汪 奕，王國(guó)恩

(1.天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240；2.北京大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用和檢修段，北京 100070)

京滬高速鐵路廊坊站道岔打磨驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的分析及應(yīng)用

汪 奕1，王國(guó)恩2

(1.天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240；2.北京大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用和檢修段，北京 100070)

鋼軌打磨作為鐵路工務(wù)部門(mén)在線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)維修中的一種重要方法已經(jīng)在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。采用新型打磨設(shè)備和檢測(cè)儀器對(duì)廊坊站高速道岔進(jìn)行打磨和檢測(cè)，并分析原鐵道部頒布的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和德國(guó)鐵路驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，從鋼軌波形磨耗、鋼軌廓形、鋼軌表面粗糙度和外觀這幾方面進(jìn)行驗(yàn)收。實(shí)踐表明，鋼軌打磨后道岔動(dòng)力學(xué)指標(biāo)得到明顯改善，軸向加速度、減載率峰值明顯下降，延長(zhǎng)了道岔鋼軌的使用壽命。

高速道岔；打磨；驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；分析；應(yīng)用

1 京滬高速鐵路廊坊站道岔概況

京滬高速鐵路由北京南站至上海虹橋站，全長(zhǎng)1 318 km，全線(xiàn)共有218組正線(xiàn)高速道岔和8組正線(xiàn)高速鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，其中廊坊站共有8組正線(xiàn)高速道岔，這8組道岔中，1號(hào)～4號(hào)道岔為渡線(xiàn)道岔，5號(hào)～8號(hào)道岔為進(jìn)出站道岔。京滬高速鐵路廊坊站自2011年6月30日運(yùn)營(yíng)以來(lái)，正線(xiàn)高速道岔己運(yùn)營(yíng)超過(guò)2年的時(shí)間，從未進(jìn)行過(guò)打磨修理。由于列車(chē)的動(dòng)力作用、自然環(huán)境和鋼軌本身質(zhì)量等因素[1]，道岔經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)鋼軌廓形與原鋼軌廓形出現(xiàn)較為明顯偏差，如圖1所示。部分心軌存在肥邊和斜裂紋，尖軌有輕微側(cè)磨。

圖1 廊坊站道岔實(shí)測(cè)軌廓偏差

為了建立合適的鋼軌斷面，提高輪軌接觸性能[2-3]，消除和延緩道岔鋼軌表面?zhèn)麚p，延長(zhǎng)道岔鋼軌的使用壽命，保障高速列車(chē)運(yùn)行的平順性和安全性，降低噪聲和振動(dòng)[4]，增加乘客乘坐的舒適性[5]，需要對(duì)道岔鋼軌進(jìn)行打磨。

2 鋼軌打磨現(xiàn)狀

鋼軌打磨作為鐵路工務(wù)部門(mén)在線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)維修中的一種重要方法已經(jīng)在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)自1989年引進(jìn)瑞士Speno公司生產(chǎn)的RR48HP4型鋼軌打磨列車(chē)后[6]，陸續(xù)引進(jìn)了包括線(xiàn)路打磨、道岔打磨等多種車(chē)型。隨著線(xiàn)路打磨技術(shù)的發(fā)展和線(xiàn)路打磨取得的成功經(jīng)驗(yàn)，道岔鋼軌的狀況漸漸成了工程技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。道岔是引導(dǎo)機(jī)車(chē)車(chē)輛由一條線(xiàn)路轉(zhuǎn)向另一條線(xiàn)路的過(guò)渡設(shè)備，道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，養(yǎng)護(hù)比較困難，是線(xiàn)路上的薄弱環(huán)節(jié)[7]。道岔鋼軌表面的問(wèn)題比區(qū)間線(xiàn)路更加嚴(yán)重，例如軌頭塌陷、軌頭不平順、塑性變形、高低不平順、波浪軌面和軌頭肥邊等[8-9]，線(xiàn)路病害在道岔鋼軌上同樣存在且更加嚴(yán)重，造成的后果是眾所周知的。自2003年我國(guó)引進(jìn)道岔打磨車(chē)以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾年的摸索，逐漸形成了一套自己的打磨方式，在打磨車(chē)的使用方面取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。但是到目前為止，打磨施工還處于粗放型，沒(méi)有嚴(yán)格的檢查和監(jiān)測(cè)手段來(lái)指導(dǎo)道岔鋼軌打磨[10]。

