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鋼軌打磨問題淺析

發(fā)表時(shí)間：2019-06-28 10:07 作者：admin 來源：未知瀏覽：

近年來隨著我國高速鐵路以及重載鐵路的發(fā)展,，鋼軌傷損這種情況已逐漸明顯的加重,，尤其是鋼軌的滾動(dòng)接觸疲勞傷損,。鋼軌傷損不僅影響行車品質(zhì),，甚至可能導(dǎo)致斷軌,，嚴(yán)重影響行車的穩(wěn)定性和安全,。因此，提高鐵路鋼軌使用壽命,，已成為目前急需解決的問題,。鋼軌打磨線路養(yǎng)護(hù)維修中的一種重要方法，在國外已得到廣泛的應(yīng)用能夠有效得提高鐵路鋼軌使用壽命,。
　　鋼軌打磨是用來提高鋼軌壽命和使用性能的一種手段,，經(jīng)過大量實(shí)踐和理論研究，都印證了這種措施的實(shí)用性和可靠性,。在技術(shù)層面,，鋼軌打磨主要用來消除鋼軌的波形磨耗以及接觸疲勞等因素對(duì)鋼軌壽命的負(fù)面影響。同時(shí),，鋼軌打磨還依賴于高品質(zhì)材料和一些新進(jìn)的潤滑措施,。通過這些手段，可以大量地減少上述的負(fù)面影響。
　　自上世紀(jì)30年代起,，國外的鐵路檢測部門將打磨方法運(yùn)用到消除鋼軌表面的波紋,、磨耗以及剝落等類型的軌頭病害。早期,，鋼軌打磨是通過人工操作,，后期逐步發(fā)展了新的打磨設(shè)備，出現(xiàn)了大型鋼軌打磨車,。目前國內(nèi)大部分鐵路局已配備系列的鋼軌,、道岔打磨列車，目前我國軌道方面鋼軌打磨的任務(wù)主要是消除鋼軌塑性流變和波形磨耗,，針對(duì)線路的曲線部分和直線部分的打磨手段也基本類似,。北京、上海,、廣州等城市地鐵工程也將鋼軌打磨車采取為線路養(yǎng)護(hù)維修過程中的必備大型維護(hù)車輛,，鋼軌打磨技術(shù)已然成為一項(xiàng)關(guān)鍵的線路維護(hù)技術(shù)。
　　隨著鋼軌打磨技術(shù)和線路維護(hù)技術(shù)的發(fā)展,，現(xiàn)在鋼軌打磨已經(jīng)從“修復(fù)性打磨（表面打磨）”開始向“預(yù)防性打磨（外形打磨）”轉(zhuǎn)變,。修復(fù)性打磨是在線路運(yùn)營時(shí)，根據(jù)鋼軌波浪磨耗或接觸疲勞傷損的嚴(yán)重程度,，打磨清除鋼軌表面所產(chǎn)生的缺陷,；預(yù)防性打磨是預(yù)防性打磨是指對(duì)鋼軌進(jìn)行特定廓形的打磨，周期性的打磨少量金屬,，避免缺陷的產(chǎn)生,，減少病害的發(fā)生，控制病害的發(fā)展,，這樣能最大限度的延長鋼軌使用壽命,，改善輪軌接觸狀況，減小輪軌摩擦,，降低輪軌噪聲和車輛輪對(duì)損傷情況,。
　　2 分析鋼軌打磨原理
　　鋼軌打磨的基本原理是把鋼軌輪廓打磨成利于延長鋼軌壽命的形狀，改變輪軌橫向耦合輪廓的接觸面,，提高輪軌接觸縱向平順性,，使輪軌接觸應(yīng)力最小化以減小磨損。預(yù)防性打磨主要從三個(gè)方面來控制：控制側(cè)磨,，控制疲勞和控制波磨,。
　　修復(fù)性打磨與預(yù)防性打磨主要作用都是提高鋼軌使用性能和延長使用壽命。一般來說,，鋼軌打磨不但可以達(dá)到控制側(cè)磨,、疲勞,、波磨、降低豎向沖擊力的作用,，還可以延長鋼軌壽命,。結(jié)合優(yōu)質(zhì)材料和潤滑手段，以及較為細(xì)致的打磨,，能夠延長鋼軌壽命50%至300%,。
　　控制側(cè)磨的主要原理是采用外形打磨控制輪軌相互作用和接觸力從而降低側(cè)面磨耗。
　　控制疲勞的主要原理是使輪軌之間的應(yīng)力重新分布,，而為了達(dá)到這種情況主要是通過外形打磨來使得輪軌之間的接觸點(diǎn)在疲勞出現(xiàn)之前或者疲勞傷損還算輕微的情況下偏離初始接觸區(qū)域,，也就是通過改變輪軌接觸面，使得接觸應(yīng)力較原情況降低,，從而達(dá)到減緩疲勞的效果,。
　　控制波磨的主要原理是為阻止車輛輪對(duì)的反向凸緣接觸鋼軌，通過打磨曲線下股鋼軌外側(cè),，使輪軌之間的接觸點(diǎn)向鋼軌橫斷面中心轉(zhuǎn)移,。這種打磨方式主要是盡量避免輪軌之間雙凸面接觸情況，從而降低接觸應(yīng)力,，控制塑性變形,。
　　3 鋼軌打磨存在的問題
　　隨然鋼軌打磨有著上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，但通過國內(nèi)外的試驗(yàn),、研究及實(shí)踐驗(yàn)證,，發(fā)現(xiàn)仍然存在一些問題，如果忽略這些問題的存在,，有可能適得其反,。
　　3.1 最優(yōu)導(dǎo)向力的獲得
　　不對(duì)稱的曲線打磨通常會(huì)改變輪軌接觸點(diǎn)的位置，導(dǎo)致下側(cè)鋼軌靠外,，上側(cè)鋼軌靠內(nèi),，使得導(dǎo)向力發(fā)生了改變，增加了軌道側(cè)向力,，從而側(cè)磨加劇,。因此有必要對(duì)輪軌接觸面和軌頭外形進(jìn)行合理的匹配,，以獲得導(dǎo)向力的優(yōu)化,，從而達(dá)到盡量延長軌道結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位壽命的目的。在整個(gè)鋼軌打磨過程中,，其重點(diǎn)是控制疲勞,，其次是控制側(cè)磨。
