铁路线路施工中钢轨打磨技术研究

李晨升

摘  要：铁路运输是现阶段物资运输、出行重要的交通运输方式，该方式比较安全，成本低。在新技术支持下铁路运输也进入高科技发展，高铁运输时速非常高，这需铁路钢轨的支撑。钢轨需承受列车等施加的压力，同时也要保证列车能以最小阻力让列车高速而顺畅的前行，这就是钢轨打磨技术的有效使用。钢轨打磨技术能够提高铁轨运输效率，延长钢轨使用寿命，因此本文结合铁路线路施工中的钢轨打磨技术，分析该技术的运用与钢轨建设发展。

关键词：铁路;线路施工;钢轨;打磨的技术

现代化经济建设发展速度越来越快，铁路线交通运输建设越发完善，铁路线路建设能提升整体线路运行安全，铁路建设是交通网络建设中的重要部分。交通网中需协调好铁路建设内容，钢轨打磨技术运用之前要对技术进行专门分析，如此才可以在技术运用中保证交通运输安全，将整体钢轨施工质量提升起来，从而提升钢轨质量，协调施工管理，提升铁路交通运输安全，建设意义重大。

1.钢轨打磨技术的研究背景

铁路运输系统中钢轨使用寿命由磨耗、滚动接触疲劳来决定，要延长钢轨使用寿命需考虑钢轨制造、养护两个方面。具体起来讲生产高质量钢轨，有效润滑轨道界面，对钢轨断面进行科学合理打磨，这是线路养护的重要手段。我國的钢轨打磨设备主要依靠进口，1989年我国引进第一台钢轨打磨设备，整体上来看钢轨维修设备水平与打磨技术远远落后发达国家。钢轨打磨技术的运用能预防钢轨波磨、控制接触疲劳、裂缝拓展、磨耗等，提高钢轨质量，实际运用中可以获得极大的效益，主要体现在：①打磨技术消除轨道不平顺而减少轮轨间的振动，提高轨道的稳定性以及降低线路与机车的运行维护运用;②打磨技术与钢轨涂油相结合来延长钢轨寿命，可延长50～300%;③改善轮轨粘着来减少滚动阻力，保证行车的安全;④降低了铁路线运输产生的噪声与振动来提高旅客的舒适度[1]。据统计，2020年铁道统计，全国旅客发送量为22.03亿人， 国家铁路21.67亿人，全国铁路旅客周转量完成8266.19亿人公里。

在货物运输方面，全国铁路货运总量发送量为45.52亿吨，国家铁路35.81亿吨，全国铁路货运总量周转完成30514.46亿吨，货运数量如下：

铁路运行速度、运输量不断增加，对铁路系统有更高要求，高速重载线路投入运营之后钢轨出现各种损伤现象，比如钢轨波浪形磨耗、轨面擦伤和剥离、轨侧磨损、轨头压溃等，铁路运输发展速度非常快，出现损伤之后故障发生也非常快，影响了线路运输的效益与寿命，要延长钢轨使用寿命就需要重视对钢轨的维护，避免出现损伤造成线路恶化，从而保证行车的安全与舒适。

2.对打磨技术研究

2.1打磨技术原理

其一，轮轨接触几何关系。轮轨滚动接触是机车的独特特征，在钢轨的轮对滚动接触过程中产生荷载、导向等作用，之间呈现动态关系，在动态作用下直接影响到列车的行车安全，进而影响到轮轨系统的经济性。轮轨滚动接触是一个复杂问题，与表面状态、材质、相对运动状态等因素相关，与车轮与钢轨几何相关。其二，轮轨接触应力关系，在轮轨垂向作用下车轮与钢轨材料在接触位置发生变形而形成接触区域，研究上人们也将其成为接触斑，接触斑面积越大，应力越小。因此在打磨的时候可以考虑通过增加接触斑点的面积来减少接触应力，从而缓解接触疲劳。其三，钢轨蠕滑关系，这是指在有弹性的钢质车轮在有弹性的钢轨上滚动，两者之间产生的复杂物理现象，即“连滚带滑”的现象，这种一种微观物理现象，轮轨之间细小的滑动都会导致蠕滑现象出现。根据钢轨材料的磨耗原理，接触区域内的有黏着区、滑动区，滑动区内钢轨材料存在磨耗现象。

