摘要：由于單趟列車運(yùn)量不斷增大，每日運(yùn)輸列車不斷增多，鋼軌承受的運(yùn)載力不斷加大，導(dǎo)致鋼軌磨耗和傷損加快，工務(wù)維修換軌周期縮短。其中波形磨耗是最常見的一種磨耗，引起諸多病害。通過對(duì)鋼軌打磨，能恢復(fù)鋼軌的斷面形狀，改善輪軌接觸關(guān)系，減緩鋼軌磨耗的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：波形磨耗；打磨輪軌；鋼軌磨耗；斷面形狀

中圖分類號(hào)：U213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）14-0089-02

發(fā)展重載鐵路運(yùn)輸是鐵路擴(kuò)能增效的一種有效途徑，也是我國(guó)解決目前鐵路運(yùn)輸能力緊張的重要舉措。我局大秦線開行著2萬(wàn)噸重載列車，侯月線馬上開行萬(wàn)噸重載列車。在高速和大軸重下，鋼軌出現(xiàn)波浪型磨損的病害增多，維修成本也越來越大，鋼軌的維修和養(yǎng)護(hù)日益重要。因此，解決鋼軌波磨問題，可以減少鋼軌傷損，降低維修費(fèi)用，有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 鋼軌波磨的特性

鋼軌波磨是在鋼軌表面形成的波浪形磨耗，具有很寬的波長(zhǎng)域，與軌道結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。波磨按波長(zhǎng)分為短波磨耗、中長(zhǎng)波磨耗和均勻長(zhǎng)波磨耗三類。

1.1 鋼軌波磨特性

經(jīng)對(duì)侯月線鋼軌波磨做了大量調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，鋼軌波磨具有以下特點(diǎn)和規(guī)律：鋼軌波磨主要出現(xiàn)在曲線地段，曲線半徑小，形成和發(fā)展的速度快，直線地段波磨出現(xiàn)的較少。

列車制動(dòng)地段波磨嚴(yán)重。說明輪軌的滑動(dòng)和切向力直接影響波磨的產(chǎn)生和發(fā)展，輪對(duì)的扭曲振動(dòng)對(duì)波磨有很大影響。砼枕道床和板結(jié)地段波磨嚴(yán)重，說明波磨與軌道彈性有關(guān)，彈性強(qiáng)的軌道較少出現(xiàn)波磨。

1.2 鋼軌波磨成因

國(guó)內(nèi)外關(guān)于產(chǎn)生鋼軌波磨的理論認(rèn)為，鋼軌波磨是由于受輪軌系統(tǒng)接觸應(yīng)力作用產(chǎn)生的，在不改變車輛軌道結(jié)構(gòu)的前提下，采取科學(xué)的打磨策略，優(yōu)化輪軌型面，可以減小輪軌應(yīng)力，減緩波磨的產(chǎn)生，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命。

輪對(duì)在曲線軌道上行駛時(shí)，兩輪的滾動(dòng)圓半徑不可能絕對(duì)一樣，造成兩輪走行距離的不一致，此時(shí)輪軸就會(huì)受到扭矩作用，當(dāng)扭矩累積增大到一定值，輪軌踏面的粘著力小于扭矩在輪踏面上所產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力時(shí)，扭矩就會(huì)突然釋放，于是車輪踏面與鋼軌踏面之間的粘著狀態(tài)就會(huì)轉(zhuǎn)變成滑動(dòng)狀態(tài)，即輪軌之間的“粘著-滑移”效應(yīng)。這一過程是在非常短暫的瞬間完成的，而且周而復(fù)始，一旦軌面有某一缺陷存在，就會(huì)造成輪對(duì)在通過這一缺陷時(shí)總會(huì)產(chǎn)生粘滑振動(dòng)，也即輪對(duì)在同一地點(diǎn)產(chǎn)生粘滑振動(dòng)，并沿著鋼軌的縱向發(fā)展，于是就有可能在整個(gè)鋼軌踏面上產(chǎn)生波形磨耗。

1.3 輪軌系統(tǒng)應(yīng)力

波磨的發(fā)生主要與垂向振動(dòng)有關(guān)，輪對(duì)橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)波磨也有一定影響，在曲線地段波磨更加嚴(yán)重，因此主要運(yùn)用輪軌系統(tǒng)垂向振動(dòng)理論來分析鋼軌波磨。

垂向振動(dòng)理論指出波磨波長(zhǎng)與輪軌垂向振動(dòng)頻率存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此與車速也密切相關(guān)。列車以相同速度通過某一區(qū)段時(shí)，將產(chǎn)生與輪軌振動(dòng)頻率相一致的波長(zhǎng)。另外，列車速度越高，越容易激起輪軌系統(tǒng)的高頻振動(dòng)，導(dǎo)致鋼軌波紋磨耗的產(chǎn)生。