為了探索和掌握高速道岔打磨規(guī)律，落實(shí)中國(guó)鐵路總公司《京滬高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)示范線(xiàn)建設(shè)三年計(jì)劃》，2013年7月特邀請(qǐng)德國(guó)奧鋼聯(lián)BWG公司配合北京鐵路局在京滬高速鐵路廊坊站開(kāi)展道岔示范性打磨工作。

3 打磨設(shè)備與檢測(cè)工具

3.1 道岔打磨設(shè)備

選擇美國(guó)Harsco公司生產(chǎn)的RGH20C型打磨車(chē)，如圖2所示。該車(chē)有20個(gè)打磨電動(dòng)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)75°至外側(cè)45°的角度偏轉(zhuǎn)，主要是對(duì)鐵路線(xiàn)路中的道岔進(jìn)行打磨，作業(yè)效率、精度高。

圖2 打磨設(shè)備

3.2 小型打磨設(shè)備

由于有些道岔存在不允許打磨車(chē)打磨的區(qū)段，如圖3所示，因此需要使用打磨機(jī)進(jìn)行人工打磨。打磨砂輪可以在垂直方向兩側(cè)30°的范圍內(nèi)自由變換打磨角度。配合手持角磨機(jī)通過(guò)靈活的調(diào)整可以精細(xì)的打磨道岔尖軌和心軌。

圖3 道岔不允許打磨車(chē)打磨區(qū)段

3.3 波形磨耗測(cè)量?jī)x

道岔鋼軌波磨測(cè)量采用數(shù)顯式RM1200波磨測(cè)量?jī)x，如圖4所示。波磨測(cè)量?jī)x最大測(cè)量長(zhǎng)度為1 200 mm，可選濾波范圍為10～30 mm、30～100 mm、30～300 mm、100～300 mm和300～1 000 mm。

圖4 RM1200型波磨測(cè)量?jī)x

3.4 鋼軌廓形測(cè)量?jī)x

鋼軌廓形測(cè)量采用DQM2000型鋼軌廓形測(cè)量?jī)x，如圖5所示。該測(cè)量?jī)x通過(guò)手動(dòng)的方式測(cè)量鋼軌廓形，帶有64 K的記憶卡，一次可測(cè)量存儲(chǔ)40個(gè)鋼軌廓形數(shù)據(jù)，并可導(dǎo)入到電腦中與目標(biāo)廓形進(jìn)行比對(duì)。

3.5 打磨切削量測(cè)量?jī)x

打磨切削量測(cè)量采用Wilmec HT1型切削量測(cè)量?jī)x，如圖6所示。每股鋼軌測(cè)量3次，測(cè)量結(jié)果可以直接打印出來(lái)。

圖6 Wilmec HT1型切削量測(cè)量?jī)x

3.6 粗糙度測(cè)量?jī)x

表面粗糙度測(cè)量采用TR100型表面粗糙度測(cè)量?jī)x，如圖7所示。測(cè)量時(shí)置于鋼軌表面即可直接顯示表面粗糙度數(shù)值。該測(cè)量?jī)x沒(méi)有存儲(chǔ)功能，需要記錄測(cè)量結(jié)果。

圖7 TR100型表面粗糙度測(cè)量?jī)x

4 打磨驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

基于現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，對(duì)廊坊站道岔實(shí)施了預(yù)防性的打磨，軌頂切削量為0.3～0.5 mm，軌距角切削量為1.8～2.0 mm。通過(guò)整體預(yù)防性打磨修正了道岔鋼軌廓形，并減緩或消除了局部斜裂紋和肥邊等鋼軌病害。道岔鋼軌經(jīng)示范性打磨后按照原鐵道部和德國(guó)鐵路驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，現(xiàn)對(duì)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用進(jìn)行分析。

