賈軍

（中國(guó)神華能源股份有限公司 軌道機(jī)械化維護(hù)分公司，天津 300467）

0 引言

道岔是鐵路的咽喉，也是鐵路線(xiàn)路中最薄弱的環(huán)節(jié)，道岔的質(zhì)量狀態(tài)對(duì)運(yùn)輸效率和行車(chē)安全有著重要影響。實(shí)踐證明，道岔打磨是鋼軌病害預(yù)防和修理的有效手段，可顯著改善道岔質(zhì)量，從而延長(zhǎng)道岔使用壽命、提高車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性［1］。

近年來(lái)，我國(guó)鐵路道岔打磨從引進(jìn)國(guó)外原始技術(shù)到實(shí)現(xiàn)裝備國(guó)產(chǎn)化，已取得顯著成果，有效地解決了鐵路道岔大部分區(qū)域的打磨作業(yè)問(wèn)題［2-4］。但是，由于我國(guó)高速、重載鐵路運(yùn)輸繁忙，線(xiàn)路維修天窗時(shí)間有限，道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅能滿(mǎn)足高速鐵路道岔直股打磨作業(yè)需求，而道岔曲股、尖軌、岔心等區(qū)域成為作業(yè)盲區(qū)，且無(wú)法兼顧普速、重載鐵路。因此，從道岔打磨的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、裝備特點(diǎn)、工藝方法等方面，對(duì)我國(guó)鐵路道岔打磨技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用情況進(jìn)行研究。

1 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范

我國(guó)鐵路道岔主要分為普速、高速、重載等技術(shù)體系，經(jīng)過(guò)多年研究和經(jīng)驗(yàn)積累，逐步形成相應(yīng)的道岔打磨驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范。中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)鐵集團(tuán)）發(fā)布的《普速鐵路鋼軌打磨指導(dǎo)意見(jiàn)》（運(yùn)工線(xiàn)路函〔2014〕227號(hào)）［5］、《高速鐵路鋼軌打磨管理辦法》（鐵總運(yùn)〔2014〕357號(hào)）［6］是我國(guó)普速、高速鐵路道岔打磨作業(yè)的主要指導(dǎo)性文件；鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 2658.22—2010《工務(wù)作業(yè)第22部分：鋼軌、道岔打磨車(chē)作業(yè)》［7］、國(guó)鐵集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CR 681—2018《高速鐵路鋼軌與道岔大型機(jī)械打磨驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》［8］對(duì)道岔打磨車(chē)的作業(yè)條件和高速鐵路道岔打磨作業(yè)后的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)范；重載鐵路道岔打磨暫無(wú)專(zhuān)門(mén)的技術(shù)規(guī)范，主要參照上述管理文件和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2 打磨策略

根據(jù)打磨策略的不同，道岔打磨可分為以下3種類(lèi)型：

（1）預(yù)打磨。對(duì)鋪設(shè)上道的新軌進(jìn)行打磨，去除軌面脫碳層、消除軌面缺陷，形成新的軌頭廓形［9］。

（2）預(yù)防性打磨。對(duì)鋼軌進(jìn)行周期性打磨，預(yù)防或阻止?jié)L動(dòng)接觸疲勞、波浪磨耗等病害的產(chǎn)生和進(jìn)一步發(fā)展。

（3）修理性打磨。對(duì)已產(chǎn)生較嚴(yán)重?fù)p傷和缺陷的道岔進(jìn)行病害消除，修正軌頭廓形［10］。

目前，普速、高速和重載鐵路道岔均以預(yù)防性打磨為主、修理性打磨為輔。高速鐵路道岔正在發(fā)展控制噪聲打磨的策略，即通過(guò)消除如波磨等細(xì)小不平順，控制鋼軌表面粗糙度，改善輪軌接觸關(guān)系，進(jìn)而降低噪聲水平。

3 技術(shù)裝備

根據(jù)打磨技術(shù)原理的不同，打磨技術(shù)可分為砂輪端面打磨技術(shù)、砂輪周面打磨技術(shù)、銑磨復(fù)合打磨技術(shù)、砂帶打磨技術(shù)等［11］。在道岔打磨作業(yè)中，砂輪端面打磨技術(shù)裝備應(yīng)用最廣泛，而砂輪周面打磨技術(shù)裝備的應(yīng)用在我國(guó)尚處于摸索、嘗試運(yùn)用階段。

3.1 砂輪端面打磨技術(shù)裝備

3.1.1 大型道岔打磨車(chē)

