钢轨打磨技术

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• ③号打磨模式：角度排列从23°～0°均匀 分配24个砂轮，主要目的是连接②号打磨 模式扩大打磨面积到0°，可根据实际情况 减小或增加打磨功率以达到最佳光带效果。
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• ④号打磨模式：角度排列从0°～负22°均 匀分配24个砂轮，主要目的是连接③号打 磨模式完成整个钢轨打磨，以上4种打磨模 式打磨后即完成钢轨基本打磨，打磨时打 磨速度（12-14km/h），打磨功率(1113kw)，根据打磨地点钢轨实际情况增减， 使其达到最佳打磨效果。
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图10 铺设在直线上的热处理钢轨由于轮轨长期难以磨合， 在轨距角部位形成疲劳裂纹
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图11 K36+700准高速上行线上股U71Mn钢轨廓面 （2004年8月更换，2006年12月测量，表面光洁，轮轨已磨合，无RCF）
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图12 秦沈线k59+250上行左股进口轨 （检测时间2006.10，轮轨已磨合）
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• 主要内容 1.钢轨打磨分类 2.钢轨预打磨的作用 3.钢轨预打磨参数 4.钢轨预打磨程序 5.高速铁路钢轨的打磨l 附件：客运专线钢轨预打磨规范（草案）
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1.钢轨打磨分类
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• 钢轨修理性打磨：打磨速度低，反复进 行，基本去除钢轨表面伤损或波磨，不 能去除深度裂纹。 • 钢轨预防性的渐进打磨：从修理性打磨 渐进过渡到预防性打磨。
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图14-1踏面脱碳层深度0.4mm 全脱碳层深度约0.2mm
图14-2轨角脱碳层深度0.4mm 全脱碳层深度约0.2mm
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• 因此，为了减少因表面脱碳引起硬度降低 等因素对钢轨使用性能造成的影响，钢轨 应进行预打磨。为了去除钢轨轨面的脱碳 层，钢轨预打磨的深度在非工作边处应大 于0.2mm，轮轨主要接触部位应大于 0.3mm。
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• ⑤号打磨模式：不设固定打磨模式。根据 钢轨本身硬度等不同的特殊性，针对钢轨 打磨4遍后出现的不圆顺等情况进行第5遍 完善性打磨，具体模式根据实际情况有针 对性的选择打磨模式，特殊情况可现场临 时编排打磨模式进行打磨。 • 由此可见，秦沈线钢轨打磨，在轨距角R13 部位打得较多。
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附图1 钢轨预打磨轨头廓面
附图2 打磨后车轮走行光带居中， 宽度25～40mm
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• 2.2 打磨时机 • 钢轨预打磨应在线路正式开通运营前或开 展试验运行前完成。
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• 2.3 其他参数 • 预防性打磨遍数可控制在3～4遍以内。 • 钢轨打磨速度根据打磨列车特性确定， 通常采用8～12km/h。
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• 2 钢轨预打磨参数 • 2.1 打磨廓面设计 • 钢轨预打磨廓面按附图1红线所示，钢轨打 磨后，车轮走行光带应严格居中，宽度在 20～30mm之间（附图2）。 • 钢轨打磨深度在轨头非工作边侧应不小于 0.2mm，在轮轨主要接触部位应不小于 0.3mm。打磨廓面范围在-20°~＋45° （ -15°~＋42° ）之间（参见附图3）。
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• 当钢轨较软、列车轮重较大时，随着车轮 的不断滚动碾压钢轨轨面被磨损，光带逐 渐变宽至整个轨面，轮轨通过自然磨损而 磨合，逐渐形成共形接触，见图4。
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图4 U71Mn钢轨磨合后的轨面状态 （成渝线铺设的U71Mn钢轨运行1年半后的光带）
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• 车轮长期在轨距角接触，不仅会造成钢轨 提前发生伤损，会加快动车组车轮的磨耗， 并形成凹磨。当车轮凹磨发展到一定程度 时，在高速运行条件下，会造成动车组横 向失稳而产生抖动，影响动车组的运行舒 适度，并加快车轮的失效。
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• 为了使钢轨预打磨有章可循，特提出客运 专线钢轨的预打磨规范，见附件。