2.2打磨方式

钢轨打磨技术使用存在不同，因此打磨方式上面也存在极大差异，按照这种方式将打磨技术运用在轨道管理中，施工技术的运用也有不同的表现。如预防性打磨技术的落实是在钢轨出现缺陷之前，通过技术打磨来提高打磨操作，让打磨技术在运用中控制好细节，提高施工效率，为保证线路运行质量而提供保证，保障钢轨的运行安全。预防性打磨速度非常快， 比如96头车的预防性打磨速度控制在12KM/h中，打磨深度为0.3mm，钢轨打磨轮廓面角度为-60°～20°之间。钢轨预打磨也是预防性打磨技术，打磨作业在钢轨铺设施工结束后的15天后进行，时间约束主要是为避免影响施工作业进展，避免钢轨病害的出现。预防性打磨属于轻快型，而修理性打磨速度则比较慢。仍旧以上述车为例，一般速度控制在10M/h中，修理性打磨反复进行，一般打磨次数为3～5遍，根据病害情况适当增加打磨情况[2]。

2.3打磨要求

钢轨打磨中需明确打磨技术的运用，这样才可以按照对应的要求适当进行施工工序管理，借助这种形式提升整体钢轨打磨技术的运用质量，确保钢轨打磨技术的合理运用。一方面钢轨打磨技术中需要将钢轨周边存在的易燃性物质清除、杂质扫除，防止打磨中摩擦出火花造成易燃失火现象，施工现场可以安排防火人员预防意外事故，携带必要的防火工具、通信设备;其次是钢轨打磨之前应固定线路，进口线路部件;其三在施工管理中需要做好技术交底，提前交代好次日所需要打磨地段，得到详细线路调查资料，重点是曲线地段钢轨、波磨地段、擦伤地段的详细的情况、线路情况，得到钢轨路段擦伤情况和线路运行情况，为编写打磨流程确定打磨数量来提供科学合理发展。

2.4打磨要点与验收

打磨之前需要做好前期准备工作，将危险物品放置在更远地方，钢轨打磨会产生较高的温度，避免出现爆炸、起火现象。第二是要固定好铁路轨道，保证钢轨面打磨顺利进行。打磨之前需要将钢轨护轨拆除后，让钢轨露出表面;结合方案将出现损坏部分进行标记，方便后期打磨修复。打磨的时候所有轨道接触面都应进行重点打磨处理，尤其轨距角位置。根据损坏标记进行重复打磨，根据轨道磨损情况来安排打磨次数，保证钢轨的使用质量，最后一次打磨使用经济打磨的处理，提高打磨效果以及延长钢轨使用寿命。钢轨平直度检查、验收工作利用专门的波磨尺或者是检测系统;轨距角轨廓质量、打磨角度的检查都应使用便携式轮廓检测仪、检测系统来管理。检查打磨廓面是否满足设计需求;检查车轮行驶光带宽度是否严格居中等，借助轨头廓面模板。打磨需要遵守一定标准。

3.铁路线路打磨技术与装备运用研究现状

3.1 砂轮端面打磨技术

砂轮端面打磨技术适用范围非常广，技术原理是多个打磨砂轮沿钢轨纵向排列，以不同的摆角沿钢轨横向分布，每个摆角对应一个钢轨轮廓打磨角度，在砂轮断面接触钢轨轮廓位置形成的切线与空间水平方向的夹角即是摆角。在钢轨上，砂轮或纵向或横向分布，通过电机设备或者液压马达驱动高速宣传，同时打磨设备在给定速度的基础上沿着钢轨前进，在打磨压力的作用下砂轮断面磨粒侵入钢轨表层形成相对运动打磨钢轨表面，实现对钢轨的包络式打磨。国内外学者对该技术的运用进行了深入研究，该技术的运用打破传统钢轨打磨中重视钢轨表面损伤局限性，轮廓型打磨的方式能显著改善轮轨接触关系。钢轨打磨技术的运用不仅可以去除表面损伤，也可以减缓钢轨的内部疲劳。