2 減緩波磨的措施

消除波磨可以提高鋼軌的使用壽命，有以下四種措施。

2.1 減少軌道不平順

軌道不平順會(huì)增加車輛產(chǎn)生的震動(dòng)和輪軌沖擊力，誘發(fā)波磨的產(chǎn)生。因此消滅軌道的不平順，保持軌道高低和方向良好，能有效控制波磨產(chǎn)生。

2.2 加大軌道彈性

通過改換彈性好的扣件和膠墊，搗固空吊軌枕，消滅板結(jié)道床，能提高道床的整體彈性，有利于消除波磨。

2.3 降低曲線外股超高

在曲線地段適當(dāng)降低曲線外股超高，能減少橫向力的作用，減小輪軌的扭曲和垂直振動(dòng)，減緩波磨的發(fā)展。

2.4 打磨鋼軌

打磨鋼軌是解決軌面短波不平順的主要方法，可以消除鋼軌的波形磨耗和鋼軌的滾動(dòng)接觸疲勞傷損，已成為日常維修養(yǎng)護(hù)中重要的作業(yè)方式。

3 鋼軌打磨

3.1 打磨技術(shù)發(fā)展

國(guó)外的鋼軌打磨技術(shù)起源于1950年的美國(guó)，其后經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：第一階段為修復(fù)性打磨階段，第二階段為預(yù)防性打磨階段，第三階段為漸進(jìn)性預(yù)防打磨階段。

我國(guó)至1988年以來，北京鐵路局、鄭州鐵路局和廣鐵集團(tuán)公司相繼從國(guó)外引進(jìn)了鋼軌打磨車。我段集中修施工時(shí)，線路上采用96磨頭的鋼軌打磨車磨軌，極大地消滅了鋼軌磨耗。

3.2 打磨技術(shù)分類

鋼軌預(yù)打磨是開通運(yùn)行前對(duì)新鋼軌的打磨，適合新建鐵路的鋼軌養(yǎng)護(hù)。

鋼軌修復(fù)性打磨是在鋼軌表面形成缺陷以后才進(jìn)行的打磨，打磨鋼軌表面，打磨量在3mm以上，由于其打磨深度較大，需要用打磨車來回多次通過該段鋼軌進(jìn)行反復(fù)打磨。鋼軌修復(fù)性打磨的打磨速度低，只是簡(jiǎn)單地把軌頭磨平，反復(fù)進(jìn)行，可以基本去除鋼軌表面?zhèn)麚p或波磨，但不能去除深度裂紋。

鋼軌預(yù)防性打磨是打磨外形，將軌頭打磨成各種目標(biāo)形狀以達(dá)到控制鋼軌傷損的形成和發(fā)展，打磨量小，表面打磨深度不超過0.2mm，通過一次快速打磨，完全去除包含微裂紋的薄層，形成理想的輪廓，使鋼軌經(jīng)久耐用。鋼軌預(yù)防性打磨，可以去除鋼軌表面脫碳層；去除因施工時(shí)造成的軌面?zhèn)麚p；提高軌道平順性，與焊接接頭軌面渾然一體；形成適合輪軌接觸的軌頭廓面；預(yù)打磨后車輪走行光帶必須居中。

3.3 打磨過程實(shí)施

鋼軌打磨是改善鋼軌輪廓形狀，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。曲線地段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，降低接觸應(yīng)力，控制塑性變形。

鋼軌打磨車自帶實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，能以最快速度針對(duì)需打磨鋼軌確定打磨模式；打磨精度高，300mm、1000mm長(zhǎng)度范圍最大幅值小于0.02mm和0.2mm。列車裝有集塵裝置符合環(huán)保要求，可收集打磨作業(yè)粉塵，抑制軌面火花飛濺，減少對(duì)環(huán)境和列車裝備的污染。列車自運(yùn)行時(shí)速100km，可快速到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

2013年3月25日至29日，南同蒲線下行集中修施工，打磨霍州-臨汾間5個(gè)180分鐘施工點(diǎn)，完成34.65km/90.54遍.km，平均日完成進(jìn)度6.93km/18.108遍.km。打磨作業(yè)效率高，打磨后優(yōu)化了鋼軌外形輪廓，工區(qū)更換鋼軌的數(shù)量明顯減少。

4 建議

鋼軌波磨的成因復(fù)雜，應(yīng)綜合多種因素考慮。本文僅是針對(duì)鋼軌波磨問題做了一些簡(jiǎn)單分析，建議打磨施工中掌握鋼軌輪廓狀況及磨耗規(guī)律，根據(jù)運(yùn)營(yíng)條件確定科學(xué)的打磨方案，對(duì)區(qū)段內(nèi)波磨嚴(yán)重的鋼軌進(jìn)行大機(jī)打磨，維修天窗中由專業(yè)機(jī)械化工隊(duì)重點(diǎn)進(jìn)行手工打磨，通過縮短打磨周期，使鋼軌表面保持合理的輪廓，減少病害的發(fā)生。

作者簡(jiǎn)介：高鋒智，大秦鐵路股份有限公司侯馬北工務(wù)段助理工程師。

（責(zé)任編輯：吳 濤）