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      高速鐵路道岔打磨技術(shù)方案探討

      2013-11-27 03:19:12顧建華
      鐵道建筑 2013年1期
      關(guān)鍵詞:武廣光帶磨頭

      顧建華

      (1.武漢大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,湖北 武漢 430072;2.廣州大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用檢修段,廣東廣州 511486)

      經(jīng)過50多年的經(jīng)驗(yàn)積累,鐵路專家普遍認(rèn)同鋼軌打磨具有延長鋼軌軌道的壽命、延長軌道加工周期、改善車輛運(yùn)行平穩(wěn)性、減少噪音等[1]優(yōu)點(diǎn)。鋼軌打磨可以實(shí)現(xiàn)糾正和減少鋼軌頂面損傷、制造連續(xù)無縫鋼軌斷面、調(diào)整軌頭斷面等目的。

      DM-21是從美國引進(jìn)的新型打磨設(shè)備[2]。該車一共有20個(gè)磨頭,在打磨的過程中,針對鋼軌磨耗的類型,進(jìn)行有針對性地打磨,各個(gè)磨頭偏轉(zhuǎn)到設(shè)定的位置,設(shè)定行車速度、打磨功率和打磨角度,把鋼軌打磨成有利于行車的各個(gè)鋼軌橫斷面和縱斷面。在打磨過程中,根據(jù)鋼軌實(shí)際病害情況,如鋼軌肥邊嚴(yán)重,磨石角度應(yīng)該側(cè)重于內(nèi)側(cè)區(qū)[3];軌面波磨較嚴(yán)重,磨石角度應(yīng)針對軌面角度來設(shè)置等,正確的打磨角度能更有效地修復(fù)鋼軌[4],因此,打磨模式的選擇極其重要。

      1 高速鐵路道岔問題調(diào)查和分析

      1.1 道岔問題調(diào)查

      1.1.1 武廣客運(yùn)專線道岔情況

      武廣客運(yùn)專線正線使用的是德國BWG公司動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化轉(zhuǎn)轍器道岔,道岔進(jìn)口軌部分(動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化轉(zhuǎn)轍器和可動(dòng)心轍叉心)光帶情況良好,道岔國產(chǎn)軌部分(基本軌)光帶寬度在30~50 mm左右,且光帶分布不均勻,頂面和內(nèi)側(cè)都有光帶,形成兩個(gè)接觸點(diǎn)。光帶和廓形情況如圖1和圖2。

      圖1 BWG進(jìn)口軌光帶良好

      圖2 國產(chǎn)軌部分光帶不集中

      1.1.2 海南東環(huán)線和廣珠城際鐵路道岔情況

      海南東環(huán)線和廣珠城際鐵路正線使用的是客運(yùn)專線60 kg/m鋼軌18號國產(chǎn)可動(dòng)心道岔,道岔轉(zhuǎn)轍器部分未采用動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化技術(shù),光帶寬度同樣在30~50 mm左右,且光帶分布不均勻,情況與BWG道岔的國產(chǎn)軌部分相同。

      1.1.3 杭深線道岔情況

      杭深線正線使用的是客運(yùn)專線60 kg/m鋼軌18號國產(chǎn)可動(dòng)心道岔,道岔轉(zhuǎn)轍器部分未采用動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化技術(shù),道岔存在的光帶方面的病害可以歸納為光帶嚴(yán)重偏內(nèi)、光帶偏內(nèi)、光帶嚴(yán)重偏外、光帶偏外、光帶過寬、尖軌寬度<15 mm處受力、岔后U型寬鋼軌雙光帶左右不對稱7種。而這幾種病害,光帶偏內(nèi)和光帶過寬是最普遍存在的問題。

      1.2 原因分析

      針對現(xiàn)場調(diào)查情況,經(jīng)過專家和現(xiàn)場維護(hù)人員的分析,出現(xiàn)這種情況有以下原因。

      1)德國BWG公司動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化轉(zhuǎn)轍器道岔中,動(dòng)態(tài)軌距優(yōu)化轉(zhuǎn)轍器和可動(dòng)心轍叉心是進(jìn)口軌,基本軌是國產(chǎn)軌,左右股鋼軌、前后段鋼軌交替使用國產(chǎn)軌和進(jìn)口軌,造成道岔部位輪軌接觸關(guān)系非常復(fù)雜,光帶出現(xiàn)“蛇行”變化。

      2)正線鋼軌使用前進(jìn)行過一次預(yù)打磨,上道后又進(jìn)行了一次全線打磨,而道岔及前后300 m渡線一直未安排打磨施工,造成了道岔區(qū)域的光帶普遍向內(nèi)側(cè)擴(kuò)散。