大型道岔打磨車(chē)是我國(guó)道岔打磨的主力車(chē)型，具有高速自運(yùn)行和作業(yè)走行功能，符合我國(guó)鐵路“集中修”和“天窗”作業(yè)模式。該車(chē)型利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪對(duì)鋼軌軌頭進(jìn)行磨削，可實(shí)現(xiàn)岔區(qū)新鋼軌的預(yù)打磨，去除表面銹蝕、氧化皮等；可實(shí)現(xiàn)岔區(qū)在役軌的修理性打磨，消除磨耗、裂紋、肥邊等損傷，恢復(fù)岔區(qū)鋼軌的軌頭廓形。

大型道岔打磨車(chē)主要以金鷹重型工程機(jī)械股份有限公司的CMC-20型道岔打磨車(chē)（見(jiàn)圖1）、美國(guó)哈斯科公司（Harsco Corporation）的RGH20C型道岔打磨車(chē)為代表。CMC-20型道岔打磨車(chē)是RGH20C型道岔打磨車(chē)的國(guó)產(chǎn)化車(chē)型，2種車(chē)的結(jié)構(gòu)、功能基本一致。CMC-20型道岔打磨車(chē)共有20個(gè)打磨單元。其中，杯形砂輪打磨頭16個(gè)，砂輪直徑為152 mm；碟形砂輪打磨頭4個(gè)，砂輪直徑為280 mm；各打磨頭角度調(diào)整范圍為內(nèi)側(cè)75°～外側(cè)45°。

圖1 CMC-20型道岔打磨車(chē)

3.1.2 中型道岔打磨車(chē)

中型道岔打磨車(chē)介于大型與小型機(jī)械之間，具有作業(yè)自走行功能，主要適用于工務(wù)臨修時(shí)的道岔修理性打磨作業(yè)。

中型道岔打磨車(chē)主要以德國(guó)L&S公司（Luddeneit und Scherf Gmbh）的LRGM型鋼軌道岔打磨車(chē)（見(jiàn)圖2）、哈爾濱哈鐵裝備制造有限公司的GMC-12-Ⅱ型鋼軌打磨車(chē)為代表。該車(chē)型無(wú)高速自運(yùn)行功能，需要通過(guò)吊裝或?qū)Ｓ玫膬?chǔ)運(yùn)及上下道一體集裝箱上下軌道作業(yè)，由軌道車(chē)牽引平車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸。LRGM型鋼軌道岔打磨車(chē)裝有6組可獨(dú)立調(diào)整的磨石裝置。其中，杯形磨石4組、碟形磨石2組；打磨速度0.6～4.0 km/h，自走行速度最高10 km/h。

圖2 LRGM型鋼軌道岔打磨車(chē)

3.1.3 道岔打磨小機(jī)

道岔打磨小機(jī)是由單個(gè)獨(dú)立操作的磨石裝置實(shí)現(xiàn)道岔打磨的小型機(jī)具，通過(guò)橫移、打磨角度調(diào)整、進(jìn)給等，實(shí)現(xiàn)鋼軌預(yù)防性和修理性打磨，主要包括用于消除鋼軌頂面魚(yú)鱗紋和肥邊的道岔頂面打磨機(jī)、用于道岔側(cè)邊打磨的道岔打磨機(jī)。道岔打磨小機(jī)可作為大型道岔打磨車(chē)作業(yè)后的補(bǔ)充打磨裝備，也可通過(guò)組合打磨方式獨(dú)立進(jìn)行道岔的預(yù)防性打磨和修理性打磨。

道岔打磨小機(jī)主要以德國(guó)羅貝爾公司（Robel Bahnbaumaschinen）的MV3型垂直鋼軌打磨機(jī)、法國(guó)吉斯馬公司（Geismar）的MC3型道岔打磨機(jī)為代表（見(jiàn)圖3）。

（1）MV3型垂直鋼軌打磨機(jī)。采用杯形砂輪打磨頭，主要用于打磨道岔軌頂面魚(yú)鱗紋和肥邊；動(dòng)力采用汽油機(jī)，功率5 kW；砂輪直徑150 mm，砂輪轉(zhuǎn)速4 100 r/min。

（2）MC3型道岔打磨機(jī)。采用碟形砂輪打磨頭，主要用于打磨鋼軌和道岔側(cè)邊，可打磨道岔的尖軌、轍叉和護(hù)軌區(qū)域；動(dòng)力采用汽油機(jī)，功率4 kW；砂輪直徑254 mm，砂輪轉(zhuǎn)速3 600 r/min。

3.1.4 仿形打磨小機(jī)