4.1 波形磨耗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

原鐵道部頒布的《高速鐵路無(wú)砟軌道線(xiàn)路維修規(guī)則》中規(guī)定的波形磨耗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表1所示[11]。德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)Ri1824.8310中對(duì)鋼軌打磨規(guī)定的波形磨耗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表2所示[12]。

表1 原鐵道部頒布的波形磨耗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

表2 德國(guó)鐵路波形磨耗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

從表1、表2中可以看出，在波長(zhǎng)相同范圍內(nèi)德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)比原鐵道部頒布的標(biāo)準(zhǔn)高，例如波長(zhǎng)在10 mm<λ≤30 mm時(shí)，原鐵道部頒布的標(biāo)準(zhǔn)的采樣窗長(zhǎng)度為600 mm，平均峰峰幅值的驗(yàn)收值是0.02 mm，而德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)的采樣窗長(zhǎng)度為500 mm，平均峰峰幅值的驗(yàn)收值是0.01 mm。因此，京滬高速鐵路廊坊站道岔示范性打磨的波形磨耗驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)采用德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 鋼軌廓形驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

德國(guó)鐵路鋼軌打磨后廓形的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。原鐵道部頒布的《高速鐵路無(wú)砟軌道線(xiàn)路維修規(guī)則》中沒(méi)有對(duì)鋼軌廓形的驗(yàn)收提出具體的標(biāo)準(zhǔn)，僅須用1 m直尺對(duì)工作面和軌頂面測(cè)量平順度，如表4所示。因此，京滬高速鐵路廊坊站道岔示范性打磨的鋼軌廓形驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)采用德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)。

表3 德國(guó)鐵路鋼軌廓形驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

表4 原鐵道部頒布的鋼軌打磨作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鋼軌廓形的豎向基準(zhǔn)點(diǎn)為Y+5點(diǎn)(即軌頂面中心點(diǎn)外側(cè)5 mm處)，橫向基準(zhǔn)點(diǎn)為Z-14點(diǎn)(即軌頂面以下14 mm處)，測(cè)量鋼軌廓形偏差時(shí)，將實(shí)測(cè)廓形與目標(biāo)廓形的Y+5點(diǎn)豎向?qū)R，Z-14點(diǎn)橫向?qū)R，不旋轉(zhuǎn)測(cè)量Y-25 至區(qū)域的最大幅向偏差，如圖8所示。由于我國(guó)規(guī)定的軌距線(xiàn)為軌面以下16 mm處，與德國(guó)鐵路規(guī)定的軌面以下14 mm不同，測(cè)量鋼軌廓形的橫向基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)由Z-14點(diǎn)改為Z-16點(diǎn)。

圖8 測(cè)量鋼軌廓形偏差

4.3 鋼軌表面粗糙度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

鋼軌表面打磨后采用TR100型表面粗糙度測(cè)量?jī)x檢測(cè)鋼軌表面粗糙度。德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)Ri1824.8310和原鐵道部頒布的《高速鐵路無(wú)砟軌道線(xiàn)路維修規(guī)則》中的驗(yàn)收值基本相同，所以釆用原鐵道部的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際檢測(cè)時(shí)在同一個(gè)打磨面上連續(xù)測(cè)量6個(gè)點(diǎn)，這6個(gè)點(diǎn)表面粗糙度的算術(shù)平均值Ra不應(yīng)大于10 μm。

圖9 表面粗糙度Ra

經(jīng)計(jì)算，打磨后粗糙度結(jié)果為6 μm，滿(mǎn)足小于10 μm的規(guī)定。

4.4 外觀驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)Ri1824.8310和原鐵道部頒布的《高速鐵路無(wú)砟軌道線(xiàn)路維修規(guī)則》中都對(duì)打磨面的寬度進(jìn)行了規(guī)定。除軌頭內(nèi)側(cè)工作面的打磨面寬度，德國(guó)鐵路要求不超過(guò)4 mm，原鐵道部要求不超過(guò)5 mm外，其他基本相同。

