钢轨打磨车在地铁轨道养护中的应用_王洪峻.pdf

内燃机与配件 钢轨打磨车在地铁轨道养护中的应用王洪峻（北京市地铁运营有限公司线路分公司，北京 ）摘要：钢轨打磨是近年来新兴起的一种地铁轨道养护方式，能够有效消除地铁钢轨表面疲劳层及磨耗，设计一种钢轨打磨车的应用方法。对于列车轴重轻，存在较少磨耗病害的地铁轨道，在其养护中，应用钢轨打磨车实施线路的预防性打磨。修复性打磨主要针对发生磨耗的钢轨，将钢轨打磨车的打磨周期定为 ，采用的打磨方式为单遍快速打磨。应用钢轨打磨车打磨道岔时，需要分别打磨辙叉、焊缝及接头。应用结果表明，应用该方法后，实验地铁轨道各段的钢轨平顺度都较高，同时表明粗糙度符合要求。关键词：钢轨打磨车；预防性打磨；轨廓；地铁轨道养护；打磨面宽度中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，）：，：；作者简介：王洪峻（）男，汉族，北京人，本科，助理工程师安全质量室主任，从事型机械车辆对地铁线路的养护与维修方面工作。引言在地铁钢轨的服役中，由于地铁有着巨大的牵引动力，其自身重力也较大，钢轨会受到车轮的大力、反复碾压，使其表面越来越硬，更长的服役时间后，其表面很容易产生滚动接触疲劳，使轨头表面逐渐出现细小裂纹，当裂纹进一步发展后，轨头内部也会出现裂纹，此时钢轨表面就会产生塑性变形问题，引发不同形式的钢轨磨耗。该问题的出现会对地铁行驶的安全性与平稳性造成严重影响，对地铁提升行驶速度造成限制，甚至会引发安全事故。目前比较常见的钢轨维护方式包括钢轨打磨、钢轨润滑或换轨，其中对钢轨进行打磨是国际公认的最佳地铁钢轨维护方式。在钢轨打磨时，需要使用钢轨打磨车，中国仍在探索其应用方式。基于该背景对钢轨打磨车的应用进行研究。对于该问题，目前已经有越来越多的学者投入到相关研究中，并取得了一定的研究成果。现综合以往取得的研究成果，对钢轨打磨车的应用进行更加深入地研究。地 铁 轨道养护 中 钢轨打磨 车 的 应用 方 法设计 线路预防性打磨应用对于列车轴重轻，存在较少磨耗病害的地铁轨道，在其养护中，需 要 应 用 钢 轨 打 磨 车 实 施 线 路 的 预 防 性 打磨。在预防性打磨的应用中，通常需要进行两次打磨。在第一次打磨中，主要是对钢轨的轮廓进行打磨，此时钢轨打磨车的参数设置情况如表所示。表第一次打磨的参数设置情况序号参数设置项目参数设置情况单位角度覆盖范围，打磨速度 磨头布置方式均匀布置功率设置 在第二次打磨中，主要是对钢轨的整体进行打磨。第二次打磨的参数设置情况如表所示。表第二次打磨的参数设置情况序号参数设置项目参数设置情况单位角度覆盖范围 打磨速度 磨头布置方式均匀布置功率设置 在不同情况下需要对打磨工艺进行一定调整。首先在施工前获取打磨区段钢轨的实际情况，根据轨廓情况、双股的光带设定施工方案。以实际情况为依据，分为以下几种施工情况：（）当钢轨宽度适宜、轨廓比较饱满、光带良好时，直接采用以上常规打磨模式，加强光带；DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.13.022 年第 期（）当轨廓规则、光带偏内侧、不居中时，以以上常规打磨模式为基础，对第二次打磨的方式进行优化：增加以下角度覆盖范围：，并以打磨量为依据，增加轨廓不规则区域中的钢轨打磨车磨头数量。