摘要：針對(duì)蘭張高鐵鋪設(shè)鋼軌及道岔的類型，結(jié)合高速鐵路鋼軌打磨的相關(guān)要求，對(duì)全線道岔進(jìn)行全覆蓋調(diào)查，利用輪軌匹配原理設(shè)計(jì)了蘭張高鐵道岔鋼軌預(yù)打磨目標(biāo)廓形，并根據(jù)工程實(shí)際特點(diǎn)提出了合理有效的道岔鋼軌預(yù)打磨方法和鋼軌廓形打磨具體施工方案。在施工中嚴(yán)格卡控安全風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整施工方案。通過廓形打磨改善了輪軌接觸關(guān)系，提高了列車運(yùn)行品質(zhì)，為蘭張高鐵順利聯(lián)調(diào)聯(lián)試及高質(zhì)量開通運(yùn)營打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高鐵；道岔；鋼軌；廓形打磨

作者簡介：馮志文，男，工程師。

高鐵新線開通前對(duì)其鋼軌進(jìn)行預(yù)打磨，可以去除鋼軌表面脫碳層，消除焊縫不平順和運(yùn)輸、施工過程中產(chǎn)生的初始缺陷，從而縮短輪軌磨合期，延長輪軌使用壽命，是一道必須進(jìn)行的工序。鋼軌預(yù)打磨施工一般安排在線路精調(diào)或精搗之后。

1線路概況及打磨前鋼軌狀態(tài)

1.1線路基本概況

蘭張高鐵設(shè)計(jì)速度為250 km/h，正線主要鋪設(shè)有砟軌道，道岔區(qū)正線鋪設(shè)有砟軌道，一次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路。正線軌道采用100 m定尺長、U71MnG無螺栓孔60N新鋼軌，正線道岔主要采用60 kg/m鋼軌18號(hào)有砟道岔，設(shè)計(jì)圖號(hào)為客專線（08）016，道岔未設(shè)置軌底坡。

1.2打磨前鋼軌狀態(tài)分析

通過線路調(diào)查發(fā)現(xiàn)岔區(qū)60 km/h鋼軌接觸光帶偏內(nèi)，新鋪設(shè)的鋼軌在建設(shè)過程中產(chǎn)生劃傷、鉻傷、擦傷等，打磨前鋼軌狀態(tài)如圖1所示，部分焊接接頭差數(shù)超標(biāo)。通過初始廓形采集分析，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)段初始廓形與目標(biāo)廓形差異較大，初始廓形左右股差異較大，打磨前鋼軌廓形如圖2所示。根據(jù)調(diào)查，軌道已完成精搗和精調(diào)，軌旁設(shè)備無超限情況，線路兩側(cè)無火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，滿足鋼軌預(yù)打磨的基本條件。

2打磨目標(biāo)廓形設(shè)計(jì)及方案制定

2.1打磨目標(biāo)廓形設(shè)計(jì)

目前，我國速度200 km/h 及以上線路主要運(yùn)行5種動(dòng)車組，采用了5種車輪廓面，其中，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組的車輪廓面為LMB-10，CRH1動(dòng)車組的車輪廓面為 LMD，CRH2動(dòng)車組的車輪廓面為LMA，CRH3動(dòng)車組的車輪廓面為LMB，CRH5動(dòng)車組的車輪廓面為LMC。因此高速鐵路輪軌關(guān)系比較復(fù)雜，存在輪軌匹配不良的風(fēng)險(xiǎn)［1］。

根據(jù)蘭張高鐵線路基本情況、列車運(yùn)行速度、車輪踏面（LMA、LMC）、實(shí)測鋼軌廓形等情況，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)仿真軟件，對(duì)線路、岔區(qū)鋼軌進(jìn)行個(gè)性化廓形設(shè)計(jì)。鋼軌廓形在設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)了輪軌接觸力、蠕滑力、接觸斑位置等指標(biāo)的最優(yōu)化［2］，滿足蘭張高鐵車輛運(yùn)行安全性、平穩(wěn)性以及舒適性要求，且能與正線60N鋼軌平順過渡并滿足打磨量最小原則。蘭張高鐵道岔鋼軌預(yù)打磨設(shè)計(jì)廓形如圖3所示。

2.2打磨方案制定

蘭張高鐵設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度為250 km/h，根據(jù)相關(guān)規(guī)定：新線和成段鋪設(shè)的新鋼軌應(yīng)在軌道精調(diào)或精確搗固完成后按照設(shè)計(jì)廓形進(jìn)行預(yù)打磨，鋼軌頂面打磨應(yīng)不少于0.2 mm，其中道岔打磨以保證軌頭廓形為主，打磨深度可適當(dāng)減少；運(yùn)營中的鋼軌首次打磨時(shí)，應(yīng)合理確定打磨遍數(shù)，一次打磨到位，達(dá)到設(shè)計(jì)廓形。以金屬切削量最小為原則制定鋼軌預(yù)打磨的合理設(shè)計(jì)方案，通過大量實(shí)測廓形和目標(biāo)廓形對(duì)比（圖4），結(jié)合實(shí)測廓形法向偏差（圖5），初步確定打磨切削量、打磨角度和功率等基本參數(shù)。

