铁路钢轨打磨技术及其应用

赵鑫岩

摘 要：钢轨打磨技术是钢轨养护维修中常用的修复技术之一，该技术的应用对于改善钢轨病害，提高铁路运输的安全性具有重要意义。本文将对钢轨打磨技术的相关内容进行介绍，并对该技术的应用进行了实例说明。

关键词：钢轨；打磨技术；策略；应用

1 概述

我国铁路钢轨在运行过程中受到的损伤越来越严重，已经出现了轨面剥离、轨头压馈、裂纹、波浪型磨损等多种故障，给铁路运行车辆的安全造成严重威胁。为保证铁路运行的安全性，需要加强对钢轨的维修和养护。钢轨打磨技术是铁路工务部门常用的一种修护技术，能对轨面伤损进行有效修护，延长了钢轨的使用寿命，确保了铁路车辆行车安全。

2 钢轨打磨技术

2.1 原理介绍 钢轨打磨是利用砂轮、铣刀、刨刀、砂带等打磨工具对钢轨顶部进行磨削，以清除钢轨表面缺陷和病害的一种修护技术，其打磨原理如图1所示，n为转速，v为前进速度，F为砂轮竖直方向的受力。打磨时，砂轮在压力的作用下与钢轨接触，砂轮端面磨粒与钢轨表面充分接触，旋转时对钢轨表面进行去除，以完成打磨目标。在打磨过程中，砂轮与钢轨的接触面积、去除率、压力等参数会对打磨效率和精度产生影响。

2.2 技术分类 打磨技术按照目的和磨削量可分为三种，修复性打磨、预防性打磨和曲线轨头非对称打磨。修复性打磨也可成为表面打磨，主要是对已经发生磨损，存在缺陷的钢轨进行打磨；预防性打磨则是对使用中的钢轨进行定期打磨，以消除潜在隐患对钢轨的威胁；非对称打磨的主要作用是为车轮和钢轨建立合适的相对位置，减少车轮边与钢轨边之间的作用力，降低车轮边缘的磨损。打磨时应先确定轮对两侧车轮的滚动半径差，打磨主要是增大二者之间的差值，从而提高轮的自行转向能力，使车辆能够顺利通过轨道弯曲部分。若按照打磨方式可分为包络式打磨和轮廓式打磨，前者是砂轮端面沿钢轨截面布置打磨作业，一般打磨作业速度较低，在预防性打磨作业中切削能力发挥较为困难，主要用于修复性打磨；后者是利用砂轮的仿形轮廓进行打磨作业，速度为包络式的五倍以上，打磨效率为包络式的三倍以上，非常适合于行车密集线路的预防性打磨作业。两种打磨方式各有特点，在实际修复作业中可更加实际需要选择不同的打磨方式，或两种打磨方式交替使用。

2.3 打磨策略 钢轨维护时，按照维护需求和经济效益选择钢轨打磨方式被称为打磨策略。如修复性打磨需要去除大量钢轨表面金属材料（平均厚度为1.0-1.5mm）以达到消除病害目的，预防性打磨则是去除少量的钢轨表面金属材料（平均厚度为0.1-0.2mm）达到消除隐患的目的，预防性打磨周期较短，需要提高钢轨打磨效率。从短期经济利益上来说，预防性打磨显然要优于修复性打磨，因此，高速或者重载铁路钢轨逐渐以预防性打磨为主，将病害消除在萌芽状态，将事后修复变为主动预防，确保了行车的安全性；但从长远利益来说，预防性打磨周期短，增加了钢轨线路的维护成本，预防性打磨对铁路运营成本的影响需要进一步研究，相关部门在制定打磨策略时，也应将短期利益和长远利益相结合，制定科学、合理的打磨策略。

3 打磨技术的应用

3.1 钢轨病害情况 以我局某段钢轨为例，该路段主要的病害有波磨、轨面疲劳裂纹、焊缝凹陷等。波磨病害波长在30-80mm范围内，最大波磨值达到了0.7mm，波磨对轨道的平整度影响较大，危及行车安全；部分钢轨地段的表面细微裂纹发展成为连续凹坑，导致少数轨枕出现碎块。

3.2 打磨技术实施 ①打磨作业制定。钢轨病害较为严重，此次作业属于修复性打磨；打磨工具采用RGH10C型钢轨打磨车，车速定位6-8km/h，功率为75-80%，打磨砂轮角度根据实际情况进行适当调整；打磨顺序为先打磨外侧，再打磨内侧和顶面，最后恢复钢轨廓形。打磨次數以裂纹深度与每次磨削量的比值为准，若病害为焊接凹陷，则应适当增加打磨次数，因为每次打磨磨削量会逐渐减小。②技术分析和防护措施。此次打磨路段高架线线路小半径曲线处设置了轨道防护，护轨与钢轨作业之间的距离较短，且护轨要高于轨道面，这就增加了打磨难度。打磨时需要对砂轮进行细微调整，以确保打磨砂轮能在不同打磨模式下都能避开护轨，保护护轨的安全。为减少车轮对钢轨接头处的冲击，作业组设计并使用了减振接头夹板，夹板高于轨面，因此打磨车遇到减振夹板就需要采用跳越式打磨，这种打磨方式对作业人员的技术要求较高，是需要格外注意的。铁路钢轨所处地段涉及多种电气设备和电缆，打磨时产生的火星容易飞溅，导致设备或电缆受损。为保护设备和电缆，在施工前需要对打磨路段进行排查，对易燃、易爆物进行清理或保护措施，确保安全施工。③打磨效果。对本次打磨作业进行全程监督记录，发现波磨值小于0.8mm时，其消除效果较好，反之则消除难度大，消除效果不理想，会残留一定的波磨。当波磨长度为300mm，行车速度控制在60km/h，波磨值自1.75mm下降到0.4mm，轮轨间动力系数降低，轮轨力得到明显改善。打磨后，经列车添乘检验，列车通过时跳动现象明显减弱，噪声降低到标准值以下，列车运行的安全性和稳定性得到了明显提升。

3.3 应用评价 钢轨在各类病害发生之初，就应该及时采取措施。打磨技术虽然无法对深度病害进行彻底消除，但合理的利用能有效减缓轨道病害，提高行车的安全性。

4 结语

本文对钢轨打磨的工作原理、技术分类、打磨策略及应用进行了简单介绍，通过实践应用可知，打磨技术在修复钢轨病害方面具有积极作用。在打磨时，应根据病害情况和经济情况，制定科学的打磨策略，选择合适的打磨方式，在确保行车安全的基础上，将钢轨养护工作的成本降到最低。

参考文献：

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