在第二次打磨时，还需 要 降 低 打 磨 速 度，加 大 打 磨 功 率，并 增 加 磨削量；（）当轨廓规则、光带偏宽时，且偏宽处位于内侧时，需要在第一次打磨中降低打磨速度，加大打磨功率，对光带进行调整，使其居中、变窄；（）当轨廓不规则、光带偏向于外侧时，不居中，对第二次打磨方式进行优化：增加以下角度覆盖范围：，以打磨量为依据，增加磨头数量，并加大 覆盖范围内的磨头功率，向内侧调整光带；（）当轨廓规则、光带偏向于外侧时，对第二次打磨方式进行优化：增加以下角度覆盖范围：，以打磨量为依据，增加磨头数量。当抽样的轨廓存在形状不规则的问题，需要加密调查，并以光带与轨廓形状为依据对两股的实际轮轨接触关系进行综合分析，从而确定施工方案的细节。对于这种区域，需要减少或加大磨削量，以对廓型进行修正。修复性打磨应用修复性打磨主要针对发生磨耗的钢轨，将钢轨打磨车的打磨周期定为 ，采用的打磨方式为单遍快速打磨，将打磨量定为 左右。将打磨功率设定为 ，钢 轨 打 磨 车 的 打 磨 面 宽 度 设 置 情 况 如 表所示。表钢轨打磨车的打磨面宽度设置情况最大波动值（）弧半径（）打磨面宽度设置（）打磨后，可以通过下式计算表面粗糙度：（）（）式（）中指的是轨道踏面对应的半径；是指打磨面宽度。打磨 时，通 过 下 式 计 算 钢 轨 打 磨 车 相 邻 打 磨 电 机夹角：（）（）就此实现修复性打磨中钢轨打磨车的应用。道岔打磨应用应用钢轨打磨车打磨道岔时，需要分别打磨辙叉、焊缝及接头。其中 在 焊 缝 及 接 头 的 打 磨 中，首 先 需 要 打 磨 钢 轨顶面。将钢轨打磨车调整到合理的高度，也就是在两侧走行轮不离开轨面的状态下，需打磨处的最高点与磨头的接触压力合适的高度。可以根据火花的大小对该高度进行调整，调整后开始进行平磨，在平磨时尽量拉长来回走行长度，每过一段时间就进行一次测量，直到打磨平顺，也就是打磨后的断面与两侧钢轨的断面基本一致。接着打磨顶面圆弧，每次对磨头进行 的调整，直到打磨后的圆弧与两侧钢轨有着一致的廓形。在圆弧打磨中，需要注意的是钢轨与磨头接触压力尽量较小，也就是尽量轻调磨头高度，避免打伤钢轨。在焊缝及接头的打磨中，钢轨打磨车与水平面应保持垂直。接着打磨辙叉，首先处理心轨与翼轨的肥边，并恢复廓形。在该步骤中，钢轨打磨车的打磨角度为 ，并收起钢轨打磨车心轨尖端的部分，避免将心轨磨伤。接着对翼轨顶角小圆弧进行打磨，并对弯折处廓形进行精细打磨。还需要打磨翼轨顶面，其中在翼轨外侧的打磨中，钢轨打磨车需要向外倾斜 ；在翼轨内侧廓形的打磨中，由于翼轨是存在弯折的，从弯折点出发分别向两侧打磨，将每次的打磨长度定为 。每完成一段的打磨，就对磨头进行一次调整，以防打磨过度。直到翼轨内侧廓形大致恢复。在心轨顶面的打磨中，将心轨顶面打磨至心轨与翼轨的相对高度符合相关规定，使二者能够共同承受荷载。并对心轨的伤损及 断面的顺坡进行打磨。以及利用钢轨打磨车对翼轨于心轨顶面实施抛光处理，以提升辙叉顶面光洁度，防止产生微细裂纹。最后用 弦线对翼轨与心轨之间的纵向平顺度进行检测，确保检测结果满足下式：（）式（）中指的是翼轨与心轨之间的纵向平顺度；是指低塌矢度；指的是心轨降低值。在连心轨与心轨拼接缝的打磨中，将拼接缝宽度控制在 以内。地铁轨道养护测试 实验钢轨打磨车与测试线路中国地铁轨道的实际运营里程一直在增长，地铁网络越来越庞大，成为我国建设现代化社会，推进城市化发展进程的坚实基础。