      3)國產(chǎn)鋼軌存在一定缺陷,部分地段軌冠不飽滿,與高速動(dòng)車組的車輪踏面不匹配,造成輪軌接觸關(guān)系不良,光帶過寬甚至雙點(diǎn)接觸。

      4)杭深線道岔在通車前未進(jìn)行預(yù)打磨,加上有砟道岔幾何尺寸變化大,造成后期工務(wù)部門養(yǎng)護(hù)困難,不進(jìn)行大機(jī)道岔打磨,病害難以根治。

      2 道岔問題解決方案

      2.1 解決方案的制定

      為有效消除高速道岔存在的問題,提高道岔區(qū)域動(dòng)車組運(yùn)行品質(zhì),應(yīng)在打磨作業(yè)時(shí)有針對性地采取不同的解決方案[5]。

      1)優(yōu)化打磨方式。打磨方式按現(xiàn)場調(diào)查和病害消除所需制定,每遍打磨施工完成后,與工務(wù)人員一起對作業(yè)后的打磨情況進(jìn)行復(fù)檢,并根據(jù)檢查出的遺留問題調(diào)整打磨遍數(shù)和打磨方式,打磨遍數(shù)一般為15遍。

      2)編制新的打磨模式。為了解決鋼軌光帶分布不勻問題,對出現(xiàn)的各類光帶分布不均情況進(jìn)行研究,重新編制 1#/11#,2#/12#,3#/13#,4#/14#,5#/15#,6#/16#,7#/17#,9#/19#等 16 種廓形打磨模式。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查資料,細(xì)化每日施工組織,根據(jù)鋼軌實(shí)際狀況對作業(yè)范圍、模式組合進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)到最優(yōu)的打磨效果。

      2.2 解決方案實(shí)踐運(yùn)用

      2.2.1 武廣客運(yùn)專線打磨模式

      武廣客運(yùn)專線采用15遍廓形打磨模式,巡航速度設(shè)定為6 km/h,功率設(shè)定為65%(11 kW)。各遍打磨設(shè)計(jì)如下:

      第一遍:采用5#/15#模式,15°~24°均勻分布8個(gè)磨頭,針對15°~24°打磨是為了預(yù)防打磨后在此位置形成的突出棱角,避免內(nèi)側(cè)輪軌有接觸,修整光帶。

      第二 ~ 四遍:采用 1#/11#,3#/13#,7#/17#模式,12°~42°均勻分布24個(gè)磨頭,主要是針對12°~42°范圍內(nèi)有輪軌接觸形成的光帶,造成光帶過寬偏向內(nèi)側(cè)。目的是消除內(nèi)側(cè)偏移的光帶,在鋼軌頂部形成20~30 mm光帶,避免內(nèi)側(cè)輪軌有接觸形成的蛇行運(yùn)動(dòng)。

      第五遍:采用7#/17#模式,12°~19°均勻分布8個(gè)磨頭,目的是修整軌形,避免頂部打磨后光帶往內(nèi)側(cè)漂移。

      第六遍:采用5#/15#模式,15°~24°均勻分布8個(gè)磨頭,針對15°~24°打磨是為了預(yù)防打磨后在此位置形成的突出棱角,避免內(nèi)側(cè)輪軌有接觸,修整光帶。

      第七 ~ 九遍:采用 1#/11#,3#/13#,7#/17#模式,12°~42°均勻分布24個(gè)磨頭,主要是針對12°~42°范圍內(nèi)有輪軌接觸形成的光帶,造成光帶過寬偏向內(nèi)側(cè)。目的是消除內(nèi)側(cè)偏移的光帶,在鋼軌頂部形成20~30 mm光帶,避免內(nèi)側(cè)輪軌有接觸形成的蛇行運(yùn)動(dòng)。

      第十 ~ 十一遍:采用 7#/17#,9#/19#模式,4°~19°均勻分布16個(gè)磨頭,目的是修整軌形,避免打磨后光帶往內(nèi)側(cè)漂移。

      第十二~十三遍:采用2#/12#模式打磨2遍,-6°~-14°均勻分布16個(gè)磨頭,目的是修整軌形,避免打磨后光帶往外側(cè)漂移。

      第十四~十五遍:采用4#/14#模式打磨2遍,-2°~-5°均勻分布16個(gè)磨頭,目的是修整軌形,避免打磨后光帶往外側(cè)漂移。

      2.2.2 海南東環(huán)線模式

      海南東環(huán)線為250 km/h有砟軌道,采用客運(yùn)專線60 kg/m鋼軌18號可動(dòng)心道岔,結(jié)合工程線實(shí)際情況,采用了預(yù)防性打磨與廓形打磨模式相結(jié)合的方式[6]。

