高速铁路钢轨修理技术探讨与分析

王雄飞

（北京高铁工务段，河北 石家庄 050000）

钢轨是钢道结构中最重要的一部分， 钢轨通过摩擦粘着力引导着车轮的运行，车辆荷重直接通过车轮承受，并将之传递到轨枕上。 钢轨是直接体现轨道不平顺与稳定性的部件。

1 钢轨的伤损

因为产品的质量、设计错误、施工误差及车辆荷载、蛇行、速度等轮轨作用所引发的轨道规定尺寸的变化， 最后反映成为钢轨上的不平顺。 钢轨的损伤表现为波磨、侧磨、毛边、压陷等。 短波磨可能是车轮踏面损伤所引发，长波磨则是因为轨道不平顺，侧磨是由车辆转弯时的向心力作用引发， 毛边则多发生在曲线的内轨，是车辆横移时轮轨横向力的拉扯所至，压陷是车辆在蛇行横移时轮轨横向的接触过少从而导致接触性的疲劳。 从维修和保养方面分类又可以分为应该维修的钢轨伤损和不属保养的钢轨伤损。

2 国外钢轨修理的经验

2.1日本的钢轨修理

日本的新干线实行的是钢轨踏面管理的方式， 采用这种管理方式的目的：一是降低噪音和振动，减少轮重的变化；二是为了防止高速运行中产生的钢轨表面的伤损向纵深方向发展。

钢轨的打磨可分为周期性打磨和长钢轨焊接部位的打磨。钢轨焊接部位的打磨有三个标准：钢轨踏面连续测定，不平顺值要在0.5mm 以上；经轨检车检测轴箱的振动加速度在10g 以上；钢轨踏面不连续性的测定，不平顺值在+0.6mm 或者—0.4mm 以上。 周期性打磨则根据环境影响而定： 在对环境影响很重的区段，应在通过总重约3 000 万吨时打磨一遍；在一般的区域，通过总重量约6 000-8 000 万吨时打磨一遍即可。

2.2 法国的钢轨修理

法国高铁把轨面的状态管理当做养护管理的重要内容，通过科学合理的轨道养护维修管理及机械化轨道维修， 法国高铁轨道的维修作业基本稳定在三年左右。 由于法国高铁采用的是有碴轨道，道碴在溅起后会引起钢轨表面剥离现象，尤其是在冬季结冰掉落之后，情况变得更为严重，此时更需要进行钢轨的打磨。法国高铁对轨面短波的不平顺制定了非常严格的标准。就法国高铁来讲，轨道的累计承重可达5 亿吨。

3 我国高铁钢轨修理技术的探讨与分析

从国外不同的渠道获得的关于钢轨打磨的信息看起来有些杂乱， 这都是由各个国家条件不同而决定的。 从工作周期方面讲，我国的平均周期是二年，德国却是四年。日本的预防性打磨要求要磨掉0.5mm-0.1mm， 而我国正如卢祖文教授所指出的那样，波深在0.5mm 以下者，全部消除。 就我国的高速铁路建设而言，不能不提高要求。 我们国家没有高铁运行的经验，也没有高速状态中轮轨关系钢轨受损伤的实验数据。 但我们仍然可以从铁路车辆技术人员的研究成果里，来推断出一些有共性的内容。

3.1 理论探讨

从理论上讲，钢轨及车轮在运动的状态下属于线接触，分析这种应力下材料的表面接触强度对维修来讲是必须的。 轮轨的关系表明：自由滑动时，表面主要是轻微的划伤和压痕，运动与压痕方向一致。 接触材料的表面受到高摩擦力的作用时，材料表面产生塑性的流动。 经过大量的分析和研究证明，表面摩擦力是决定材料表面是否剥离的主要原因， 会导致表面裂纹的形成与扩散。

根据轮轨的关系可以看出，防止车轮的滑动，对车轮进行修理，对钢轨进行周期性打磨，改正轮轨间的接触状态是改善和防止裂纹产生、扩散的有效措施。

3.2 打磨作业的分析

钢轨的打磨有三个原则： 根据城市环保的要求， 控制住噪音；根据曲线的半径，制动区间，桥、路过渡段，焊接接头等情况，控制住伤轨；根据列出的车轴重、列出对数、速度，控制住轮轨接触的疲劳度； 分别计算出线路区间打磨作业的需要。 我国的京沪、哈大、武广三条设计线路中的主要高速或者客运专线的年输送量都在7 000-8 000 万人次，如果按车辆轴重为17 吨计，单线的年累积通过吨位在3 000-7 000 万吨。车辆的轴重是大于日本的，年累积通过的吨位却远远大于欧洲的高铁。

3.3 打磨作业工作周期

通过资料研究， 德国的周期性钢轨打磨为4年一次， 法国TGV 东南线的周期性钢轨打磨约4-5年为一个周期。日本是我国的邻国，铁路沿线的地貌、地质和气候与我国非常相似，客流量很大，但是车辆的轴重较轻，通过一亿吨之后打磨是对高速铁路线的规定。 对于我国来说，日本的参考性要大一点。

3.4 打磨设备

目前的钢轨打磨设备共有三种： 一种是48 头或96 头砂轮的打磨列车；一种是铣磨列车，又分为单铣头和双铣头；另一种是滑靴式打磨车。

4 结语

根据国内外钢轨的维修经验， 打磨是改善轮轨间的接触状态，防止、改善裂纹产生和扩展，减小钢轨维修工作量的有效方法。 若发生伤轨的情况，则必须打磨，而且打磨的次数越多越好。预防性打磨，宜在5 000-1 000 万吨运量的时候打磨一次，而且打磨车在无伤区域的速度可以稍高，打磨程度宜浅。

[1]张银花，周清跃，陈朝阳，刘丰收.中国高速铁路用钢轨的质量现状及分析[J].钢铁，2011（12）.

[2]周清跃，田常海，张银花，刘丰收，陈朝阳，俞喆.高速铁路钢轨打磨关键技术研究[J].中国铁道科学，2012（02）.