李　瑩， 岳　崢

(1.蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 甘肅蘭州 730030； 2. 蘭州鐵路局, 甘肅蘭州 730030)

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蘭新高鐵抖車病害分析與鋼軌打磨運(yùn)用

李瑩1， 岳崢2

(1.蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 甘肅蘭州 730030； 2. 蘭州鐵路局, 甘肅蘭州 730030)

【摘要】蘭新高鐵是一條橫貫中國西北甘肅、青海、新疆三省區(qū)的鐵路大動脈，開通后不久就出現(xiàn)了抖車現(xiàn)象，為消除該病害，文章從病害的產(chǎn)生、日常的檢測入手，通過鋼軌打磨手段最后消除該病害進(jìn)行簡單闡述。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路；鋼軌；抖車；處冶

蘭新客專于2014年12月26日開通運(yùn)營，是我國首條高海拔、高嚴(yán)寒、強(qiáng)風(fēng)沙環(huán)境下橫貫東西的現(xiàn)代“鋼鐵絲綢之路”。在高速鐵路日常維護(hù)中，鋼軌修理工作一直是工務(wù)部門的工作重點(diǎn)，研究和摸索如何延長鋼軌使用壽命，經(jīng)過近兩年的摸索和實(shí)踐，積累了大量的打磨經(jīng)驗(yàn)，逐漸優(yōu)化和完善了鐵路鋼軌預(yù)打磨、預(yù)防性打磨、修復(fù)性打磨技術(shù)，同時對消除鋼軌病害也總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)將高鐵中遇到的抖車現(xiàn)象通過鋼軌打磨是如何消除的進(jìn)行介紹。

1高速鐵路鋼軌病害

1.1動檢車檢測及人工添乘情況

蘭新客專于2014年12月26日開通運(yùn)營， 2015年3月上旬開始，蘭州局管內(nèi)部分地段出現(xiàn)動車抖車現(xiàn)象。蘭新客專抖車地段TQI值在1.92～2.96mm,4月份TQI均值最大2.21mm，抖車地段出現(xiàn)抖車前后動檢TQI值無明顯變化，0級小車檢查線路幾何尺寸良好，反映出抖車不是幾何尺寸不良造成。抖車地段便攜添乘儀偏差個數(shù)4月份與1月份對比，日均偏差數(shù)明顯增加，主要為水加偏差；非抖車地段偏差無明顯增減。鋼軌打磨后的抖車地段暫時未出現(xiàn)偏差(表1)。

表1　動檢車檢測及人工添乘情況

注：表中TQI均值4月份較1月份低，是由于3月25日動檢車由CRH2A-2010換為CRH5J-0501，測量方式由弦測改為光電測量，車型及測量方式差異造成TQI略有降低。

1.2鋼軌光帶

1.2.1光帶檢查情況

抖車段鋼軌光帶檢查118km，測量4 104個點(diǎn)，鋼軌光帶偏寬，最大寬度51mm，寬度大于30mm以上的測點(diǎn)占總測量數(shù)的64 %，光帶不居中，79 %的測點(diǎn)光帶偏向工作邊，194個測點(diǎn)鋼軌出現(xiàn)雙光帶；未抖車地段鋼軌光帶檢查40km，測量1 342個點(diǎn)，光帶寬度基本正常，57 %的測點(diǎn)光帶寬度符合規(guī)定，寬度大于30mm以上的測點(diǎn)占總測量數(shù)的26 %，光帶基本居中，鋼軌無雙光帶現(xiàn)象。

1.2.2光帶變化情況

光帶測量數(shù)據(jù)顯示，非抖車段鋼軌光帶雖然也有變化，但寬度的變化和偏向工作邊距離有限，不像抖車段光帶寬度幅值變化那么大。抖車地段光帶距工作邊最小距離為1mm，非抖車地段為6mm；光帶最大寬度抖車地段51mm，非抖車地段為44mm。抖車段光帶見圖1～圖3。

圖1　抖車段光帶偏向工作邊

圖2　抖車段光帶過寬、雙光帶

圖3　抖車段光帶寬窄變化

1.3鋼軌廓形

抖車、未抖車段(嘉峪關(guān)南～石板墩南區(qū)段3月20日后普速車改既有蘭新線運(yùn)行)各測量鋼軌廓形50處，對比鋼軌廓形，抖車段鋼軌工作邊不同程度的存在未打磨到位的情況，未抖車段鋼軌工作邊基本都已打磨到位。

抖車地段鋼軌廓形工作邊15°～50°未打磨到位，剩余量在0.2～0.6mm(驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)<0.2mm)；非工作邊6°～10°未打磨到位，剩余量在0.2～0.4mm(圖4)。

(a) 下行k2091+100左股直線

(b) 上行k2116+000右股直線圖4　抖車地段鋼軌打磨前后廓形對比

2鋼軌打磨研究與運(yùn)用

進(jìn)行鋼軌打磨廓形設(shè)計時，應(yīng)充分考慮輪軌間的接觸關(guān)系。不同的曲線半徑，輪軌之間的接觸關(guān)系也有所不同。輪軌之間的接觸區(qū)域主要包括軌頂和車輪踏面中心區(qū)域接觸，鋼軌軌角和車輪輪緣根部區(qū)域及鋼軌和車輪外側(cè)接觸。在設(shè)計過程中，需要考慮設(shè)計廓形與現(xiàn)場實(shí)際廓形之間的差值最小，即要求打磨量盡量最小。因此在本次打磨廓形設(shè)計使用60N廓形與現(xiàn)有的磨耗鋼軌廓形之間的打磨量最小。

