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科学组织线路打磨提高线路设备质量铁路运输是以轮轨接触为基础的运输系统,钢轨在其中扮演了重要的角色。由于其上要支撑相当大的重量,无可避免的会出现各种损耗和破坏。而钢轨打磨是一种对钢轨进行维护的重要手段。通过对钢轨进行科学打磨,不仅能恢复钢轨的断面形状,还能有目的的改变其形状,达到预防钢轨伤损的发生与发展、改善轮轨接触性能的目的。钢轨打磨主要是通过打磨机械或打磨列车对钢轨头部滚动表面的打磨，以消除钢轨表面不平顺、轨头表面缺陷及将轨头轮廓恢复到原始设计要求，从而实现减缓钢轨表面缺陷的发展、提高钢轨表面平滑度，进一步达到改善旅客乘车舒适度、降低轮/轨噪音、延长钢轨使用寿命的目的。因此,钢轨打磨是控制线路维修成本，改善轮轨关系的最有效方法。也是提高线路设备质量和减少线路维修工作量的最佳方法。但钢轨在什么状态进行打磨，打磨到什么程度，打磨周期如何控制，打磨前应作那些准备工作等问题如何解决需要进行摸索探讨。一、分析钢轨病害的形成及影响我段在线路设备病害整治中，逐渐意识到钢轨病害对行车的影响较大，在旧轨地段便携仪发生报警峰值较大时，现场基本都存在钢轨病害。通过对钢轨病害造成的线路晃车进行整修，在对我段大机打磨的线路进行整修观察记录。并通过线路动态添乘进行数据对比，分析钢轨顶面病害产生大致分为三个过程。病害初期是新钢轨在上线后。轨面光带过窄（且靠内侧），轮轨接触应力集中产生轮轨接触轻微疲劳纹。第二个过程。钢轨轻微疲劳纹诱发钢轨内侧波磨，磨耗的波长与平均速度和轨道共振频率相关，轨道几何不规则是波磨产生的关键。第三个过程。钢轨波磨严重，列车蛇形运动失稳，轮缘冲击钢轨作用边形成侧磨。通过对钢轨病害整修的不断摸索，我段发现主要是钢轨产生了局部的轨面磨耗现象（在钢轨作用边起20mm左右的轨顶面磨耗现象，长度在3-5m间，且该磨耗易对角产生），在直线地段当列车轮对行驶至此处时，轮轨相互稳定角缺失，造成车轮轮径左右偏差过大，在列车高速行驶时导致蛇形运动失稳，形成晃车并在列车重力及横行粘着力的作用下产生轨面鱼鳞状裂纹（如图1-1）。图1-1二、钢轨打磨程度如何控制钢轨打磨程度如何控制问题，首先我们要明确钢轨打磨的目的；需解决的主要问题；如何改善轮轨接触关系等方面上进行考虑。一要考虑钢轨材质，对钢轨材质较软的区段应减少打磨遍数，重点打磨轨面内侧作用面（距钢轨作用边10-15mm范围）以减少钢轨肥边产生的几率。二要考虑线路运量，对线路线路运量较大的区段应加大轨面和肥边打磨的力度，重点消除轨面波磨现象，打磨后应使光带居中，轨面光带应不低于35mm宽以减少打磨作业后轨面波磨产生的几率。三要考虑轮轨接触疲劳的消除，对线上钢轨轮轨接触疲劳造成轨面鱼鳞纹严重的要增加打磨遍数（如图2-1），并轨距轨面鱼鳞纹的位置改变打磨角度，打磨后轨面轮廓尽量接近设计轮廓。四要考虑轮轨接触噪声，对轮轨接触噪声明显的地段，在打磨前应检查轨面焊缝矢度、钢轨轨面擦伤等问题，对焊缝矢度超限较大处所（0.8mm以上）应提前进行人工打磨，对轨面擦伤等病害在打磨前应进行焊补或更换，以提高打磨效果。打磨前后对比图2-1三、钢轨打磨的目的钢轨打磨技术的最初应用是为了控制波磨的发展，以及改善钢轨头部断面形状，满足轮/轨接触特性（即所谓的最佳断面），从而减少钢轨及车轮的磨耗率。随着钢轨打磨技术的发展和推广，越来越多的高速铁路、重载铁路和城市轨道交通都采用该项技术来延长钢轨寿命。总的来说，钢轨打磨的目的；通过修正钢轨断面形状，改善轮/轨接触关系，从而减少轮/轨接触应力和磨耗；修正/控制钢轨波磨以及低接头。这些缺陷会增加轮轨噪音、加快车辆部件和轨道部件的恶化率，甚至造成列车限速；修正/控制滚动接触疲劳缺陷。这些缺陷会增加钢轨损伤的风险，甚至降低超声波钢轨探伤的效果；修正/控制其他钢轨缺陷（如车轮滚伤、压溃、轨头垂向及纵向裂纹）；减少车轮和转向架运动的不利影响，这种情况下，会加剧钢轨磨耗和缺陷的恶化；减少噪音和振动，减少普通接头和焊接接头的垂向不平顺，控制钢轨波磨；缓和大轴重车轮作用的不利影响，改善轮/轨接触条件；减少车辆横向不稳定性（蛇行运动）。