按照相關(guān)技術(shù)要求，確立實(shí)施全線、全站場、道岔直曲股全覆蓋打磨的總體思路，結(jié)合道岔打磨車性能、控制精度，確定本次道岔打磨思路為：采取“通打+跳打、大機(jī)+小機(jī)”的打磨模式進(jìn)行打磨。首先將岔區(qū)標(biāo)準(zhǔn)60 kg/m鋼軌打磨至接近設(shè)計(jì)廓形，然后對(duì)岔區(qū)、渡線及正線鋼軌進(jìn)行整體貫通打磨。對(duì)于廓形偏差值較大的少數(shù)位置實(shí)施跳打，必要時(shí)現(xiàn)場調(diào)整該區(qū)域打磨模式。為確保整組道岔的平順性，道岔受限區(qū)域采取小機(jī)打磨來提升廓形一致性，最終實(shí)現(xiàn)線路和道岔無縫銜接。

3作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卡控及質(zhì)量驗(yàn)收

3.1作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卡控

3.1.1打磨作業(yè)前仔細(xì)檢查線路設(shè)備及打磨車

作業(yè)前對(duì)道岔作業(yè)受限區(qū)進(jìn)行標(biāo)記，嚴(yán)格執(zhí)行一人標(biāo)記一人確認(rèn)，避免標(biāo)記錯(cuò)誤，打傷鋼軌。在標(biāo)記過程中對(duì)作業(yè)線路及道岔進(jìn)行全方位的檢查，確保設(shè)備正常，沒有影響打磨的其他設(shè)備。主要工程線線路幾何尺寸（焊接、膠接接頭技術(shù)參數(shù)）、形位和軌下基礎(chǔ)等應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，具備打磨施工條件才能進(jìn)行打磨作業(yè)。車組人員對(duì)打磨車作業(yè)裝置進(jìn)行檢查，確保打磨小車落軌正常，各部件動(dòng)作正常，磨石無裂紋且作業(yè)面平整，條件允許先在線路試打磨后，再進(jìn)行道岔打磨。

3.1.2嚴(yán)格按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)打磨，明確崗位職責(zé)

道岔打磨車對(duì)線路及道岔進(jìn)行精細(xì)化打磨時(shí)，對(duì)標(biāo)打磨、尾部盯控及停車檢查都需要操作人員保持認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度。開始打磨后，兩端操作人員需按規(guī)操作，保持高度注意力，嚴(yán)格按照標(biāo)記進(jìn)行打磨，同時(shí)嚴(yán)密監(jiān)控打磨單元工作狀況，出現(xiàn)地面標(biāo)記牌不清楚、車輛異常、尾部漏油及打磨痕跡異常等情況時(shí)按下緊急提升按鈕，及時(shí)停止作業(yè)進(jìn)行檢查。更換打磨模式后，司機(jī)與地面作業(yè)人員及時(shí)聯(lián)控，確保模式上傳正確，地面提示牌與打磨角度對(duì)應(yīng)。打磨作業(yè)時(shí)采用高限位打磨，可以最大限度避免由于設(shè)備故障等問題誤傷鋼軌；如果出現(xiàn)打傷鋼軌情況，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行打磨處理并在兩端順延，無法打磨處理的及時(shí)通知設(shè)備管理單位進(jìn)行應(yīng)急處理，防止出現(xiàn)其他行車安全問題。

3.1.3注重打磨工藝，保證打磨質(zhì)量

打磨車砂輪起落位置（接茬處）為打磨后周期性磨痕（或波磨）嚴(yán)重的地段，重新打磨或采用人工小機(jī)進(jìn)行打磨處理，提高線路平順性。道岔鋼軌打磨區(qū)域應(yīng)與兩端線路鋼軌打磨區(qū)域銜接，重疊打磨區(qū)域不得小于10 m。打磨作業(yè)過程中，應(yīng)及時(shí)檢查鋼軌廓形、切削量、粗糙度等技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際打磨情況及時(shí)調(diào)整打磨方案，確保打磨質(zhì)量滿足要求［3］。道岔打磨車打磨尖軌、可動(dòng)心軌頂面寬度小于20 mm區(qū)域時(shí)，應(yīng)控制打磨角度和打磨量，避免打傷尖軌和可動(dòng)心軌。直尖軌廓形及組合部分廓形，應(yīng)按設(shè)計(jì)廓形正公差控制，以免打磨過量出現(xiàn)直尖軌非工作邊水平裂紋及晃車等問題。岔區(qū)內(nèi)60 kg/m道岔鋼軌與岔區(qū)外60N線路鋼軌過渡區(qū)段銜接應(yīng)注意：岔磨車在接茬處變換打磨模式進(jìn)行鋼軌打磨作業(yè)，砂輪起落位置應(yīng)控制在岔內(nèi)，60 kg/m道岔鋼軌應(yīng)按設(shè)計(jì)廓形負(fù)偏差控制，以便與岔外60N線路鋼軌平緩過渡；可通過人工小機(jī)打磨處理接茬位置，確保廓形偏差滿足要求，并做好順坡處理。作業(yè)后對(duì)作業(yè)區(qū)段全覆蓋檢查、驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。

