周杰神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司

鋼軌打磨在重載鐵路養(yǎng)護(hù)中的實(shí)踐探討

周杰
神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司

摘要：本文主要介紹了重載鐵路鋼軌打磨對于延長線路壽命，改善軌道狀態(tài)的重要意義，結(jié)合其在大準(zhǔn)鐵路的應(yīng)用，分析了重載鐵路養(yǎng)護(hù)中使用鋼軌打磨車進(jìn)行打磨的必要性，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，并就大準(zhǔn)鐵路鋼軌打磨車的打磨周期及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步探索等。

1　大準(zhǔn)鐵路歷年鋼軌傷損分類及原因

（表一）

從通過總重與傷軌數(shù)量對比看，2007年至2011年，隨著累計(jì)通過總重的增加，鋼軌傷損也在逐年增加，2008年累計(jì)通過總重比2007年增加93Mt，2009年累計(jì)通過總重比2008年增加103Mt，2010年累計(jì)通過總重比2009年增加108Mt，鋼軌傷損數(shù)量2008年比2007年增加59根，2009年比2008年增加108根，2010年比2009年增加185根。2011年以后至2014年，隨著九蘇木至點(diǎn)岱溝雙線的逐漸開通，鋼軌傷損數(shù)量逐年下降，2012年比2011年減少116根，2013年比2012年減少107根，2014年比2013年減少91根。核傷、掉塊、裂紋是鋼軌傷損的主要類型，這三類傷損之和占鋼軌傷損的82.6%。正線傷損占傷損總數(shù)的83.4%，曲線傷損占正線的75.0%，曲線半徑R≤800m鋼軌占傷損的62.1%。更換的傷軌下線時(shí)平均通過總重為：545Mt/根，其中400m≤R≤600m為459Mt、600m＜R≤800m為539Mt、R＞800m為637Mt。

2　鋼軌打磨的必要性

作為鐵路必不可少的一個(gè)組成部分，鋼軌從開始使用就長期處于惡劣的環(huán)境中。由于列車的動(dòng)力作用、自然環(huán)境和鋼軌本身質(zhì)量等原因，鋼軌會產(chǎn)生肥邊、裂紋、波磨掉塊等傷損，在曲線地段，特別是小半徑曲線地段，磨耗更為嚴(yán)重，當(dāng)列車行進(jìn)至曲線后，車體受牽引機(jī)車牽引向前運(yùn)行，軌道迫使輪對轉(zhuǎn)彎，形成車輪沖擊軌道，迫使軌道變形。由于車輪對軌道的沖擊，車輪和鋼軌同時(shí)受到磨耗，當(dāng)離心力、向心力不平衡時(shí)，更加劇了鋼軌的磨耗，導(dǎo)至曲線上股內(nèi)側(cè)圓弧段至頂面三分之一處出現(xiàn)連續(xù)性魚鱗紋剝落掉塊，下股踏面頂部出現(xiàn)連續(xù)麻點(diǎn)，逐漸發(fā)展為剝落掉塊。影響車輪與鋼軌的接觸輪關(guān)系，增加了摩擦力，影響列車通過時(shí)的平順性和安全性，同時(shí)降低了鋼軌的使用壽命，增加了鐵路運(yùn)營單位運(yùn)營維護(hù)成本。鋼軌打磨主要作用是用來消除鋼軌的魚鱗紋波形磨耗以及沖擊磨耗等因素對鋼軌壽命的負(fù)面影響。經(jīng)過大量的理論分析和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，都證明了采用鋼軌打磨這種措施的實(shí)用性和可靠性。

3　鋼軌打磨車的發(fā)展

20世紀(jì)50年代，隨著世界各國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各國都大量興建鐵路的同時(shí)，由于運(yùn)量大幅增加，鋼軌的魚鱗紋形磨耗也隨之增加，造成鐵路軌道和機(jī)車車輛輪對受損。60年代，瑞士Speno公司制造了第一列鋼軌打磨車，帶來了很好的效果，隨后美國的Lo?ram公司也相繼生產(chǎn)。加拿大、澳大利亞及西歐一些國家分別購置這類列車對鋼軌進(jìn)行定期打磨。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路在國民經(jīng)濟(jì)中的作用愈顯突出，進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國鐵路進(jìn)入了大發(fā)展的快車道，伴隨著六次大面積提速，鐵路的技術(shù)裝備和管理水平已進(jìn)入世界前列，鐵路線路維修也進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代。但是我國鋼軌維修設(shè)備水平和鋼軌打磨技術(shù)曾遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西歐、日本等鐵路發(fā)達(dá)國家，到1989年才引進(jìn)第一列由瑞士Speno公司生產(chǎn)的URR48-4型48頭干線鋼軌打磨車。20世紀(jì)90年代，引進(jìn)美國HTT公司技術(shù)，生產(chǎn)了PGM-48型48頭鋼軌打磨列車；“十一五”期間分別引進(jìn)Speno公司和HTT公司技術(shù)，成功研制了代表世界先進(jìn)技術(shù)的GMC96B和GMC96X型96頭鋼軌打磨車。至此，我國鋼軌打磨列車達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