打磨的目标对打磨的策略和工序有很大的影响。四、钢轨打磨周期及时机通过对钢轨面波磨病害的分析，我段认为预防整修钢轨病害必须掌握钢轨病害发展的规律。合理制定打磨周期，并把握打磨时机。打磨周期应根据列车通过的运量，线路的基础状态，钢轨的材质区别进行。根据我段对线路打磨作业的跟踪检查，霸州至衡水间年通过总重91.5Mtkm/km时应每6个月进行钢轨预打磨一次，每两年进行钢轨修理性打磨一次，衡水至临清间年通过总重74.77Mtkm/km线路打磨后，应每年进行钢轨预打磨一次，视情况进行钢轨修理性打磨，通过打磨可保持12个月不产生因钢轨病害造成的晃车。霸州以北年通过总重38.22Mtkm/km线路可每两年进行线路打磨一次。合理的打磨周期，可避免钢轨产生严重局部波磨现象，减少轨面削切量，最大限度延长钢轨使用年限。通过对今年9月份对线路打磨的跟踪检查，发现最佳打磨时机是在新轨上线后就应进行预防性打磨，最迟应在两年之内进行打磨作业。在对08年上线新轨地段进行打磨作业时，发现钢轨上线后，新轨地段光带偏轨头中心线内侧，线路的较小病害（线路1mm单侧小高或2mm向内侧的方向）即可产生钢轨鱼鳞状波纹，进而发展为波磨轨（如图3-1）。钢轨病害的产生还可加速线路病害的扩大，造成线路晃车产生新的钢轨病害（即病害复制）。如在钢轨上线后即进行钢轨打磨，使光带外移，在轨头中心线处着力，以减少因轨头边缘受力过大而产生的塑性变形。钢轨打磨时应和线路维修大机同步进行，最好在大机作业后5日内进行打磨作业。轮轨受力图（图3-1）五、钢轨病害的调查对大机打磨钢轨病害的调查主要通过数据检测。具体方法一是对轨检车高频波的数据进行分析，轨检车高低波线上的毛刺波形经现场调查，多为轨面波型磨耗（如图4-1）。二是利用钢轨磨耗检查尺对磨耗处所进行间隔检查。其次为现场目测的方法，观察钢轨顶面有无鱼鳞状波纹现象，观察钢轨顶面的轮轨接触光带是否呈非均匀变化。通过以上方法基本可以确定钢轨病害的状态，并据此制定钢轨打磨计划，根据钢轨不同的磨耗，采用不同的打磨方式。应以最小削切量为打磨原则。轨检车图纸（图4-1）六、打磨采取的策略钢轨打磨有4种类型的策略：1）矫正性打磨（缺陷打磨），该打磨策略的主要目的是消除或减少在线钢轨的缺陷，一般采用积极打磨的工序，预先设计好打磨量（0.5mm到4-6mm之间），并且，作业间隔相对较长，通常由缺陷的严重程度来决定。矫正性打磨并不是非常经济，主要是因为需要除去钢轨表面的大量金属，还要求使用大量的打磨过程，减少了钢轨的潜在使用寿命。但是，为了确保钢轨不会在短期内失效，矫正性打磨是非常必要的，特别是在更换钢轨的预算较为紧张的时期。不过这种条件的钢轨可能会导致列车限速。2）过渡性打磨，该打磨策略是钢轨长期使用策略，目的是将矫正性打磨制度转变成预防性或者周期性的打磨制度。这种策略需要经历数次打磨周期，特别是钢轨不是很规范地养护的时候。然而，从预防性打磨或周期性打磨策略的成本效果来看，过渡性打磨是一个较好的选择，可以保证有限资源的合理利用。过渡性打磨策略的作用必须具有：a)减少某种钢轨伤损的严重性，如钢轨波磨和滚动接触疲劳；b)实现预期的钢轨断面形状，从而减少伤损的发展率；c)逐步实现最佳的钢轨断面形状。过渡性打磨移除的钢轨金属量要少于矫正性打磨，例如，打磨量在0.3mm~1.0mm之间，且每个打磨周期的钢轨打磨量均逐步减少。3）预防性打磨或周期性打磨，由于主要的钢轨表面缺陷已经被矫正性打磨或过渡性打磨所消除，接下来，就可以执行预防性打磨。这种打磨策略的目的是消除或控制钢轨表面缺陷、保证钢轨表面状态和良好的外形。通常需要移除少量金属（0.2~0.3mm），且打磨时期更为频繁或可控。预防性打磨非常经济，特别是只需要去除少量金属，减少了打磨工具的使用量，最大化地延长了钢轨的使用寿命。