兩種鋼軌表面?zhèn)麚p在線整修技術(shù)方案的對比探討

李先敏

【摘 要】對鋼軌表面損傷進(jìn)行在線整修作業(yè)是優(yōu)化鋼軌輪廓面、改善鋼軌受力狀態(tài)、提升鋼軌運(yùn)營質(zhì)量的最有效維護(hù)途徑，具有現(xiàn)場修復(fù)而不需拆卸鋼軌，節(jié)約時間和勞動成本等優(yōu)點(diǎn)，被眾多軌道交通工務(wù)部門較多地采用。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的鋼軌在線修整技術(shù)主要為鋼軌打磨、鋼軌銑磨2種，兩種技術(shù)方案各有優(yōu)劣。通過對比分析兩種技術(shù)方案的不同特點(diǎn)，為選擇經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)方案提供一定的參考依據(jù)與考量方法。

【關(guān)鍵詞】鋼軌；表面?zhèn)麚p

1.鋼軌在線修整的重要性和必要性

鋼軌滾動接觸疲勞裂紋、波磨和曲線上股鋼軌側(cè)磨是常見的城市軌道交通鋼軌表面?zhèn)麚p。隨著鐵路干線與城市軌道交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，新線路不斷建成，既有線路的老化和運(yùn)量也將不斷增加，鋼軌發(fā)生傷損頻率越來越高，將會不斷有剝落、掉塊、波浪磨耗、細(xì)小裂紋、飛邊、擦傷等鋼軌病害的出現(xiàn)[1]，資料顯示，傷損鋼軌的里程每年以1.2倍的速度遞增[2]。需運(yùn)用先進(jìn)的鋼軌管理設(shè)備、理念和方法來確保鋼軌的安全，以保證整個城市軌道交通線網(wǎng)運(yùn)營的可靠性和高效性。

對鋼軌進(jìn)行在線修理作業(yè)是優(yōu)化鋼軌輪廓面、改善鋼軌受力狀態(tài)、提升鋼軌運(yùn)營質(zhì)量的最有效維護(hù)途徑，具有現(xiàn)場修復(fù)而不需拆卸鋼軌，節(jié)約時間和勞動成本等優(yōu)點(diǎn)，被眾多軌道交通工務(wù)部門較多地采用[2]。因此，引進(jìn)鋼軌在線整修技術(shù)，對新接線路鋼軌進(jìn)行預(yù)防性打磨，對運(yùn)營一段時間后的鋼軌進(jìn)行周期性打磨，對地鐵線路既有傷損的鋼軌進(jìn)行矯正性打磨是非常有必要的，可有效地實現(xiàn)對線路鋼軌的維護(hù)管理。

2.現(xiàn)有鋼軌打磨車技術(shù)方案的介紹和比較

目前，國內(nèi)外軌道交通在線鋼軌整修技術(shù)主要包括鋼軌打磨和鋼軌銑磨兩種方法。鋼軌打磨有機(jī)械化的打磨列車和手工打磨機(jī)具兩種。鋼軌銑磨目前主要是機(jī)械化的銑磨列車[3]。

2.1鋼軌打磨技術(shù)

鋼軌打磨就是在正確的位置精確的將軌頭上的多余部分打掉，其主要原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪磨頭端面對鋼軌表面進(jìn)行打磨作業(yè)，通過研磨材料在軌頭進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)、平移或滾動等運(yùn)動來磨耗掉相應(yīng)部位的表面金屬，以恢復(fù)鋼軌縱、橫斷面輪廓，經(jīng)多次反復(fù)打磨，最終實現(xiàn)一個完整的鋼軌包絡(luò)面。這種鋼軌打磨作業(yè)單次單個砂輪磨頭每次打磨掉的金屬量是比較少的，且在鋼軌打磨過程中隨著鋼軌外形和其它參數(shù)的變化設(shè)定不同的打磨砂輪下壓力，打磨的金屬量是隨時變化的，所以打磨的精度相對來說也是比較高，可較好地消除頂面?zhèn)麚p，特別是波磨及頂面裂紋和剝離掉塊。但傷損較嚴(yán)重時，需要進(jìn)行多遍次的打磨才能消除掉，且打磨質(zhì)量不容易控制，作業(yè)效率比較低。在恢復(fù)軌頭型面方面，通過打磨電機(jī)沿鋼軌縱向的布置，可以較好地恢復(fù)鋼軌縱向平順度。電機(jī)沿軌頭橫向以不同角度布置，可以恢復(fù)鋼軌橫斷面輪廓，不同數(shù)量的電機(jī)可以靈活布置，適用于標(biāo)準(zhǔn)型面鋼軌如正線和特殊型面鋼軌如道岔鋼軌的整修，但在修復(fù)軌距角或外側(cè)角的小半徑圓弧如肥邊時，若過度打磨或電機(jī)功率設(shè)置不當(dāng)，可能把圓弧打平而破壞軌頭形狀，不容易恢復(fù)成圓順的輪廓。同時，這種打磨方式會使鋼軌產(chǎn)生很大的熱量，會大量冒火星，作業(yè)時噪音也比較大，產(chǎn)生的灰塵及其它污染物也比較多，是比較傳統(tǒng)的鋼軌作業(yè)方式。由于打磨車作業(yè)速度快，比較適用于鋼軌早期的細(xì)微病害的整形作業(yè)——預(yù)防性打磨。

