开展钢轨预防性打磨几点思考(修改稿)0828

开展钢轨预防性打磨的几点思考

杨毅

基地维修中心计量检测部 510380

摘 要广州地铁为了进一步优化运营环境，拟采取钢轨预防性打磨策略，逐步实现从修理性打磨到预防性打磨的转变，通过全面改善轮轨接触关系，提高旅客乘坐舒适度，以期提升旅客运输服务的品质。本文基于钢轨打磨技术和线路基础设施各方面的条件，参照钢轨打磨技术运用研究成果，对全面开展预防性打磨这一科学决策提出几点参考意见，期望可以更好的利用现代化大型维修设备，实现广州地铁打造出更优质运营环境的目的。

关键词钢轨 预防 修理 打磨

前言

大型钢轨打磨车自上世纪60年代由欧洲Speno公司研制并投入运用以来，因其对钢轨维修作业的高效性，西方铁路发达国家纷纷采用或进行研制。钢轨打磨车是一个集成化非常高的大型机械，由动力系统、走行系统、制动系统、打磨系统、控制系统、集尘系统等组成，如何用好这类复杂设备是一个值得深入研究的科研课题。1989年我国铁路行业引进第一列钢轨打磨车，经过20余年的运用实践和摸索，已在国营铁路运输系统中大面积使用。目前该技术的发展状况，基本完成从修理性打磨到预防性打磨的转变，随着打磨运用技术的发展，开始向预打磨策略发展。钢轨打磨这种维修手段主要优越性有：作业效率高、作业质量可靠和作业效果理想。

1 当前打磨概况

目前的局部修理性打磨只是对钢轨表面缺陷严重地段进行有限修复，缓解轮轨关系恶化趋势或应对旅客投诉。随着广州地铁线路运用时间的延长，钢轨大修换轨的压力变大、旅客舒适度降低等问题困扰着运营事业的发展。放眼于全面提高运营品质，有效延长钢轨使用寿命，减轻钢轨大修成本压力，开展科学的预防性打磨可以实现优化轮轨接触关系，进而减缓轮轨磨耗、降低车体振动，延长钢轨使用寿命的同时提高了运营品质，因此，对运营线路钢轨实施全面、科学的预防性打磨势在必行。

1.1设备配备

目前，广州地铁有大型打磨设备4台，其中1、2、3、8号线两台可用（一台为RGH10C 型，车号：G032；另一台为RGH20C型，两辆编组，车号：G331+G332），4、5、6号线一台可用（RGH20C型，两辆编组，车号：G431+G432），广佛线一台，（RGH20C型，两辆编组，车号：GF31+GF32）仍在调试验收中。

1.2 生产安排

作业能力按照优先检测作业安排，已开通

线路每条线每月2～3次的网轨检测（广佛线

除外），累计约15个工作日，还要参与新设备

调试配合、新线调试配合等，每月按照23个

工作日，剩余时间安排打磨最大可申请8个

点，由此针对波磨按照“轻缓急重”原则进行

修复性打磨，逐步消除波磨病害。随着运营打

磨需求量的增加，打磨能力发展已滞后于波磨

病害的发展，特别对于全面提升运营质量，开

展预防性打磨，更是有些力不从心了。

图1 广州地铁打磨前后对比图

1.3 预防性打磨开展

统计2011年5月至2013年5月这两年的打磨数据，钢轨打磨车一共进行了共205次的打磨，覆盖141个曲线区段，重复打磨64次，包含了43个曲线区段，其曲线最大半径5000米，最小半径200米，重复性打磨间隔最大12个月，最短4个月。基于设备等配置的现状，还不能对全线网全面开展预防性打磨，结合运营的要求，先对重复打磨的43个曲线区段开展预防性打磨的规划。2013年3月以来，预防性打磨区段成效显著，打磨后钢轨轨面平滑，如图1所示。且轮轨噪声大大减小，其中三号线珠江新城-赤岗塔站上下行间打磨前后噪音由103dB下降到76dB，旅客舒适度显著提高。

因此，为了更好的执行好公司领导开展全线网全覆盖预防性打磨的策略，必须对预防性打磨的几个条件进行探讨，以便适应广州地铁的快速发展战略。

2 开展预防性打磨的思考

预防性打磨也叫做周期性打磨，顾名思义，就是要在某段时间间隔对钢轨进行打磨的一种策略。按怎样的周期打磨，如何打磨，怎样才能做好打磨，等等问题都需要深入研究才能科学开展、完成好钢轨预防性打磨的任务。