打磨周期依靠影响钢轨恶化率的因素：a)通过吨数；b)主要列车类型及货物类型，即静轮载和动轮载；c)钢轨类型；d)轨道特征，特别是曲线曲率、超高、钢轨支承条件；e)运营特征，特别是运行速度。4）特殊性打磨，这种打磨策略是为实现上述三种目的之外的某种特殊目的而进行的打磨。例如：a)实现特殊的钢轨断面形状，通过打磨量超过钢轨头部允许磨耗限度，从而延长钢轨短期使用寿命。例如，当轮/轨接触区接近20~30mm宽时，接触区过于集中，可以采用这种打磨策略移除车轮和钢轨的相应金属量，并打磨钢轨轨距内侧面。钢轨打磨量必须与通过线路的主要列车车轮断面相配合。b)实现特殊的钢轨断面形状从而减少车轮悬空的概率。经过这种打磨策略，为了将钢轨接触区沿车轮踏面横移，可以沿着轨道线路的方向将钢轨断面形状进行变化。如轮轨接触区宽度为20~30mm，经过数公里后，轮轨接触区可能从钢轨头部中间移至靠近轨距内侧面。c)实现一个非常平滑的钢轨接触表面，从而减少轮轨接触区噪音的发生。这种打磨策略在高速线路和城市轨道交通线路上的应用越来越普遍。经过特殊打磨工序，钢轨表面的粗糙度少于12.5μmRA，但最好的钢轨表面粗糙度是4~6μmRA，这时的最大钢轨打磨宽度为4~6mm。这种作业情况下，钢轨类型尤为重要，因为对于低硬度的钢轨，打磨的效果很快会被车轮所清除，而高硬度的钢轨，打磨效果会保持相当长的一段时间（图6-1）。线路钢轨打磨后的断面图（图6-1）七、打磨的技术要求钢轨打磨主要是改善轮轨关系，通过对因钢轨病害造成的线路晃车进行整修时，发现对行车影响较大的为钢轨顶面轻微不均匀磨耗。为此大机打磨线路时，利用白色自喷漆喷涂轨面，观察快速旅客列车车轮辗压的光带来选择确定最佳打磨方式。直线区段采用对称性打磨。首先消除钢轨顶面凸凹不平顺（即；轨面波磨），其次加大钢轨顶面内侧的打磨量使钢轨顶面形成1:20的斜度，使轮轨接触后在钢轨顶面中部形成25—30mm宽的光带（光带内侧距作用边20mm为宜），消除轨顶角处轮轨接触的几率，使两股钢轨车轮的滚动直径接近相等，从而进一步减缓列车的“蛇行运动”。曲线地段采用非对称性打磨，轮轨接触带稍向钢轨内侧偏移，外轨消除轨顶角处轮轨间接触。内轨则在外侧打磨，使车轮在钢轨中心部分着力。打磨后轨顶面中心有25-30mm宽凸面，在离心力的作用下轮对滚动直径差尽可能增大，以提高优过曲线性能（如图7-1）。曲线打磨分析（图7-1）八、打磨方案制定经过前期调查确定打磨区段后，就要进行打磨方案制定。大机打磨方案制定时，工务段应会同线路车间与工务机械段相关人员，根据前期调查的钢轨磨耗、鱼鳞纹深度、轨头肥边、焊缝矢度等现场情况，共同商议确定。对特大桥等桥上安装护轨不易拆除的，可利用道岔打磨车和线路打磨车联合作业的方式，解决线路打磨车无法实施负角度打磨的问题。根据各区段的具体情况决定钢轨打磨的遍数、重点打磨的部位，明确打磨后车轮在轨面的着力位置等，以便进行打磨后的质量检查。方案制定时还应考虑，施工前的准备工作，为了确保打磨效果，打磨前应拆除影响打磨的鼓包夹板和不再安设护轨的桥梁废弃护轨螺栓。对道口等需点内外拆除的制定具体措施提前拆除。九、打磨过程控制线路打磨过程中应跟据事前制定的打磨方案，对打磨参数、打磨遍数、打磨重点部位进行重点控制，跟机监控人员应分别在车上和车下进行质量监控。车下人员应按事前指定的方案，检查是否打磨部位正确，打磨削切量合理，并经常将情况反馈给车上监控人员。车上监控人员应监控好打磨角度是否按计划进行，打磨速度是否合理。启停车时是否进行退行顺撬，并经常与车下人员联系，将情况反映给操作人员。跟机人员还要密切注意打磨后有无着火点，一旦发现着火，跟机人员立即下车组织灭火。十、打磨效果分析1、通过钢轨打磨作业的实施，钢轨横向振幅明显减小。通过对京九线打磨地段的分析，下行K125～K145使用动态添乘仪添乘速度为160km/h的直达列车通过线路分析打磨前、后的检查图幅分析（图10-1），经多处测量，对比分析，打磨后的横向振幅较打磨前得到大幅度降低，报警数量明显减少，平均减