綜合德國(guó)鐵路和原鐵道部的標(biāo)準(zhǔn)，京滬高速鐵路道岔打磨的外觀驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如下：打磨面寬度在鋼軌內(nèi)側(cè)工作面不超過(guò)4 mm，在鋼軌肩部過(guò)渡區(qū)不超過(guò)7 mm，在鋼軌頂面不超過(guò)10 mm，如圖10所示。沿鋼軌100 mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)，打磨面寬度最大變化量不應(yīng)大于打磨面最大寬度的25%，打磨后的鋼軌不應(yīng)連續(xù)發(fā)藍(lán)。

圖10 打磨面寬度

5 結(jié)語(yǔ)

按新的打磨檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法對(duì)京滬高速鐵路廊坊站道岔進(jìn)行打磨后，經(jīng)動(dòng)檢車(chē)測(cè)試，道岔動(dòng)力學(xué)指標(biāo)得到明顯改善，軸向加速度、減載率峰值明顯下降，人體晃車(chē)、抖動(dòng)等感覺(jué)不良處所大幅度減少，動(dòng)車(chē)運(yùn)行品質(zhì)明顯提升。

[1] 汪奕.鐵路機(jī)械化養(yǎng)路[M].北京：人民交通出版社，2013．

[2] 李江華.高速鐵路鋼軌平順性的影響因素及其整治措施初探 [J]. 現(xiàn)代交通技術(shù)，2011，8(3):90-93.

[3] 羅慧剛.釆用鋼軌打磨減緩朔黃鐵路小半徑曲線(xiàn)鋼軌傷損的試驗(yàn)研究[J].鐵道建筑，2011(4):117-119．

[4] 許玉徳，李海鋒，戴月輝.軌道交通工務(wù)管理[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

[5] 王華川,王仲林.打磨技術(shù)在地鐵軌道養(yǎng)護(hù)中的實(shí)踐探討[J].甘肅科技，2006，22(1):51-53.

[6] 汪奕.鋼軌打磨列車(chē)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

[7] 張愛(ài)獻(xiàn).專(zhuān)用線(xiàn)道岔尖軌曲線(xiàn)鋼軌磨耗的原因及防治措施[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2012(7).

[8] 金學(xué)松，杜星，郭俊，等.鋼軌打磨技術(shù)研究進(jìn)展[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，45(1):1-11.

[9] 劉莉麗，高亮，谷愛(ài)軍，等.高速重載線(xiàn)鋼軌打磨策略研究初探[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004(3):73-76.

[10] 許永賢，曾樹(shù)谷.客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鋼軌打磨驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)概述[J].鐵道建筑，2006(6):62-65．

[11] 中華人民共和國(guó)鐵道部.高速鐵路無(wú)砟軌道線(xiàn)路維修規(guī)則[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2011．

[12] 德國(guó)聯(lián)邦鐵路公司.德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)Ri1824.8310．

[13] 廖念釗.互換性與技術(shù)測(cè)量[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社， 2010．

Analysis and Application of Switch Grinding Acceptance Criteria for LangFang Railway Station on Beijing-Shanghai High-speed Railway

Wang Yi1， Wang Guoen2

(1.Tianjin Railawy Technical and Vocational College， Tianjin 300240, China; 2.Beijing Heavy Road Machinery Operation and Repair Depot， Beijing 100070, China)

Being as an important approach of line maintenance， rail grinding has been widely used in China. New grinding equipment and detecting instrument are employed to grind and detect high-speed turnouts in Langfang railway station and the acceptance standards of Chinese railway department and German railway are analyzed from the aspects of corrugation， rail profile， rail surface roughness and appearance. The practices demonstrate that the indexes of turnout dynamics are remarkably improved after rail grinding， and axial acceleration and the peak value of load reduction rate are dramatically declined， which prolongs the operational life of turnout rail．

High-speed turnout; Grinding; Acceptance standard; Analysis; Application

2014-02-11；

：2014-02-20

汪 奕(1959—)，男，副教授，1986年畢業(yè)于大連鐵道學(xué)院

機(jī)械制造工藝及設(shè)備專(zhuān)業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:wangyi1959@163.com。

1004-2954(2014)11-0072-04

U238； U213.6

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.11.017