2.2鋼軌銑磨技術(shù)

鋼軌銑磨是上世紀(jì)九十年代在歐洲出現(xiàn)的一種新式的鋼軌整形作業(yè)方式。鋼軌銑磨有兩套作業(yè)程序，鋼軌銑削和鋼軌打磨。鋼軌銑削的主要原理是利用圓周銑削技術(shù)，由鑲嵌在刀盤圓周面上的銑刀對鋼軌表面進(jìn)行銑削加工。它是由不同的刀粒組成一個完整的鋼軌斷面輪廓，采用仿形加工的方式，通過銑刀刀粒與鋼軌之間的快速相對運(yùn)動一次切除較大的金屬量，隨著刀盤旋轉(zhuǎn)，就將鋼軌軌頭橫斷面銑削成標(biāo)準(zhǔn)鋼軌輪廓，一次加工成形。在對鋼軌完成銑削作業(yè)后，根據(jù)線路的實際狀況和用戶的需求，利用銑削刀盤后面布置的打磨盤，將銑削過的鋼軌表面進(jìn)行打磨，消除掉鋼軌表面的棱角，進(jìn)一步平順鋼軌表面。適合消除頂面波磨、裂紋和剝離掉塊等傷損。對較嚴(yán)重的表面?zhèn)麚p，也可以通過切削量的設(shè)置而實現(xiàn)一遍銑磨，其鋼軌表面平順度恢復(fù)較好，作業(yè)效率較高。由于這種銑削方式一次的銑削量比較大，很適用于鋼軌周期性打磨和矯正性打磨。同時，這種鋼軌作業(yè)方式能夠在一定程度上減小單純靠鋼軌打磨作業(yè)方式而產(chǎn)生的大量熱量、火花和污染物和噪音，較適合于城市軌道交通隧道等對環(huán)境要求較高的地段使用。但對特殊型面鋼軌如岔鋼軌或非對稱鋼軌型面進(jìn)行整修時， 需要設(shè)計特殊的刀盤或改變其中的刀粒布置方式。

2.3鋼軌打磨、鋼軌銑磨的技術(shù)指標(biāo)對比

以下是鋼軌打磨、銑磨兩種不同的技術(shù)方案在作業(yè)技術(shù)指標(biāo)方面進(jìn)行的相關(guān)對比分析，其中，鋼軌銑磨車以LINSINGER（林辛格）公司的SF03-FFS銑磨車為參考對象，鋼軌打磨車以美國Harsco（哈斯科）公司的PGM-48型鋼軌打磨車為參考對象進(jìn)行對比[4]。

2.4鋼軌打磨、鋼軌銑磨的綜合經(jīng)濟(jì)性的比較

使用情況和業(yè)績的方面，結(jié)合目前兩種車輛在國內(nèi)鐵路行業(yè)中的實際使用情況進(jìn)，目前國內(nèi)使用業(yè)績中打磨車居多，銑磨車相對較少。

3.結(jié)語

鋼軌在線整修后的效果評價主要體現(xiàn)在以下三個方面：（1）鋼軌修正的作業(yè)精度；（2）修整后表面的粗糙度；（3）鋼軌修整的經(jīng)濟(jì)適用性[5]。綜合來看，通過上述的技術(shù)對比，銑磨車在切削能力、作業(yè)精度、光潔度等方面有明顯的優(yōu)勢，在處理病害嚴(yán)重的鋼軌時所體現(xiàn)的效率也比較令人滿意。同時鋼軌打磨車在處理病害較輕的鋼軌時，作業(yè)效率較高，且具有靈活性，可根據(jù)需要打磨出不同的鋼軌輪廓以滿足特殊需要。因此，銑磨車、打磨車都有各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性，兩者具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，不能簡單認(rèn)為依靠于單一的技術(shù)方案便可覆蓋鋼軌整修作業(yè)的全部內(nèi)容。在實際工作中，應(yīng)根據(jù)損傷鋼軌的損失程度，綜合經(jīng)濟(jì)性與設(shè)備作業(yè)頻率加以考慮并選用，在線鋼軌整修作業(yè)前，要注意做好鋼軌橫、縱向斷面的測量工作，以及傷損與不平順的分析，設(shè)計一套相匹配的周期性作業(yè)計劃，指導(dǎo)打磨量或銑削量的設(shè)定。

在經(jīng)濟(jì)實用性方面應(yīng)系統(tǒng)分析作業(yè)過程中的各項成本以及鋼軌維修費(fèi)用等一系列因素。根據(jù)以上因素進(jìn)行統(tǒng)籌分析，集合資本、價值、時間三個因素，最終得出一個量化的分析結(jié)果，這樣方可對技術(shù)成本達(dá)到較好預(yù)計控制。

【參考文獻(xiàn)】

[1]金學(xué)松，劉啟躍.輪軌摩擦學(xué)[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

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[3]周宇，許玉德.城市軌道交通鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略研究[J].城市軌道交通研究，2008（12）.

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[5]劉莉麗，高亮，谷愛軍等.高速重載線路鋼軌打磨策略研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2004，7（3）.