摘要：高速動(dòng)車組的運(yùn)行性能與輪軌接觸情況有直接關(guān)系，輪軌接觸效果作為影響動(dòng)車動(dòng)力學(xué)性能的核心因素，可以在鋼軌打磨中得到性能優(yōu)化。本文對(duì)鋼軌打磨進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際對(duì)高速動(dòng)車組鋼軌打磨的運(yùn)行性能影響提出個(gè)人看法，希望為關(guān)注鋼軌打磨的人群提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼軌打磨;高速動(dòng)車組;動(dòng)車運(yùn)行性能

引言：鋼軌打磨是提高高速動(dòng)車組運(yùn)行質(zhì)量的重中之重，通過對(duì)鋼軌打磨展開研究，能夠?yàn)楦咚賱?dòng)車組運(yùn)行質(zhì)量優(yōu)化提供參考，避免動(dòng)車因?yàn)檩嗆壗佑|質(zhì)量不佳而影響到運(yùn)行效果。因此，有必要對(duì)鋼軌打磨問題進(jìn)行分析，以此來提高高速動(dòng)車組的運(yùn)行效果。

一、鋼軌打磨綜述

高速動(dòng)車組在運(yùn)行過程中，輪軌接觸情況將會(huì)嚴(yán)重影響到車輛的動(dòng)力學(xué)性能，鋼軌打磨作為能夠優(yōu)化輪軌關(guān)系的重要因素，能夠有效提高車輛的運(yùn)行穩(wěn)定性，避免行車問題的發(fā)生。很多學(xué)者都有專門針對(duì)鋼軌打磨所帶來的影響進(jìn)行研究，并在研究中證明了鋼軌打磨為性能帶來的正面影響。因此只要能夠針對(duì)鋼軌打磨效果進(jìn)行優(yōu)化，就可以為高速動(dòng)車組提供更好的運(yùn)行環(huán)境，進(jìn)而提高動(dòng)車的整體運(yùn)行質(zhì)量。

鐵道線路的作用就是運(yùn)行車輛提供運(yùn)行基礎(chǔ)，以此來保證車輛能夠穩(wěn)定、快速運(yùn)行。鐵路線路基礎(chǔ)中的軌面條件、軌頭形狀等性能參數(shù)都將會(huì)影響到動(dòng)車的運(yùn)行效果。其中軌面還會(huì)在車輛行駛期間直接接觸車輪，若無法在車輛運(yùn)行時(shí)為其提供良好的運(yùn)行空間，就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)車的運(yùn)行狀態(tài)受到嚴(yán)重影響。因此要通過鋼軌打磨的方式來提高動(dòng)車運(yùn)行時(shí)的平順性。需要注意的是，高速動(dòng)車在提速之后，車輪將會(huì)對(duì)輪軌接觸面的振動(dòng)有更高要求，如果單純依賴更換鐵路鋼軌的方式來克服影響，就無法讓高速動(dòng)車組獲得穩(wěn)定的運(yùn)行空間，而且打磨不平順的鋼軌將會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性受到影響。對(duì)于高速動(dòng)車組而言，鋼軌打磨不僅是一種提高運(yùn)行效果的方法，更是提高鐵路運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵，因此必須強(qiáng)化對(duì)于鋼軌打磨技術(shù)的研究，以此來為高速動(dòng)車組的鐵路運(yùn)行提供幫助。

二、鋼軌打磨的作用分析

（一）優(yōu)化輪軌接觸

高速動(dòng)車在運(yùn)行中，屬于由各種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)疊加出的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。高速動(dòng)車在運(yùn)行期間，中軸在偏離線路中軸后，就會(huì)在高差的作用下出現(xiàn)向心力，此時(shí)偏離中軸的動(dòng)車便會(huì)逐漸返回線路中軸。若垂直磨損超過了5mm，則動(dòng)車偏離中軸后產(chǎn)生高差便難以實(shí)現(xiàn)中軸返回，即無法滿足設(shè)計(jì)要求。此時(shí)生成的向心力便會(huì)削弱，進(jìn)而影響到動(dòng)車的運(yùn)行質(zhì)量。因此為了提高動(dòng)車運(yùn)行效果，就需要通過鋼軌打磨的方式來優(yōu)化輪軌的接觸效果，進(jìn)而提高車輛運(yùn)行質(zhì)量[1]。