在地铁动力不断增长，负荷与功率也飞速增长的情况下，地铁轨道的钢轨材料面临着越来越大的考验。为实现更科学的地铁轨道养护，对设计的钢轨打磨车的应用方法进行测试。实验中的钢轨打磨车为瑞士 意大利分公司生产的钢轨打磨车，钢轨打磨车原理图具体如图所示，具体技术指标如表所示。图钢轨打磨车原理图内燃机与配件 表实验钢轨打磨车具体技术指标序号技术项目技术指标单位长宽高 重量 前轴重量 后轴重量 发动机底特律 车轮直径 最小行驶半径 最大行驶速度 最大爬坡度 利用实验钢轨打磨车对某区域的地铁轨道实施钢轨打磨，测试设计方法的钢轨打磨性能。测试中的地铁轨道总长为 ，属于长轨枕地 铁 线 路，使 用 的 是 弹 条型扣件。在打磨前首先要对钢轨廓形等进行测量。首先测试打磨后的钢轨平顺度，接着测试钢轨表面的粗糙度。其中 钢 轨 平 顺 度 的 测 量 通 过 测 量 小 车 来 实现。测量人员手推小推车，在轨道上沿纵向以 的速度行走，小车上的加速度传感器会对钢轨的纵向平顺数据进行记录，并将其输入到电脑中。通过便携式粗糙仪器测量钢轨表面粗糙度。钢轨平顺度测试结果将测试中的地铁轨道分成段，对各段的平均平顺度进行测试，测试结果如表所示。表钢轨平顺度测试结果地铁轨道段数平均平顺度（）地铁轨道段数平均平顺度（）根据表的测试结果，经过设计方法打磨后，实验地铁轨道各段的钢轨平顺度都较高，证明了设计方法能够有效实现地铁轨道的养护。钢轨表面粗糙度测试结果接着测试各段的平均表面粗糙度，测试结果如图所示。图各段的平均表面粗糙度图的测试结果表明，各段的平均表面粗糙度在 之间，均小于，说明经过设计方法打磨后，实验地铁轨道各段的表面粗糙度均符合要求，证明了设计方法有着良好的地铁轨道养护性能。结束语目前，中国已经掌握了很多地铁的关键技术，使中国地铁行业的发展越来越先进，然而在地铁轨道的维护领域，中国的技术明显比较落后，成为制约地铁行业发展的一个技术瓶颈。因此设计了一种地铁轨道养护中钢轨打磨车的应用方法，通过钢轨打磨车的应用实现了有效的地铁轨道养护，对于地铁行驶的安全性与平稳性有着积极意义。参考文献：刘永乾，王军平，徐宁，等北京地铁个性化钢轨廓形打磨技术 应 用 效 果 分 析 城 市 轨 道 交 通 研 究，（）：江万红，王显，韦凯，等基于轮轨动力响应的地铁波磨地段钢轨打磨限值研究铁道建筑，（）：许世杰，关庆华，张雄飞，等地铁车辆车轮踏面双光带形成机理分析机械工程学报，（）：叶利宾，王迦淇，肖宏基于地铁波磨测试的钢轨打磨标准研究铁道标准设计，（）：王志强，雷震宇基于黏滑扭振的地铁小半径曲线钢轨波磨 形 成 机 理东 南 大 学 学 报：自 然 科 学 版，（）：王若愚，李大东，陆鑫，等地铁线路钢轨闪光焊接头轨头下颚伤损原因分析城市轨道交通研究，（）：焦彬洋，王军平，刘永乾，等地铁曲线段钢轨廓形打磨效果动力仿真及实测分析城市轨道交通研究，（）：张伯林，张宏亮，辛涛，等城市轨道交通钢轨打磨措施的 减 振 效 果 测 试 研 究 现 代 城 市 轨 道 交通，张鹏飞，姚典，冯青松，等地铁波磨对轮轨动力特性影响 及 其 安 全 阈 值 分 析 振 动 与 冲 击，（）：周井行，侯鑫尧，李晨升 型钢轨打磨车冷却系 统 故 障 分 析 与 处 理设 备 管 理 与 维 修，（）：安朋景，丁瑞年，王太生，等基于轨道平车的地铁刚性接触网检修作业平台车设计铁道技术监督，（）：李振姚，孙海涛钢轨打磨车液压油衰变分析及换油周期优化内燃机与配件，（）：