仿形打磨小機(jī)主要適用于對(duì)大型道岔打磨車(chē)作業(yè)盲區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充打磨，其工作原理是通過(guò)導(dǎo)向仿形輪和鋼軌的接觸點(diǎn)與砂輪端面和鋼軌的接觸點(diǎn)保持在同一條直線(xiàn)上，確保砂輪觸點(diǎn)仿形打磨。仿形打磨機(jī)的打磨精度和廓形質(zhì)量，主要通過(guò)操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)觀(guān)察打磨火花大小、調(diào)整每遍的打磨進(jìn)給量進(jìn)行控制。

仿形打磨小機(jī)主要以法國(guó)吉斯馬公司（Geismar）的MP12型仿形打磨機(jī)、MP23型仿形打磨機(jī)為代表（見(jiàn)圖4）。

圖4 仿形打磨小機(jī)

（1）MP12型仿形打磨機(jī)。為一體式仿形打磨機(jī)，用于道岔區(qū)翼軌打磨。其打磨頭與支撐機(jī)架剛性連接，打磨作業(yè)時(shí)需要通過(guò)人工翻轉(zhuǎn)整個(gè)機(jī)架來(lái)實(shí)現(xiàn)仿形打磨。

（2）MP23型仿形打磨機(jī)。為動(dòng)力分離式仿形打磨機(jī)，用于道岔心軌打磨。其打磨頭機(jī)架與支撐機(jī)架可分離，作業(yè)時(shí)僅需翻轉(zhuǎn)磨頭機(jī)架，并通過(guò)手動(dòng)定量進(jìn)給控制打磨量。

3.2 砂輪周面打磨技術(shù)裝備

3.2.1 鋼軌快速打磨車(chē)

鋼軌快速打磨車(chē)采用砂輪被動(dòng)式圓周打磨原理，可在運(yùn)行中對(duì)鐵路線(xiàn)路鋼軌進(jìn)行快速打磨作業(yè)。該車(chē)型不受“天窗”時(shí)間限制，且不改變鋼軌原始廓形，能夠消除鋼軌疲勞層，適用于鋼軌預(yù)打磨和預(yù)防性打磨作業(yè)。

鋼軌快速打磨車(chē)主要以德國(guó)福斯羅（Vossloh）公司的HSG型高速打磨列車(chē)、中國(guó)鐵建高新裝備股份有限公司的KGM-80Ⅱ型鋼軌快速打磨車(chē)為代表（見(jiàn)圖5）。鋼軌快速打磨車(chē)的打磨作業(yè)速度為60～80 km/h，其作業(yè)速度決定磨石的轉(zhuǎn)速，不會(huì)因溫度過(guò)高而使鋼軌發(fā)藍(lán)。由于其作業(yè)速度快，為避免損傷尖軌和岔心，目前我國(guó)僅用于進(jìn)行線(xiàn)路鋼軌打磨，在道岔區(qū)域“過(guò)而不打”。

圖5 KGM-80Ⅱ型鋼軌快速打磨車(chē)

3.2.2 砂輪圓周曲面打磨車(chē)

砂輪圓周曲面打磨車(chē)采用幾組不同的砂輪圓周曲面包絡(luò)鋼軌斷面輪廓進(jìn)行打磨修正，保證鋼軌修復(fù)后各段圓弧面的特征，并且與相鄰圓弧面有良好過(guò)渡。該車(chē)型能夠完好地修復(fù)和保持鋼軌廓形斷面的連續(xù)曲線(xiàn)特征，不會(huì)形成傳統(tǒng)砂輪端面打磨留下的小平面。

砂輪圓周曲面打磨車(chē)以意大利Mecno服務(wù)公司（Mecno Service）的MS12S-ASG型打磨車(chē)為代表（見(jiàn)圖6），其打磨模塊有2種類(lèi)型：一是雙磨頭聯(lián)動(dòng)的常規(guī)模塊，二是單磨頭的Beveling模塊。2種模塊均可通過(guò)調(diào)節(jié)，對(duì)道岔不同區(qū)域進(jìn)行打磨。一般來(lái)說(shuō)，常規(guī)模塊用于打磨波磨、Beveling模塊用于打磨軌距角病害。砂輪圓周曲面打磨車(chē)適用于道岔預(yù)打磨、預(yù)防性打磨、修理性打磨，尤其對(duì)于道岔的修理性打磨，較傳統(tǒng)砂輪端面打磨具有較大優(yōu)勢(shì)。

圖6 砂輪圓周曲面打磨車(chē)