3.2打磨質(zhì)量驗(yàn)收

打磨后驗(yàn)收的檢測項(xiàng)目及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國鐵集團(tuán)發(fā)布的《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》（Q/CR 681—2018）及相關(guān)管理辦法的規(guī)定。廓形質(zhì)量驗(yàn)收采用普速鐵路規(guī)定的鋼軌廓形打磨質(zhì)量指數(shù)（grinding quality index，簡稱GQI），GQI用于評(píng)價(jià)打磨后的鋼軌廓形與設(shè)計(jì)廓形的貼合情況，貼合度越好GQI越高，滿分為100，具體實(shí)施時(shí)應(yīng)采用智能鋼軌廓形打磨驗(yàn)收系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收［4］。采用GQI評(píng)分法可對(duì)打磨的廓形進(jìn)行量化評(píng)價(jià)（圖6），在作業(yè)中可根據(jù)GQI分?jǐn)?shù)和廓形的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整打磨方案，作業(yè)中按照規(guī)定對(duì)各測量點(diǎn)及時(shí)分析比對(duì)，有助于提升打磨質(zhì)量，從而達(dá)到精細(xì)化打磨的目的。

蘭張高鐵打磨后道岔鋼軌GQI整體優(yōu)良，打磨后各測點(diǎn)平均GQI為94.5分。除了打磨廓形外，根據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)打磨粗糙度、打磨光帶等其他項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收。軌面粗糙度測點(diǎn)均小于10 μm，平均值為4.3 μm，符合驗(yàn)收要求，岔區(qū)及道岔緩沖區(qū)光帶分布位置及寬度合理，軌面無連續(xù)發(fā)藍(lán)帶，無明顯周期性磨痕，打磨后鋼軌面驗(yàn)收如圖7所示。打磨深度對(duì)比分析如圖8所示，軌頂預(yù)打磨深度原則不小于0.2 mm。

3.3打磨質(zhì)量及列車運(yùn)行品質(zhì)跟蹤調(diào)查

打磨施工結(jié)束后還要對(duì)作業(yè)區(qū)段進(jìn)行周期性觀察、檢測，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)處理，保證輪軌關(guān)系和諧、車輛運(yùn)行平穩(wěn)。

通過打磨后一個(gè)月的觀測發(fā)現(xiàn)，道岔鋼軌表面輪軌接觸光帶基本保持在20～25 mm，如圖9所示，滿足光帶寬度要求。光帶位置居中，光帶與非光帶邊界清晰，軌面未產(chǎn)生雙光帶麻點(diǎn)等病害。

蘭張高鐵蘭武段開通后國鐵集團(tuán)對(duì)其上下行進(jìn)行檢測：下行檢測里程為K63+271～K256+987，無一級(jí)及以上偏差，每千米平均TQI為2.2 mm；上行檢測里程為K63+271～K256+987，無一級(jí)及以上偏差，平均TQI為2.28 mm。對(duì)作業(yè)道岔GQI再次取樣檢測、比對(duì)，與打磨前相比有大幅提升，如圖10所示，達(dá)到優(yōu)良狀態(tài)。

4結(jié)語

鋼軌預(yù)打磨施工是集人、機(jī)、料、法等環(huán)節(jié)的綜合活動(dòng)，在打磨作業(yè)中要明確作業(yè)目的、準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)、周密制定施工組織方案、嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)控作業(yè)質(zhì)量、綜合研判作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，并綜合上述因素制定合理打磨策略。蘭張高鐵預(yù)打磨總體上采用“通打+跳打、大機(jī)+小機(jī)、線路+道岔”全方位、全覆蓋的打磨思路，使高鐵線路開通前的預(yù)打磨施工標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了更高的水平；在作業(yè)過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)驗(yàn)收，靈活調(diào)整打磨方案，保證了打磨質(zhì)量，提高了作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)

［1］田常海.我國高速鐵路鋼軌和道岔打磨技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐［J］.中國鐵路， 2017（11）：15-23.

［2］王軍平.個(gè)性化鋼軌廓形打磨技術(shù)在高速鐵路上的應(yīng)用［J］.鐵道建筑， 2018， 58（5）： 120-123.

［3］中國國家鐵路集團(tuán)有限公司工電部.鋼軌打磨手冊(cè)［M］.北京：中國鐵道出版社有限公司，2020.

［4］王軍平， 趙向東.高速鐵路鋼軌廓形質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究［J］.鐵路采購與物流， 2021， 16（12）：25-28.