2.1 钢轨表面病害发展规律的摸索

预防性打磨工艺策略的基础就是对钢轨病害周期的研究以形成合理的打磨维修周期。决定轨面病害的形成主要是波浪型磨耗（简称波磨）和轨面伤损这两方面。

2.1.1.钢轨波磨。因为地铁线路上

站点（运行的电客车需要频繁启制动）

和小半径曲线较多（存在不对称磨

耗），所以出现最早的病害就是站点附

近和曲线上的轨面波磨。

2.1.2.轨面伤损。大部分钢轨在周

期性的冲击和碾压下，通过一段时间

的磨合后表面逐渐形成一层“耐磨”

的硬化层。根据金属的力学性能可知，

硬度变大则可塑性变差，抗冲击力急

剧下降。在轮轨冲击下，“硬化”的金

属层内部出现微小裂纹，主要表现为

钢轨表面形成伤损，如鱼鳞伤、硬裂纹和疲劳伤等。钢轨裂纹不加干预，随着时间推

移将迅速扩展，沿轨面内侧向中心和深处发展。

如图2所示，为广州地铁钢轨表面裂纹地段取样分析微裂纹放大图，从图中可知对裂纹干预越

早，其裂纹扩展越缓慢。

预防性打磨策略就是要在钢轨表面病害发

展的合适时机开展打磨干预，控制病害发展，进而延长钢轨使用寿命。如何确定这一时机需要深

入对病害进行研究，全盘考虑，不能因为保护某区段所谓“耐磨”硬化层而不实施钢轨有效维修。其实对于全淬火钢轨打磨后在新的磨合条件下，

也会逐步形成新的硬化层。如图3所示，钢轨磨损率和钢轨寿命关系图，统计广州地铁磨耗寿命和疲劳寿命关系，在交点处钢轨失效。那么，

在达到疲劳伤损和磨损导致失效点之前的

图2 裂纹初始到扩展图

合适时机采取打磨措施干预，可提高钢轨的寿命。

2.2 钢轨最佳轨廓的调查研究

在确定打磨周期的同时，另一个技术问题需要继续解决的就是如何打磨的问题。钢轨轮轨接触关系的研究一直是尚未攻克的难

题。其影响因素较多，跟速度、线路条

件、材料、摩擦力、轮对廓形、钢轨廓

形等均有关系。在现有条件下，需要对

接触关系的重要反映—钢轨接触光带进

行大量调查，从确定最佳接触关系光带

找出相应轨廓外形，再通过轨廓仪测出，

在打磨时按照此廓形编制打磨工艺参

数，以实现打磨出最佳廓形。如图4所

示，合理布置磨石可以实现最佳轨廓的

形成。

2.3 线路状态调查和病害整治

要实施预防性打磨作业，其维修钢轨的作用能否发挥好，还有一个重要的方面就是作业前线路的调查和线路病害的整治。结合动态检测情况，打磨作业前需要对几何尺寸超限地段进行整治，调整到最佳状态的线路，打磨效果

才能发挥好。特别对于曲线地段，

根据该曲线的运用实际情况（通过曲线车速统计）适当调整超高、轨

距设置，尽可能减少不对称磨耗的

影响，是改善线路品质的重要方面。铁路研究单位通过对曲线侧磨严重

地段调查研究，通过调整超高，已证实可以大大减小侧磨耗的影响，

如图5所示。

2.4 建设专业的队伍

开展预防性打磨策略，必须解

决人才队伍的建设。钢轨打磨车是多专业科技运用的结合体，要熟练掌握其各专业知识，才能保证顺利正常开展打磨作业。最大化运用好大型高科技设备必须保证作业设备状态良好，持续可用。那么就必须保证维护保养到位、设备品质优良。另外，只有专业的作业队伍，才能适应预防性打磨的要求。预防性打磨工艺要求针对不同作业条件编制不同的工艺参数，主要包括磨石角度编排、作业速度选取、作业功率确定和作业遍数编制等，合适的打磨工艺可对不同线路状况发挥最经济的磨削量，以适应延长钢轨使用寿命的需求。因此专业化的作业队伍必不可少，是实施该打磨策略的重要条件之一。 2.5 打磨施工配合的要求

搞好预防性打磨，另一个方面需要线路设备维保单位做好全方位的配合。配合施工作业主要包括：施工前的线路详细调查，并做好存在大的高低接头或凹陷的顺接小机打磨工作，联合打磨技术人员共同编制打磨工艺，编写打磨作业方案；施工中消防配合和打磨质量监督工作；施工后打磨线路清扫出清、打磨质量验收和后续的打磨质量跟踪，负责向打磨技术人员反馈，以逐步提高打磨技术水平。

图4 钢轨打磨磨石布置修正轨廓图

磨石