2.1打磨方案設(shè)計

鋼軌廓形打磨工藝設(shè)計是完成廓形打磨的重要手段。合理的打磨工藝參數(shù)通過合理的打磨電機(jī)排列角度、打磨功率以及打磨速度可以實(shí)現(xiàn)較少的打磨次數(shù)，實(shí)現(xiàn)打磨廓形與設(shè)計廓形的較好吻合，同時保證較好的鋼軌表面粗糙度、較為光滑的打磨廓形、無軌面發(fā)藍(lán)現(xiàn)象、規(guī)則的鋼軌打磨痕跡等優(yōu)點(diǎn)。在鋼軌打磨工藝設(shè)計中，最為主要的是鋼軌打磨電機(jī)排列角度的設(shè)計和打磨電機(jī)功率的設(shè)計。其中打磨電機(jī)角度和功率的設(shè)計與打磨金屬去除率直接相關(guān)。金屬去除率受到鋼軌打磨列車使用磨石、打磨電機(jī)排列角度、每個打磨電機(jī)功率和鋼軌打磨行進(jìn)速度等因素的影響。這些組成部分均安裝在打磨列車上，受打磨列車能力的影響。

2.1.1打磨速度和打磨功率設(shè)計

打磨作業(yè)速度宜在12～18km范圍內(nèi)，打磨功率55 %～85 %。根據(jù)我們設(shè)定的打磨模式，打磨速度確定在15km，打磨功率確定在70 %～80 %。

2.1.2切削量

通過鋼軌廓形測量儀測量，根據(jù)60N廓形與現(xiàn)場實(shí)測鋼軌型面進(jìn)行對比得到現(xiàn)場不同線路類型下的鋼軌各部分的打磨量。根據(jù)打磨量以及打磨列車特性，同時綜合考慮打磨后的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計不同線路類型的打磨方案。以蘭新客專上行蘭州西-陳家灣區(qū)間為例，根據(jù)總打磨量，96磨頭打磨車打磨一遍即可到位，因直線地段和小半徑曲線地段的軌角切削面積不同，所以必須設(shè)計不同的打磨模式；大半徑曲線和直線地段切削面積相差不大，所以選擇相同打磨模式；曲線低軌和高軌地段切削面積較大必須設(shè)計不同的打磨模式(表2)。

表2　鋼軌設(shè)計廓形與實(shí)測廓形的各部分打磨量及核對曲線半徑

2.1.3打磨模式

根據(jù)鋼軌廓形情況，96磨頭打磨車打磨一遍即可打磨到位(表3)。

2.2現(xiàn)場驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行鋼軌打磨工藝模板設(shè)計的過程中，同時需要綜合考慮鋼軌打磨驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則(試行)》和《高速鐵路鋼軌打磨管理》中規(guī)定了鋼軌打磨維修的鋼軌打磨面的最大寬度：R13區(qū)域5mm；R80區(qū)域7mm；R300區(qū)域10mm，表面粗糙度小于10μm，鋼軌打磨面應(yīng)無連續(xù)發(fā)藍(lán)帶。該規(guī)定直接限定了鋼軌表面不同區(qū)域打磨電機(jī)角度的排列，同時給出了鋼軌打磨的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(表4)。

表3　鋼軌廓形情況

表4　鋼軌打磨作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)打磨要求，打磨后廓形應(yīng)符合設(shè)計要求，并采用鋼軌輪廓(磨耗)測量儀進(jìn)行打磨廓形檢查和驗(yàn)收。鋼軌打磨軌面驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)在滿足規(guī)定的情況下，要求進(jìn)一步滿足表5的要求。

表5　鋼軌打磨軌頭廓形驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

注：表中“+、-”表示所測廓形高于和低于設(shè)計廓形。

3打磨后效果跟蹤

為分析打磨效果，對抖車地段鋼軌打磨前后的動檢車車輛橫加對比分析，通過對鋼軌打磨前、后動檢車軸箱、構(gòu)架和車體橫向加速度及車輛橫加分析結(jié)果可看出，鋼軌廓形打磨后車輛穩(wěn)定性明顯提高，構(gòu)架橫加標(biāo)準(zhǔn)差降低了80 %以上，軸箱橫加降低了10 %，車體橫加降低不明顯，但從便攜式添乘儀偏差來看，車體的低頻橫加大幅減少，打磨后無添乘儀Ⅱ級及以上偏差。

4結(jié)束語

鋼軌保持良好的廓形，不僅可以使車輛具有較好的動力學(xué)性能，更可以顯著降低輪軌接觸應(yīng)力，減緩輪軌接觸疲勞，減少軌距角剝離掉塊、飛邊等病害的產(chǎn)生。動車組出現(xiàn)抖車時，鐵路工務(wù)和車輛部門應(yīng)共同研究，對比分析動車車輪磨耗程度與該動車軸箱、構(gòu)架橫向加速度的關(guān)系，針對產(chǎn)生的原因，提出處置意見。同時，還應(yīng)進(jìn)一步開展動車組輪軌匹配關(guān)系研究，確定最優(yōu)的輪軌匹配關(guān)系，指導(dǎo)現(xiàn)場解決實(shí)際問題。

[基金項(xiàng)目]甘肅省高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目課題《線路鋼軌打磨輪廓設(shè)計研究》(項(xiàng)目編號： 2015B-169)

[作者簡介]李瑩(1982～)，女，碩士，講師，從事建筑與土木工程教學(xué)與研究；岳崢(1981～)，男，本科，工程師，從事鐵路工務(wù)管理。

【中圖分類號】U213.4

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2016-05-18