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• 5 高速铁路钢轨的打磨 • 高速铁路钢轨的打磨不同于重载铁路，也 不同于既有繁忙干线，其作用不同，周期 和打磨方式也不同。 • 对我国高速铁路而言，通过预打磨形成轮 轨匹配的合理的钢轨形面后，可以采用轨 头全廓面打磨，提高平顺性，减少噪音， 其打磨周期可以按通过总重3000~6000万 吨1次。每次4~6遍。严格要求表面粗糙度。
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• 而当钢轨较硬、轮重较小，又未能及时进 行大机打磨时，轮轨接触长期在轨距侧， 会导致在该部位形成滚动接触疲劳伤损 （RCF），见图5～图10所示。轮轨磨合后 的廓面情况如图11和图6-12所示。
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图5广深准高速铁路下行线 k14+600曲线上股轨面裂纹（PD3钢轨）
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进行 焊接接头仿形打磨时，不应将焊头1m 范围的平直度低于轨道钢轨的其他部位； 即不能只一味追求焊接接头1m范围达到标 准要求，而是应该将焊接接头放在整个轨 道中来考虑问题，以免形成1m范围的低接 头。
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• 3) 钢轨预打磨遍数 • 为了形成预打磨廓面以及保证打磨后轨面 的粗糙度，对48磨头的打磨车，通常需要4 遍左右，对96磨头的需要2遍左右。
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• 4.6 打磨面宽度的最大变化值在长度 100mm范围内不应大于打磨面最大宽度的 25％。 • 4.7钢轨轨面应无连续的发蓝带。 • 4.8 1~10公里进行一次检测。如出现不符 合项点，则应增加检查密度。
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• 1)日本高速铁路钢轨的打磨 • 作用：改善行车条件，延长钢轨使用寿 命； 减少噪音； • 周期：更换钢轨后1年内必须打磨； • 住宅密集区1年或3000万吨打磨一次，其次 按居民相对密度分为3000万吨~6000万吨 打磨1次； • 每次打磨4~6遍；每遍0.05~0.10mm;1次打 磨进度为4~6公里；
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• 4 打磨的检验和验收 • 4.1 采用廓面仪对打磨廓面进行检查，确 定是否符合打磨廓面设计要求。 • 4.2 采用轨头廓面模板，确定钢轨打磨后 车轮走行光带宽度是否在20～30mm之间， 光带是否严格居中。
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• 4.3 打磨后焊头平直度应达到规定要求:轨 顶面垂直方向小于等于0.2mm/1m。 • 4.4 打磨面的粗糙度小于10µm。 • 4.5 磨面宽度应达到以下要求：轨距角圆 弧R13～R80处≤4mm，R80处≤7mm， R300处≤10mm，从打磨区域向非打磨区域 的过渡要平滑无台阶。
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• 3 打磨施工要求 • 3.1 打磨施工前应清除道床和轨道边易燃物 品，避免打磨施工时引起火灾。 • 3.2打磨前应对打磨地段影响正常打磨操作 尤其是影响轨距角打磨的因素进行调查并 预先采取措施，以保证钢轨打磨正常进行。
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• 3.3打磨前应对焊接接头轨面平直度进行检 查。当焊接接头平直度超过＋0.5mm/m时， 应采用仿形打磨设备对焊接接头进行局部 打磨。 • 3.4 根据打磨设备，在站场轨道进行打磨参 数调整试验，确定打磨廓面达到图1要求后， 开始进行正式打磨。
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• 4) 预打磨轨面粗糙度 • 法国高速铁路规定，钢轨打磨后的粗糙度 要求小于5μm, 英国要求小于7μm,，而我 国铁路参照欧洲标准规定为小于10μm。
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目前钢轨预打磨存在的问题 • 目前我国客运专线钢轨预打磨多数按钢轨 原始轨头轮廓进行打磨，动车组运行时钢 轨光带分布在轨距角。
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4.钢轨打磨程序设计
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工作边 （内侧）
非 工 作 边 （外侧）
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第一遍重点内侧轨距角（40°~10°） 第二遍内外侧 第三遍轨顶面 根据前三遍情况确定
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1. 武广PGM-96C型钢轨打磨车参数 • 打磨遍数2遍。 • 第1遍：打磨速度： 15-16km/h；打磨角度： +10°—+40°，-3 ° ~-10 °；打磨功率： 50%； • 第2遍：抛光。打磨速度： 18km/h；打磨 角度：-10°—+45°；打磨功率：50%；