　　3.2 傾覆力矩造成的鋼軌失穩(wěn)
　　在打磨鋼軌過程中,，容易令輪軌接觸點(diǎn)的位置發(fā)生偏移,，從而引起作用在軌頭的一對(duì)垂直力發(fā)生改變并形成傾覆力矩。鋼軌底座以外的地方在這對(duì)垂直力的合力作用下，產(chǎn)生傾覆力矩,，此時(shí),，鋼軌容易產(chǎn)生失穩(wěn)。通常用Q/P(Q,、P分別為橫向力和豎向力)來表示,。此時(shí)如果鋼軌沒有足夠得剛度來承受傾覆力矩的影響，就容易發(fā)生傾覆,。
　　3.3 優(yōu)化鋼軌打磨周期及打磨量
　　鋼軌打磨的目的是為了消除磨削鐵路軌道波形磨耗,、控制軌道接觸疲勞，以及由于接觸疲勞導(dǎo)致生產(chǎn)片狀剝落,、開裂等疾病,。在防止裂縫發(fā)展的目的達(dá)到后，打磨量越少肯定越能延長壽命的軌道,，因此必然存在一個(gè)最佳打磨量的概念,。打磨周期和打磨量受是鐵路概況，鋼軌材質(zhì),、操作手法的影響,。在以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磨削每1500萬噸到3000萬噸的軌道打磨周期內(nèi)，打磨掉0.05毫米到0.08毫米的金屬層,，軌道角處打磨掉0.1524毫米金屬層,，即可獲得最佳的耐磨。實(shí)際打磨過程中磨損量是很控制到最好,，在具體的工程中,，最佳打磨量也沒有系統(tǒng)的量化確定方法。因此這方面亟待解決,。
　　4 鋼軌打磨的效果評(píng)價(jià)
　　鋼軌打磨后的效果評(píng)價(jià)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)鋼軌打磨的精度,；(2)打磨后表面的粗糙度；(3)鋼軌打磨的經(jīng)濟(jì)適用性,。
　　在打磨精度方面,，國內(nèi)目前的鋼軌打磨設(shè)備已可以使外形尺寸精確至0.2mm/m，滿足線路維修技術(shù)條件宏觀上的要求,。在實(shí)際情況下提出如此精度難以評(píng)價(jià)其合理性,，鋼軌的初始狀態(tài)以及線路鋪設(shè)質(zhì)量的好壞，影響著打磨量的大小和磨精度,，軌距變化,、線路波動(dòng)、鋼軌潤滑的程度,、鋼軌的化學(xué)成分以及打磨成本等,，都會(huì)使打磨精度受到影響,。
　　在粗糙度方面，鋼軌打磨的表面最終狀態(tài)仍然還處于研究階段,。目前,，國外根據(jù)以往打磨研究，北美鐵路已經(jīng)詳細(xì)制定了打磨后的鋼軌表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn),，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：打磨之后通過列車碾壓以后的打磨標(biāo)記不相互干擾引起新裂紋出現(xiàn),，而且規(guī)定重載線路中，鋼軌打磨后其表面粗糙度一般控制在90 (波峰到波谷),，這樣就可以滿足條件,。
　　在經(jīng)濟(jì)實(shí)用性方面應(yīng)系統(tǒng)分析打磨過程中的各項(xiàng)成本以及鋼軌維修費(fèi)用等一系列因素。根據(jù)以上因素通常采用經(jīng)濟(jì)學(xué)中關(guān)于工程方面的模型分析,，集合資本,、價(jià)值、時(shí)間三個(gè)因素,，最終得出一個(gè)量化的分析結(jié)果,，對(duì)技術(shù)成本達(dá)到很好的預(yù)計(jì)控制。
　　5 結(jié)語
　　鋼軌打磨作業(yè),，對(duì)改善輪軌間作用具有深遠(yuǎn)影響,。隨著車速和旅客舒適度要求的不斷提高，鋼軌打磨作業(yè)在軌道養(yǎng)修作業(yè)中所占份額將日漸增加,，鋼軌打磨所面臨的問題也急需進(jìn)一步的得到解決,。在打磨過程中，應(yīng)該針對(duì)不同的問題采用不同的軌頭外形打磨圖式,，在側(cè)磨,，疲勞及波磨三個(gè)方面應(yīng)嚴(yán)格控制。雖然鋼軌線路維護(hù)有很多方法,，但目前鋼軌打磨已被廣泛使用,。根據(jù)國鐵和地鐵的軌道設(shè)備維修實(shí)際情況研究表明打磨過的鋼軌壽命明顯長于未經(jīng)打磨或打磨量不足的鋼軌壽命。軌道的養(yǎng)護(hù)維修主體就是鋼軌,，而鋼軌發(fā)生損傷的危害也經(jīng)常出現(xiàn),，通過人為手段延長鋼軌壽命就代表著節(jié)約資金，將必然降低線路養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)成本,，從安全成本角度看,，鋼軌接觸疲勞傷損的減少或減緩都會(huì)減少線路安全隱患。
　　
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