的预防性打磨，能大幅度提高钢轨利用率，延长使用寿命，改善旅客列车舒适度，是我国高铁养护的必备的有效装备。在介绍了国外的使用情况，具体打磨方式和使用效果后，指出了我国高铁应用钢轨打磨车的不足和努力方向。

关键词：打磨列车；高铁；应用

引言

目前，我国投入运营的高速铁路已达6，920公里。其中+新建时速250-350公里的高速铁路有4，044营业公里；既有线提速达到时速200-250公里的高速铁路有2，876营业公里。根据2008年调整的《中长期铁路网规划》，到2020年，我国新建高速铁路将达到16万公里，加上其他新建铁路和既有线提速线路，我国铁路快速客运网将达到5万公里以上，将连接所有省会城市和人口在50万以上的城市，覆盖全国90％以上人口。高速铁路、客运专线对轨道结构、钢轨表面的平顺性要求极高，轨道状态对列车运行安全性、平稳性具有十分重要影响。目前国际上公认钢轨打磨对保证线路质量，提高安全系数，降低运营成本，起关键作用。高铁线路在开通前进行钢轨预打磨、开通后进行钢轨预防性打磨及保养性打磨是保证高铁运行的重要手段。

1高速铁路

高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1985年5月，联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高运行速度规定为客运专线300km／h，客货混线250km／h。1996年欧盟对高速铁路的最新定义是：在新建高速专用线上运行时速至少达到250km的铁路可称作高速铁路。铁盟认为，各国可以根据自身情况确定本国高速铁路的概念，在既有线上提速改造，时速达到200km以上，也可称为高速铁路。目前我国所说的高铁，一般是指新建的时速在300公里以上的客运专线。

高速铁路的运行维护如果还是依靠我国传统的铁路养护手段，则已经完全不能满足要求了，必须使用大型的专用检测和维护设备，如检测车，打磨车等。2钢轨打磨列车

钢轨打磨列车是一种结构复杂，控制先进，集机、电、液、气及计算机技术于一体的施工设备，主要用于消除钢轨波磨、擦伤和剥离等钢轨损害及新线钢轨的预防性打磨。该种设备的投入使用能大幅度提高钢轨利用率，延长使用寿命，改善旅客列车舒适度，缓解设备病害，我国铁路工务系统近些年进口了许多打磨列车对轨面进行作业。

20世纪60年代Speno公司制成了世界上第一列钢轨打磨列车。普遍应用于铁路干线钢轨打磨和使在用再生轨铺设的次要线路上。当前国外主要的打磨列车为：美国：Rotra LR系列钢轨打磨机。砂轮的偏转角度为0°、20°和40°，打磨机长10米，由电动机驱动，主要用于城市公共交通系统；RG301型钢轨打磨列车。砂轮的偏转角度可达45°，它装备了30.9Kw和22.1Kw2种打磨电机，84个砂轮。它打磨的灵活性和精度都较高；PGM一48／3型钢轨打磨列车；PGM-48／4型钢轨打磨列车。此车同时使用48片树脂砂轮，每根钢轨由24片砂轮在计算机控制下按12修磨面同时修磨钢轨；美国BART所采用的由Jackson公司制造的钢轨打磨列车，有20个砂轮，打磨电机的功率为441，3Kw，它主要用于1676mm宽的轨距；加拿大BCTransit所采用的由Jackson公司制造的钢轨打磨列车，有8个砂轮，打磨电机的功率为294.2Kw，它主要是满足大坡度和小半径等特殊线路条件下的需要；还有SPENO打磨机车；GWMl10、210、320、440多用途钢轨打磨车；SBM200型钢轨打磨车；SBMlll型刨平和打磨钢轨两用车等。

3高铁钢轨打磨及效果

我国高速铁路的钢轨接触疲劳损伤越来越严重，主要表现为轨面剥离、波浪形磨损、轨头压馈、裂纹和钢轨断裂等，严重影响铁路运输的安全性和经济性。很多高铁线路曲线钢轨分别出现了斜线状裂纹，裂纹发展到一定程度后便快速扩展，形成大尺寸横向疲劳裂纹，直至断裂，对行车安全形成巨大的隐患。

在高速铁路运营过程中，由于疲劳伤损的增加，钢轨的维修和养护就显得愈来愈重要。钢轨打磨技术作为铁路工务部门在线路养护维修中的一种重要方法，能消除和抑制轨面伤损，延长钢轨使用寿命，因此在国外已得到广泛的应用，产生了巨大的经济效益，已成为世界范围内铁路线路的常规养护维修技术，我国的高铁也必然要求使用现代化的打磨设备。

在国外，钢轨打磨巳有50多年的历史，到目前巳达到比较完善的应用阶段。如加拿大、南非、澳大利亚、英国、德国、法国、美国、荷兰、日本等国均在大规模地应用钢轨打磨铁路技术。钢轨打磨主要是通过打磨机械或打磨列车对钢轨头部滚动表面的打磨，以消除钢轨表面不平顺、轨头表面缺陷及将轨头轮廓恢复到原始设计要求，从而实现减缓钢轨表面缺陷的发展、提高钢轨表面平滑度，进一步达到改善旅客乘车舒适度、降低轮／轨噪音、延长钢轨使用寿命的目的。钢轨打磨技术的最初应用是为了控制波磨的发展，以及改善钢轨头部断面形状，满

足轮／轨接触特性(即所谓的最佳断面)，从而减少钢轨及车轮的磨耗率。总的来说，钢轨打磨的目的如下：

(1)通过修正钢轨断面形状，改善轮／轨接触关系，从而减少轮，轨接触应力和磨耗；

(2)修正／控制钢轨波磨以及低接头。这些缺陷会增加轮轨噪音、加快车辆部件和轨道部件的恶化率，甚至造成列车限速；

(3)修正，控制滚动接触疲劳缺陷。这些缺陷会增加钢轨损伤的风险，甚至降低超声波钢轨探伤的效果；

(4)修正／控制其他钢轨缺陷(如车轮滚伤、压溃、轨头垂向及纵向裂纹)；

(5)减少车轮和转向架运动的不利影响，这种情况下，会加剧钢轨磨耗和缺陷的恶化；

(6)减少噪音和振动，减少普通接头和焊接接头的垂向不平顺，控制钢轨波磨；

(7)缓和大轴重车轮作用的不利影响，改善轮／轨接触条件；

(8)减少车辆横向不稳定性(蛇行运动)。

依据钢轨打磨的目的和所希望取得的效果不同，钢轨打磨存在多种类形，主要可划分为矫正性打磨、维护性打磨、预防性打磨、钢轨预打磨与钢轨不对称打磨5种类型：矫iE’陛打磨，打磨列车以较低的速度反复对钢轨进行打磨，磨削掉钢轨表面的缺陷，为了消除钢轨波形磨耗和开裂等病害；维护性打磨，主要目的是阻止钢轨表面病害进一步发展；预防性打磨，利用一台高效率的打磨机，按规定的打磨样板(标准曲线图)对钢轨进行经常性的轻度快速打磨，打磨速度一般为9—11Km／h。对于新铺设的钢轨，一般情况下，先进行一遍钢轨打磨。钢轨预打磨和钢轨不对称打磨。

钢轨打磨能取得如下效果：

(1)增加钢轨50％-300％的使用寿命；

(2)减少钢轨失效的风险；

(3)减少车轮、轨道部件以及轨道几何形位的恶化率；

(4)允许列车高速运行；

(5)降低轮轨噪音。