      2.2.3 廣珠城際鐵路打磨模式

      廣珠城際鐵路為200 km/h無砟軌道,采用客運(yùn)專線60 kg/m鋼軌18號可動(dòng)心道岔,使用武廣客運(yùn)專線15遍廓形打磨模式,作業(yè)效果與武廣客運(yùn)專線基本相同。

      2.2.4 杭深線打磨模式

      杭深線采用局部打磨和整體打磨相結(jié)合的方式,先對光帶嚴(yán)重偏內(nèi)、光帶偏內(nèi)、光帶嚴(yán)重偏外、光帶偏外、光帶過寬、尖軌寬度<15 mm處受力、岔后U型寬鋼軌雙光帶左右不對稱7種病害進(jìn)行局部打磨,再對整副道岔進(jìn)行14遍整體打磨,整體打磨的模式與武廣最后2遍打磨模式基本相同,目的為修整軌形,確保光帶位置居中,巡航速度設(shè)定為6 km/h,功率設(shè)定為65%(11 kW)。

      3 打磨效果分析

      1)武廣客運(yùn)專線打磨效果見圖3,經(jīng)檢測,列車運(yùn)行光帶基本居中,蛇行現(xiàn)象基本消除,工務(wù)檢查反映良好。通過武廣客運(yùn)專線打磨前后的效果對比發(fā)現(xiàn),打磨后光帶明顯改進(jìn),但為了在頂部形成20~30 mm光帶,廓形與標(biāo)準(zhǔn)廓形有所偏差,內(nèi)外側(cè)廓形均比標(biāo)準(zhǔn)廓形要磨耗多一點(diǎn),在廓形圖中可以非常清楚地看出來。

      圖3 武廣客運(yùn)專線打磨后效果

      2)海南東環(huán)線打磨效果見圖4。經(jīng)道岔打磨后,只有聯(lián)調(diào)聯(lián)試的動(dòng)車組運(yùn)行,故輪軌接觸關(guān)系需要一段時(shí)間的驗(yàn)證[7],但為了在鋼軌頂部形成20~30 mm光帶,內(nèi)外側(cè)鋼軌均要加強(qiáng)打磨,以保證光帶不向鋼軌兩側(cè)漂移,在打磨痕跡和廓形圖中可以非常清楚地看出來。

      3)廣珠城際鐵路打磨模式采用武廣客運(yùn)專線15遍廓形打磨模式,打磨痕跡和廓形圖與武廣客運(yùn)專線基本相同。經(jīng)道岔打磨后,因只有聯(lián)調(diào)聯(lián)試的動(dòng)車組運(yùn)行,故輪軌接觸關(guān)系同樣需要一段時(shí)間的驗(yàn)證。

      4)杭深線道岔打磨后,光帶寬度控制在12~15 mm,光帶處于居中偏內(nèi)的位置。通常速度越高、車輛越輕、鋼軌材質(zhì)越硬,則光帶越窄,但由于材質(zhì)硬度的問題收得太窄易變形,且很難保持。

      圖4 海南東環(huán)線打磨效果

      4 結(jié)論

      在實(shí)際調(diào)查分析的基礎(chǔ)上,通過有針對性地制定不同鋼軌打磨方案,改善了道岔區(qū)域的軌道不平順、優(yōu)化頂面波磨和輪軌接觸關(guān)系;消滅了道岔區(qū)域的嚴(yán)重晃車病害;提高了動(dòng)車通過時(shí)的舒適度,延長了鋼軌的使用壽命。

      [1]張未,GUIDAT A.預(yù)防性鋼軌打磨的基本益處[J].上海鐵道科技,1997(3):47-49.

      [2]曹巖.我國高速鐵路用鋼軌打磨列車選型及應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2011(8):31-34.

      [3]宋旭.鋼軌波形磨耗打磨工藝[J].鐵道建筑,1995(6):14-16.

      [4]段劍峰.道岔綜合打磨技術(shù)探討[J].鐵道建筑,2008(11):75-76.

      [5]胡海波,高亮.道岔打磨車在道岔不平順病害整治中的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2008(6):32-34.

      [6]馬良民.高速鐵路鋼軌打磨技術(shù)研究與應(yīng)用[J].鐵道建筑,2011(5):114-116.

      [7]周清躍,田常海,張銀花,等.高速鐵路鋼軌打磨關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國鐵道科學(xué),2012,33(2):66-70.

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