4　國內(nèi)重載鐵路鋼軌打磨情況

大秦線自2007年以來，利用集中修天窗按最佳鋼軌輪廓面形狀對鋼軌實(shí)施全面打磨。重車線每年進(jìn)行2次全覆蓋性打磨（1200多公里），改善了軌面狀態(tài)，有效抑制了滾動(dòng)接觸疲勞傷損的發(fā)展，最大限度的改善了鋼軌使用狀態(tài)。

2006年開始，朔黃鐵路開始實(shí)施了鋼軌打磨技術(shù)的系統(tǒng)試驗(yàn)研究，試驗(yàn)曲線在鋼軌型面改進(jìn)后，圓曲線段外側(cè)鋼軌磨耗量平均值較曲線的歷史磨耗狀況降低了30%-40%，現(xiàn)朔黃鐵路每年安排一次全面打磨。

神朔鐵路近年來每年均安排一次全面鋼軌打磨，并對小半徑曲線進(jìn)行加強(qiáng)打磨。

5　大準(zhǔn)鐵路鋼軌打磨研究

2011至2015年，大準(zhǔn)鐵路公司開始實(shí)施了鋼軌打磨技術(shù)的試驗(yàn)性研究，重點(diǎn)放在了鋼軌打磨周期及鋼軌打磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定。具體實(shí)施過程為：選取大準(zhǔn)線K19+050.30-K19+380.89、K21+ 785.99-K22+262.66兩條曲線（半徑400m，超高100mm，緩和曲線長90m）為鋼軌磨耗試驗(yàn)曲線，根據(jù)通過總重的分析，對試驗(yàn)曲線外軌和內(nèi)軌表面魚鱗紋剝落傷損掉塊及麻點(diǎn)進(jìn)行磨耗跟蹤測量和定期鋼軌取樣（含新?lián)Q入軌）。觀測和取樣時(shí)間按總通過總重區(qū)分，分別是新軌上線、通過總重15 MGT、35MGT、105MGT、135MGT、250MGT。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，在累計(jì)通過總重在15MGT以下時(shí)，外軌內(nèi)側(cè)出現(xiàn)魚鱗紋剝落傷損，內(nèi)軌未見魚鱗紋傷損，并且隨著通過總重的進(jìn)一步增大，魚鱗紋剝落傷損迅速加長加深，沿著軌頭向內(nèi)部發(fā)展，當(dāng)累積通過總重達(dá)到100MGT時(shí)，裂紋發(fā)展至最長和最深，并且裂紋快速向表面各角度發(fā)展，形成“弧形”傷損裂紋，當(dāng)累積通過總重達(dá)到105MGT-250MGT時(shí)，魚鱗紋剝落傷損在表面擴(kuò)展，并互相貫通，形成嚴(yán)重的軌面剝離掉塊，當(dāng)累積通過總重達(dá)到250MGT后，魚鱗紋剝落傷損逐漸被壓緊、磨損。

依據(jù)對試驗(yàn)曲線鋼軌傷損深度的分析，鋼軌魚鱗紋剝落傷損位置是鋼軌垂直磨耗的測量點(diǎn)，在累積通過總重105 MGT內(nèi)時(shí)，外軌裂紋平穩(wěn)發(fā)展，內(nèi)軌裂紋呈向下變化趨勢，外軌裂紋深度平均為1.4mm，內(nèi)軌裂紋平均為0.7mm。當(dāng)累積通過總重在105MGT，如每隔30MGT進(jìn)行一次預(yù)防性打磨，則大準(zhǔn)鐵路鋼軌預(yù)防性打磨每年進(jìn)行2次，每次預(yù)防性打磨打磨量為曲線外軌0.4mm，內(nèi)軌0.3mm；如按20MGT周期計(jì)算，則大準(zhǔn)鐵路鋼軌預(yù)防性打磨每年進(jìn)行3次，每次預(yù)防性打磨打磨量為曲線外軌0.3mm，內(nèi)軌0.2mm。

結(jié)論：據(jù)此可以說明大準(zhǔn)線重載鐵路曲線地段（半徑400以下）鋼軌打磨周期：（1）新軌預(yù)防性打磨：打磨量0.4-0.3mm；（2）周期性預(yù)打磨：每隔20MGT-30MGT進(jìn)行，打磨量0.3-0.2mm；（3）修理性打磨：每隔105MGT實(shí)施，打磨量根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際鋼軌傷損、肥邊、輪廓及磨耗情況決定。

6　總結(jié)

本文通過現(xiàn)場試驗(yàn)，研究提出了適合大準(zhǔn)重載鐵路的鋼軌打磨周期和打磨標(biāo)準(zhǔn)，通過有計(jì)劃的安排預(yù)防性打磨和修理性打磨。對新鋪設(shè)的鋼軌進(jìn)行預(yù)防性打磨，消除脫碳層，可以減緩曲線鋼軌踏面壓潰、剝離裂紋和淺層狀剝離掉塊傷損的出現(xiàn)。對于已產(chǎn)生剝離裂紋的鋼軌進(jìn)行修理性打磨，阻止裂紋向深度方向擴(kuò)展，以延緩剝離裂紋傷損的產(chǎn)生和發(fā)展，可以有效的延長鋼軌線上使用壽命。

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