3.3 裝備性能對(duì)比

各類(lèi)型打磨技術(shù)裝備性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 各類(lèi)型打磨技術(shù)裝備性能對(duì)比

4 作業(yè)模式與工藝

4.1 大機(jī)、小機(jī)結(jié)合作業(yè)

目前，我國(guó)鐵路道岔打磨主要采用“大機(jī)打磨為主，小機(jī)打磨為輔，大機(jī)、小機(jī)打磨相結(jié)合”的作業(yè)方式［12］。道岔打磨車(chē)可解決鐵路道岔大部分區(qū)域的打磨作業(yè)問(wèn)題，但在尖軌、轍叉、曲股等部分區(qū)域，受天窗時(shí)間、打磨裝置結(jié)構(gòu)等限制，現(xiàn)有道岔打磨車(chē)無(wú)法完全兼顧或存在打磨受限區(qū)（見(jiàn)圖7）。存在打磨受限區(qū)的主要原因是砂輪端面打磨裝置結(jié)構(gòu)受限，杯形砂輪與碟形砂輪在該區(qū)域打磨時(shí)，容易與鋼軌發(fā)生干涉。道岔打磨車(chē)在打磨時(shí)，砂輪會(huì)與該區(qū)域鋼軌發(fā)生干涉，導(dǎo)致無(wú)法正常打磨（見(jiàn)圖8）。該區(qū)域需要工務(wù)段利用小型仿形打磨機(jī)具或手持角磨機(jī)，進(jìn)行補(bǔ)充打磨作業(yè)。使用小型機(jī)具補(bǔ)充打磨作業(yè)，存在用工多、作業(yè)效率低、打磨質(zhì)量和精度不易控制等問(wèn)題。

圖7 12#道岔打磨受限區(qū)

圖8 打磨干涉示意圖

4.2 道岔打磨小機(jī)組合作業(yè)

除了典型的大機(jī)與小機(jī)相結(jié)合的作業(yè)模式，國(guó)內(nèi)外還摸索出通過(guò)道岔打磨小機(jī)組群進(jìn)行道岔打磨作業(yè)的模式。該作業(yè)模式一般采用5臺(tái)MV3型垂直鋼軌打磨機(jī)、1臺(tái)MC3型道岔打磨機(jī)、1臺(tái)手持式角磨機(jī)的組合方式（見(jiàn)圖9），具有作業(yè)靈活的特點(diǎn)，可根據(jù)打磨前的廓形測(cè)量結(jié)果打磨作業(yè)，既可針對(duì)集中修時(shí)道岔打磨車(chē)受限區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充打磨，又可獨(dú)立對(duì)道岔進(jìn)行修理性通打。

圖9 道岔打磨小機(jī)成組作業(yè)

4.3 圓周曲面打磨

圓周曲面打磨技術(shù)裝備已在我國(guó)部分高鐵和城軌線(xiàn)路中摸索應(yīng)用，根據(jù)其打磨技術(shù)原理和應(yīng)用實(shí)踐情況可知，該技術(shù)在解決道岔區(qū)護(hù)軌、尖軌、轍叉等道岔打磨車(chē)受限區(qū)方面有較大優(yōu)勢(shì)，可覆蓋全范圍道岔區(qū)域（見(jiàn)圖10）。如圖10所示，無(wú)論是在護(hù)軌、尖軌還是心軌區(qū)域，曲面磨石均可與臨近軌之間有較大的安全余量，可實(shí)現(xiàn)曲面磨石能從尖軌或心軌順利過(guò)渡到基本軌上，完成道岔打磨作業(yè)。

圖10 曲面打磨道岔示意圖

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鐵路道岔打磨技術(shù)裝備現(xiàn)狀與應(yīng)用進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）我國(guó)鐵路道岔打磨已形成較為成熟的打磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、裝備和工藝方法，可有效解決道岔大部分區(qū)域的打磨作業(yè)問(wèn)題。

（2）目前鐵路道岔打磨主要采用大機(jī)為主、小機(jī)為輔的打磨作業(yè)方式，打磨裝備根據(jù)技術(shù)原理和應(yīng)用特點(diǎn)可分為大型道岔打磨車(chē)、中型道岔打磨車(chē)、道岔打磨小機(jī)、仿形打磨小機(jī)和砂輪圓周曲面打磨車(chē)。

（3）針對(duì)道岔打磨存在的問(wèn)題以及高速、重載鐵路道岔作業(yè)不同的需求，仍需進(jìn)一步研究相適應(yīng)的打磨技術(shù)和裝備，摸索更高效的打磨作業(yè)模式和工藝。