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• 2）德国高速铁路钢轨打磨，每4年1次； • 3）法国高速铁路钢轨打磨，根据轨面伤损 情况决定；
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• 附件 客运专线钢轨预打磨规范(草案)
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• 1 总则 • 钢轨的预打磨是指钢轨铺设后,在线路正式 开通运营前对新铺钢轨进行的打磨，其作 用是磨去钢轨轨面的脱碳层以及施工中造 成的钢轨表面伤损，同时形成要求的打磨 廓面，改善轮轨接触状态。 • 本规范适用于新建时速200公里以上客运专 线铁路，既有铁路钢轨的预打磨可参照执 行。
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3.钢轨预打磨参数
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1) 钢轨预打磨廓面的设计 • 由于我国铁路轨底坡明显偏小（1：40）， 新钢轨铺设上道与车轮未磨合时，直线钢 轨车轮走形光带在距离轨距侧10～30mm 范围内（轨面R80起点至R300约5mm）， 曲线钢轨上股光带则更趋近轨距角，如图1 和图2所示。钢轨上道后未磨合时相应的廓 面如图3所示。
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• 轨道施工中，有时工程车运行会造成轨面 碾压、擦伤，需要在正式运行前通过钢轨 的预打磨去除这些缺陷。
Baidu Nhomakorabea
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• 无论是基地闪光焊接头还是现场焊接头， 焊接接头的平直度会超出标准规定的要求。 • 当焊接接头轨顶面平直度大于0.5mm/m时， 应先采用仿形打磨车对焊接接头进行局部 打磨，而后采用大机打磨，使焊接接头和 钢轨母材平直度基本趋于一致，达到标准 规定的小于0.2mm/m，以提高轨道的平顺 性。
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• 因此，钢轨预打磨形面应按图13进行设计。
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钢轨光带居中,宽度35mm
钢轨光带居中,宽度25mm
图13 -1钢轨预打磨廓面(1)
图13-2钢轨预打磨廓面(2)
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• 2) 钢轨预打磨深度 • 目前客运专线钢轨的脱碳层深度多数小于 0.3mm，个别为0.3～0.5mm，其中全脱碳 的深度约为0.1～0.2mm，见图14 。
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• 图1 西环线直线区段轮轨接触光带(2007年4月开通，2008年1月测量)
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图2 西环线曲线区段（R2000m）轮轨接触光带 (2007年4月开通，2008年1月测量)
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图3 西环线直线区段钢轨廓面 （未打磨，2007年4月开通，2008年1 月测量）
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• 秦沈线新轨打磨程序 • ①号打磨模式：角度排列从45°～33°重 叠分配24个砂轮，主要目的是增加切削量 打磨车轮与钢轨内侧作用边的接触部位。 • ②号打磨模式：角度排列从44°～22°均 匀分配24个砂轮，主要目的是打磨钢轨内 侧作用边，并且比对①号打磨模式扩大角 度和进行圆顺。
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图6 既有线插入钢轨的光带
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图7 既有线钢轨在轨距角处接触产生鱼鳞裂纹
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图8 既有线钢轨在轨距角部位产生剥离掉块
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图9 浙赣线鹰潭工务段朱家坎铺设的进口奥钢联热处理钢轨 使用约4亿吨后在轨顶面R80部位出现严重的滚动接触疲劳伤损而下道
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钢轨打磨的分类
• 钢轨预打磨： 开通运行前对新钢轨的打磨； • 钢轨预防性打磨： • 一次快速打磨，完全去除包含微裂纹的薄 层，同时，形成或保持理想的轮廓。
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2. 钢轨预打磨的作用
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钢轨预打磨的作用：
• • • • 1）形成适合轮轨接触的轨头形面； 2）去除钢轨表面脱碳层； 3） 去除因施工造成的轨面伤损； 4） 提高轨道平顺性，与焊接接头轨面浑 然一体； • 5） 预打磨后车轮走行光带必须居中。