3.2砂輪周面打磨技术

砂轮周面打磨技术是使用砂轮的圆周面作为工作面去除钢轨表面材料，砂轮端面打磨能够通过沿着钢轨横向与纵向布置的多个砂轮组合实现轮廓打磨，而打磨精度由直线段逼近钢轨轮廓的曲线精度来决定，同时可以获得钢轨表面多个平面、棱线。在打磨中砂轮周面打磨既可以按照砂轮端面包络式打磨，也可以将外圆周面根据钢轨轮廓制定成曲面以分段或者整体仿形的方式实现打磨，可以获得比较光滑的钢轨表面。现阶段的发展中，由意大利MECNOSERVICE公司研制生产的设备取得了理想的打磨效果，其型号是MS12S-ASG打磨车，该设备结合自动化技术得到了良好的运用，具备全电动操作控制系统、集成、噪音控制等性能，能运用在高速铁路、普速铁路等的打磨中。

3.3 砂轮高速打磨技术

砂轮高速打磨技术是利用无动力驱动专用砂轮在钢轨表面高速拖行来去除钢轨表面物质，通过施加打磨压力和给进速度实现对钢轨横向轮廓的优化，消除钢轨横向波磨，砂轮轴线需要与钢轨横向倾斜成一定角度，沿着钢轨纵向组合成相对位置，如此形成钢轨表面的打磨痕迹呈现出不同的交织网状形式。砂轮高速打磨技术作业强度由打磨压力、装备行走速度来决定可以获得固定的消磨两。由于作业速度非常快，作业期间内不用封闭线路，因此适合运用在控制接触疲劳是高速线路的预防性打磨。在当前国内外对该技术的研究并不多，仅有西南交通大学科研团队对该技术进行了深入研究，现阶段唯一的打磨装备是德国VOSSLOH公司生产的HSG型高速打磨设备。

4.打磨技术发展趋势

其一，智能化发展。在现代科技发展的背景下钢轨打磨技术发展存在新趋势，在新技术、新理论的支撑下衍生出新的内容，钢轨打磨技术逐渐实现智能化发展在现代技术支撑下变成可能[3]。比如打磨技术运用中，将技术与现代智能探照技术结合在一起，技术结合发展中能够将对应施工管理技术落实在管理中，将智能化探照技术分析，对钢表面磨损情况进行详细分析，按照区域进行对照施工，借助这种施工技术全面提高钢轨打磨技术的运用，对新时期技术运用有重要研究意义。其二，信息化集成发展。信息化发展背景下集成化必然成为趋势，这种发展趋势下钢轨打磨技术也会受到影响，为保证钢轨打磨技术发展与运用，技术发展中应针对打磨技术科学转变，将信息化技术与打磨结合在一起，促进打磨技术的集成化、柔性化发展，将信息技术整合集成化、柔性化，保证铁路运输的安全。

结语：

综上，当前铁路建设速度越来越快，在现代铁路建设中，铁路发展建设施工技术应进行专门分析，在施工之后打磨技术的运用中，应进行专门的改进与分析。钢轨打磨技术施工，通过打磨技术的运用提升铁路线路施工质量，对提升铁路钢轨建设方面的研究有重要意义，也可以在一定高程度上提高铁路线路寿命，保证线路服务质量。

参考文献：

[1]代向楠. 钢轨打磨在重载铁路养护中的实践探讨[J]. 决策探索（中）， 2020，645（03）：47-48.

[2]李抗. GMC-96x型钢轨打磨车恒速走行系统改进研究[J]. 铁路技术创新， 2020（2）：5-5.

[3]刘永乾、郭猛刚、侯银庆、张紫龙、王军平. 有砟客运专线钢轨周期性不平顺整治技术研究[J]. 中国铁路， 2020（9）：8-8.