（二）輪軌接觸垂直縱平面調(diào)整

很多專家學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，鋼軌打磨能夠針對(duì)踏面廣泛存在的不平順問題進(jìn)行削峰平谷。這種情況的表現(xiàn)方式為降低波深、增加波長，因此通過鋼軌打磨對(duì)鋼軌性能進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，能夠?yàn)楦咚賱?dòng)車組的正常運(yùn)行提供非常多的幫助。

三、鋼軌打磨對(duì)高速動(dòng)車組運(yùn)行性能的影響

（一）工程分析

在A鐵路線的個(gè)別直線區(qū)段以及大半徑曲線區(qū)段，鐵路鋼軌的內(nèi)側(cè)有非常明顯的側(cè)磨痕跡，高速動(dòng)車組在經(jīng)過側(cè)磨區(qū)段時(shí)，由于存在水平加速度超限的情況，而且有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)車體晃動(dòng)的問題，所以需要針對(duì)動(dòng)車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行研究。通過利用動(dòng)力學(xué)分析軟件建立動(dòng)力學(xué)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高速動(dòng)車組的運(yùn)行情況的掌握，進(jìn)而為高速動(dòng)車組的運(yùn)行提供幫助。

1.問題分析

為了解決運(yùn)行問題，為高速動(dòng)車組創(chuàng)造良好的運(yùn)行條件，需要針對(duì)動(dòng)車組異常運(yùn)行區(qū)段進(jìn)行測(cè)試，通過分析車體前后端、左右側(cè)地板面的加速度情況，以此來為后續(xù)的各項(xiàng)工作提供數(shù)據(jù)支撐。在測(cè)試期間發(fā)現(xiàn)動(dòng)車車體前、后端的橫向振動(dòng)具有約90°的相位差，而左、右側(cè)的垂向振動(dòng)則具有約180°相位差，車輛在運(yùn)行時(shí)需要同時(shí)面對(duì)搖頭、側(cè)滾帶來的影響。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與鋼軌廓形參數(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)車體晃動(dòng)區(qū)段的鋼軌光帶不良，左右股廓形具有相對(duì)較大的差異性，這種差異性將會(huì)在一定程度上影響到動(dòng)車輪軌接觸質(zhì)量。A鐵路線的高速動(dòng)車組所使用的是不銹鋼車體，這種車體的氣密性相對(duì)較差，而且在經(jīng)過晃車區(qū)段時(shí)，還將會(huì)影響到動(dòng)車的乘坐效果。

2.解決對(duì)策

通過對(duì)鋼軌廓形實(shí)際參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)后發(fā)現(xiàn)。鐵路側(cè)磨的一其鋼軌外部整體偏高而內(nèi)側(cè)偏低。軌肩高廓形未發(fā)生側(cè)磨現(xiàn)象，而較低廓形一側(cè)卻存在側(cè)磨問題。因?yàn)楣鈳捳惶鎱^(qū)段分布較廣且周期較短，所以鐵路原有的銑磨車難以直接進(jìn)行分段處理，若利用道岔打磨車來處理鋼軌磨損，則需要分段施工的區(qū)域?qū)?huì)變得非常多，打磨效率無法得到保障。因此為了保證打磨質(zhì)量，可以在確定鋼軌打磨方案時(shí)采用貫通處理的方式，以此來保證打磨結(jié)束后的鋼軌廓型參數(shù)滿足鐵路的實(shí)際需求。A鐵路在進(jìn)行鋼軌打磨后，高速動(dòng)車組、異常區(qū)段的輪軌接觸初始等效錐度便由0.007變成了0.032，經(jīng)過優(yōu)化后的輪軌接觸質(zhì)量將會(huì)大幅提高車輛運(yùn)行效果，并增加了動(dòng)車組的運(yùn)行穩(wěn)定性。

