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        高速鐵路道岔打磨技術方案探討

        2013-11-27 03:19:12顧建華
        鐵道建筑 2013年1期
        關鍵詞:武廣光帶磨頭

        顧建華

        (1.武漢大學經濟與管理學院,湖北 武漢 430072;2.廣州大型養(yǎng)路機械運用檢修段,廣東廣州 511486)

        經過50多年的經驗積累,鐵路專家普遍認同鋼軌打磨具有延長鋼軌軌道的壽命、延長軌道加工周期、改善車輛運行平穩(wěn)性、減少噪音等[1]優(yōu)點。鋼軌打磨可以實現(xiàn)糾正和減少鋼軌頂面損傷、制造連續(xù)無縫鋼軌斷面、調整軌頭斷面等目的。

        DM-21是從美國引進的新型打磨設備[2]。該車一共有20個磨頭,在打磨的過程中,針對鋼軌磨耗的類型,進行有針對性地打磨,各個磨頭偏轉到設定的位置,設定行車速度、打磨功率和打磨角度,把鋼軌打磨成有利于行車的各個鋼軌橫斷面和縱斷面。在打磨過程中,根據(jù)鋼軌實際病害情況,如鋼軌肥邊嚴重,磨石角度應該側重于內側區(qū)[3];軌面波磨較嚴重,磨石角度應針對軌面角度來設置等,正確的打磨角度能更有效地修復鋼軌[4],因此,打磨模式的選擇極其重要。

        1 高速鐵路道岔問題調查和分析

        1.1 道岔問題調查

        1.1.1 武廣客運專線道岔情況

        武廣客運專線正線使用的是德國BWG公司動態(tài)軌距優(yōu)化轉轍器道岔,道岔進口軌部分(動態(tài)軌距優(yōu)化轉轍器和可動心轍叉心)光帶情況良好,道岔國產軌部分(基本軌)光帶寬度在30~50 mm左右,且光帶分布不均勻,頂面和內側都有光帶,形成兩個接觸點。光帶和廓形情況如圖1和圖2。

        圖1 BWG進口軌光帶良好

        圖2 國產軌部分光帶不集中

        1.1.2 海南東環(huán)線和廣珠城際鐵路道岔情況

        海南東環(huán)線和廣珠城際鐵路正線使用的是客運專線60 kg/m鋼軌18號國產可動心道岔,道岔轉轍器部分未采用動態(tài)軌距優(yōu)化技術,光帶寬度同樣在30~50 mm左右,且光帶分布不均勻,情況與BWG道岔的國產軌部分相同。

        1.1.3 杭深線道岔情況

        杭深線正線使用的是客運專線60 kg/m鋼軌18號國產可動心道岔,道岔轉轍器部分未采用動態(tài)軌距優(yōu)化技術,道岔存在的光帶方面的病害可以歸納為光帶嚴重偏內、光帶偏內、光帶嚴重偏外、光帶偏外、光帶過寬、尖軌寬度<15 mm處受力、岔后U型寬鋼軌雙光帶左右不對稱7種。而這幾種病害,光帶偏內和光帶過寬是最普遍存在的問題。

        1.2 原因分析

        針對現(xiàn)場調查情況,經過專家和現(xiàn)場維護人員的分析,出現(xiàn)這種情況有以下原因。

        1)德國BWG公司動態(tài)軌距優(yōu)化轉轍器道岔中,動態(tài)軌距優(yōu)化轉轍器和可動心轍叉心是進口軌,基本軌是國產軌,左右股鋼軌、前后段鋼軌交替使用國產軌和進口軌,造成道岔部位輪軌接觸關系非常復雜,光帶出現(xiàn)“蛇行”變化。

        2)正線鋼軌使用前進行過一次預打磨,上道后又進行了一次全線打磨,而道岔及前后300 m渡線一直未安排打磨施工,造成了道岔區(qū)域的光帶普遍向內側擴散。

        3)國產鋼軌存在一定缺陷,部分地段軌冠不飽滿,與高速動車組的車輪踏面不匹配,造成輪軌接觸關系不良,光帶過寬甚至雙點接觸。

        4)杭深線道岔在通車前未進行預打磨,加上有砟道岔幾何尺寸變化大,造成后期工務部門養(yǎng)護困難,不進行大機道岔打磨,病害難以根治。

        2 道岔問題解決方案

        2.1 解決方案的制定

        為有效消除高速道岔存在的問題,提高道岔區(qū)域動車組運行品質,應在打磨作業(yè)時有針對性地采取不同的解決方案[5]。

        1)優(yōu)化打磨方式。打磨方式按現(xiàn)場調查和病害消除所需制定,每遍打磨施工完成后,與工務人員一起對作業(yè)后的打磨情況進行復檢,并根據(jù)檢查出的遺留問題調整打磨遍數(shù)和打磨方式,打磨遍數(shù)一般為15遍。

        2)編制新的打磨模式。為了解決鋼軌光帶分布不勻問題,對出現(xiàn)的各類光帶分布不均情況進行研究,重新編制 1#/11#,2#/12#,3#/13#,4#/14#,5#/15#,6#/16#,7#/17#,9#/19#等 16 種廓形打磨模式。根據(jù)現(xiàn)場調查資料,細化每日施工組織,根據(jù)鋼軌實際狀況對作業(yè)范圍、模式組合進行調整,以達到最優(yōu)的打磨效果。

        2.2 解決方案實踐運用

        2.2.1 武廣客運專線打磨模式

        武廣客運專線采用15遍廓形打磨模式,巡航速度設定為6 km/h,功率設定為65%(11 kW)。各遍打磨設計如下:

        第一遍:采用5#/15#模式,15°~24°均勻分布8個磨頭,針對15°~24°打磨是為了預防打磨后在此位置形成的突出棱角,避免內側輪軌有接觸,修整光帶。

        第二 ~ 四遍:采用 1#/11#,3#/13#,7#/17#模式,12°~42°均勻分布24個磨頭,主要是針對12°~42°范圍內有輪軌接觸形成的光帶,造成光帶過寬偏向內側。目的是消除內側偏移的光帶,在鋼軌頂部形成20~30 mm光帶,避免內側輪軌有接觸形成的蛇行運動。

        第五遍:采用7#/17#模式,12°~19°均勻分布8個磨頭,目的是修整軌形,避免頂部打磨后光帶往內側漂移。

        第六遍:采用5#/15#模式,15°~24°均勻分布8個磨頭,針對15°~24°打磨是為了預防打磨后在此位置形成的突出棱角,避免內側輪軌有接觸,修整光帶。

        第七 ~ 九遍:采用 1#/11#,3#/13#,7#/17#模式,12°~42°均勻分布24個磨頭,主要是針對12°~42°范圍內有輪軌接觸形成的光帶,造成光帶過寬偏向內側。目的是消除內側偏移的光帶,在鋼軌頂部形成20~30 mm光帶,避免內側輪軌有接觸形成的蛇行運動。

        第十 ~ 十一遍:采用 7#/17#,9#/19#模式,4°~19°均勻分布16個磨頭,目的是修整軌形,避免打磨后光帶往內側漂移。

        第十二~十三遍:采用2#/12#模式打磨2遍,-6°~-14°均勻分布16個磨頭,目的是修整軌形,避免打磨后光帶往外側漂移。

        第十四~十五遍:采用4#/14#模式打磨2遍,-2°~-5°均勻分布16個磨頭,目的是修整軌形,避免打磨后光帶往外側漂移。

        2.2.2 海南東環(huán)線模式

        海南東環(huán)線為250 km/h有砟軌道,采用客運專線60 kg/m鋼軌18號可動心道岔,結合工程線實際情況,采用了預防性打磨與廓形打磨模式相結合的方式[6]。

        2.2.3 廣珠城際鐵路打磨模式

        廣珠城際鐵路為200 km/h無砟軌道,采用客運專線60 kg/m鋼軌18號可動心道岔,使用武廣客運專線15遍廓形打磨模式,作業(yè)效果與武廣客運專線基本相同。

        2.2.4 杭深線打磨模式

        杭深線采用局部打磨和整體打磨相結合的方式,先對光帶嚴重偏內、光帶偏內、光帶嚴重偏外、光帶偏外、光帶過寬、尖軌寬度<15 mm處受力、岔后U型寬鋼軌雙光帶左右不對稱7種病害進行局部打磨,再對整副道岔進行14遍整體打磨,整體打磨的模式與武廣最后2遍打磨模式基本相同,目的為修整軌形,確保光帶位置居中,巡航速度設定為6 km/h,功率設定為65%(11 kW)。

        3 打磨效果分析

        1)武廣客運專線打磨效果見圖3,經檢測,列車運行光帶基本居中,蛇行現(xiàn)象基本消除,工務檢查反映良好。通過武廣客運專線打磨前后的效果對比發(fā)現(xiàn),打磨后光帶明顯改進,但為了在頂部形成20~30 mm光帶,廓形與標準廓形有所偏差,內外側廓形均比標準廓形要磨耗多一點,在廓形圖中可以非常清楚地看出來。

        圖3 武廣客運專線打磨后效果

        2)海南東環(huán)線打磨效果見圖4。經道岔打磨后,只有聯(lián)調聯(lián)試的動車組運行,故輪軌接觸關系需要一段時間的驗證[7],但為了在鋼軌頂部形成20~30 mm光帶,內外側鋼軌均要加強打磨,以保證光帶不向鋼軌兩側漂移,在打磨痕跡和廓形圖中可以非常清楚地看出來。

        3)廣珠城際鐵路打磨模式采用武廣客運專線15遍廓形打磨模式,打磨痕跡和廓形圖與武廣客運專線基本相同。經道岔打磨后,因只有聯(lián)調聯(lián)試的動車組運行,故輪軌接觸關系同樣需要一段時間的驗證。

        4)杭深線道岔打磨后,光帶寬度控制在12~15 mm,光帶處于居中偏內的位置。通常速度越高、車輛越輕、鋼軌材質越硬,則光帶越窄,但由于材質硬度的問題收得太窄易變形,且很難保持。

        圖4 海南東環(huán)線打磨效果

        4 結論

        在實際調查分析的基礎上,通過有針對性地制定不同鋼軌打磨方案,改善了道岔區(qū)域的軌道不平順、優(yōu)化頂面波磨和輪軌接觸關系;消滅了道岔區(qū)域的嚴重晃車病害;提高了動車通過時的舒適度,延長了鋼軌的使用壽命。

        [1]張未,GUIDAT A.預防性鋼軌打磨的基本益處[J].上海鐵道科技,1997(3):47-49.

        [2]曹巖.我國高速鐵路用鋼軌打磨列車選型及應用研究[J].鐵道標準設計,2011(8):31-34.

        [3]宋旭.鋼軌波形磨耗打磨工藝[J].鐵道建筑,1995(6):14-16.

        [4]段劍峰.道岔綜合打磨技術探討[J].鐵道建筑,2008(11):75-76.

        [5]胡海波,高亮.道岔打磨車在道岔不平順病害整治中的應用[J].鐵道標準設計,2008(6):32-34.

        [6]馬良民.高速鐵路鋼軌打磨技術研究與應用[J].鐵道建筑,2011(5):114-116.

        [7]周清躍,田常海,張銀花,等.高速鐵路鋼軌打磨關鍵技術研究[J].中國鐵道科學,2012,33(2):66-70.

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