（二）動(dòng)車車體晃動(dòng)與軌側(cè)異常接觸分析

1.蛇形運(yùn)動(dòng)簡述

從鐵路區(qū)段現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)模與廓形能夠發(fā)現(xiàn)，線路交替?zhèn)饶^(qū)段存在蛇形運(yùn)動(dòng)的痕跡，鐵道車輪由于踏面形狀問題，因此在沿著鋼軌進(jìn)行滾動(dòng)式往往會(huì)出現(xiàn)橫向運(yùn)動(dòng)伴隨繞鉛錘軸轉(zhuǎn)動(dòng)的耦合情況，這便是蛇形運(yùn)動(dòng)。蛇形運(yùn)動(dòng)將會(huì)影響到動(dòng)車的運(yùn)行品質(zhì)。

2.高速動(dòng)車組蛇形頻率

自由輪對(duì)蛇形運(yùn)動(dòng)是最為簡單的一種蛇形運(yùn)動(dòng)，當(dāng)自由輪對(duì)在無約束的情況下均速運(yùn)行時(shí)，輪對(duì)將會(huì)沿著y軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)、橫移等運(yùn)動(dòng)，自由輪對(duì)可以利用SIMPACK軟件構(gòu)建動(dòng)力學(xué)仿真模型，模型能夠針對(duì)輪軌接觸情況進(jìn)行分析與處理，此時(shí)便可以導(dǎo)入實(shí)測(cè)鋼軌廓形，改變車輛運(yùn)行參數(shù)，以此來完成對(duì)蛇形運(yùn)行特征的仿真計(jì)算。采用SIMPACK軟件構(gòu)建的仿真模型能夠完成對(duì)自由輪對(duì)參數(shù)的對(duì)比，通過調(diào)整初始鋼軌廓形以及運(yùn)行速度等各種性能參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蛇形運(yùn)動(dòng)特征的分析。除此之外，彈性以及完全剛性定位轉(zhuǎn)向架等都可以通過仿真模型構(gòu)建來強(qiáng)化對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的分析，合理利用仿真模型便可以掌握高速動(dòng)車組的運(yùn)行情況。對(duì)于動(dòng)車組而言，作為多體系統(tǒng)，各個(gè)部件的復(fù)雜作用力是模型需要考慮的核心影響因素。

3.仿真模型結(jié)果

通過針對(duì)自由輪對(duì)、彈性、完全剛性轉(zhuǎn)向架的仿真模型進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)動(dòng)車組在達(dá)到260km/h后，經(jīng)過打磨前的廓形區(qū)段就會(huì)出現(xiàn)共振問題，并影響到平穩(wěn)性與舒適性，而在打磨結(jié)束后，則車體共振效果將會(huì)有所降低，即便車速達(dá)到320km/h，共振也不會(huì)影響到動(dòng)車的穩(wěn)定性。鐵路區(qū)段的鋼軌打磨將會(huì)有效提高高速動(dòng)車組的運(yùn)行穩(wěn)定性與運(yùn)行效率，打磨前后的動(dòng)車組運(yùn)行效果將會(huì)發(fā)生明顯變化，鋼軌打磨能夠讓廓形與設(shè)計(jì)擬合程度變得更加接近，增加光帶合理性，輪軌接觸關(guān)系在改善后，能夠?yàn)閯?dòng)車組提供更好的運(yùn)行空間[2]。

結(jié)論：總而言之，鋼軌打磨是保證高速動(dòng)車組運(yùn)行效果的關(guān)鍵，鐵路廓形將會(huì)在長期使用中逐漸磨損，進(jìn)而影響到高速動(dòng)車組的運(yùn)行穩(wěn)定性。相信隨著更多人意識(shí)到鐵路鋼軌打磨的重要性，高速動(dòng)車組的運(yùn)行質(zhì)量一定會(huì)有所提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]李貴宇，張志波，梁海嘯，等.鋼軌打磨對(duì)高速動(dòng)車組運(yùn)行性能的影響[J].中國鐵路，2021（11）：51-56+15+42.

[2]姚遠(yuǎn)，張紅軍，羅赟.輪對(duì)縱向定位誤差對(duì)高速動(dòng)車運(yùn)行性能的影響分析[J].鐵道車輛，2019，4.7（06）：8-10+32+47.

作者簡介：張少亭（1985.5—），男，漢族，內(nèi)蒙古呼和浩特，本科，助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。