浅谈地铁钢轨维修工作

浅谈地铁钢轨维修工作

李敬江

李敬江

南京地铁运营有限责任公司江苏南京210012

摘要：地铁轨道的主要要求之一是平顺性，本文针对我国地铁轨道的快速发展，就钢轨在轨道平顺性中的重要性结合国内外铁路维修经验，对地铁轨道钢轨维修进行分析、比较和讨论，强调合理和准确的打磨是钢轨维修工作的主要内容。

关键词：地铁轨道；平顺性；钢轨维修；钢轨打磨；预防性打磨

1前言

钢轨作为轨道结构的主要部件之一，支承并通过摩擦粘着力引导机车车辆的车轮，直接承受来自车轮和其他方面的力并传递给轨枕，同时为车轮的滑动提供阻力最小的表面。轨道平顺性是列车平稳、安全运行的基础，是影响行车舒适度的主要因素。对于地铁来说，钢轨的波磨、擦伤、表面龟裂、剥离掉块、压溃、焊缝不平顺等会放大列车对轨道结构的冲击力，加大噪音，甚至引起断轨。做好钢轨维修工作可以延长钢轨使用寿命，增强地铁的经济效益。随着城市地铁的快速发展，路网长度的不断延伸，如何做好钢轨维修已成为地铁线路养护的一个重要内容和当务之急。

2我国铁路轨道钢轨维修

钢轨维修方式主要有如下几种：打磨，涂油，更换，加强养护维修预防钢轨伤损等。以下分别对钢轨维修工作进行分析介绍。

2.1钢轨打磨

2.1.1钢轨打磨的意义及现状

钢轨打磨作为钢轨维修的一个重要方式，是指消除钢轨周期性和非周期性短波不平顺而进行的作业。钢轨打磨分为修理性打磨和预防性打磨。实践证实，恰当的钢轨打磨，可明显地节省轨道维修费用。据日本新干线经验，钢轨的更换寿命延长30%，伤轨更换大致减少30%，轨道维护周期（捣实周期、板式整正周期）的延长对于有碴道床区间约为30%，对于板式轨道区间约为10%。法国高速线轨道由于采取了捣固作业后紧接进行钢轨打磨，使维修工作量减少了50%。澳大利亚报道，经过保养性打磨，钢轨的耐磨寿命可以提高70-80%。

我国铁路钢轨打磨工作于1989年开始，打磨作业一般分为两种：一是预防性打磨，主要是对新更换或状态较好钢轨采用的一种打磨方式，其目的是消除钢轨顶面的初始不平顺，改善轮轨关系，提高轨面平顺性，延长钢轨使用寿命，打磨遍数一般控制在3～5遍，钢轨磨削量较小（0.2mm左右）；另一种是修理性打磨，主要对状态较差的钢轨采用的一种打磨方式，其目的是消除钢轨顶面的波磨及产生的钢轨飞边，尽可能恢复钢轨的标准断面，延长钢轨的使用寿命，打磨遍数一般在5～10遍，钢轨磨削量较大。

2.1.2打磨设备

目前钢轨打磨我国主要采用砂轮打磨列车，此外还有道岔打磨车和小型打磨机械。

⑴我国在1989年引进了Speno公司的URR-48/4型钢轨打磨列车，48个打磨头，另外Speno公司新的RR32M3型钢轨打磨列车装备了更加先进的横向轮廓激光检测装置。目前我国普遍采用PGM-48钢轨打磨列车，该车是宝工新铁公司与美国HTT公司合作生产，打磨效率高，主要用于消除波磨、擦伤和剥离等钢轨损伤，及新线钢轨的预防性打磨。其整个作业过程由计算机控制，自动完成。

⑵目前小型打磨机具众多，具体有法国生产的MR150钢轨打磨机，苏州雅马士达动力机器有限公司开发的YM150型四冲程动力钢轨打磨机等，小型打磨机具精度和作业人员素质是以后我国高铁钢轨维修质量高低的关键之一，应得到充足的重视和不断发展。

2.1.3打磨方式

打磨分为预防性打磨、修理性打磨二类，地铁轨道应更多侧重于以预防性打磨消除轨面不平顺，提高列车运行的平稳性。预防性打磨相对于修理性打磨来说更有可取之处。因为在每次预防性打磨过后，保留的是表面没有裂纹的、良好的、有硬化层的表面。与之形成鲜明对照的是修理性打磨，经过多遍的、大打磨量的打磨后，原来的有裂纹的、变形的表面把硬化层完全消除掉了，只剩下相对软的带有金属层和一些残余裂纹（最深的裂纹不会完全被消除），这些更容易发生变以及裂纹的继续扩展。另外，打磨周期长势必会导致每次打磨的量增加，或者会使用较大的打磨量来消除曲线的疲劳部分，不但会导致磨耗速度加大，减少钢轨使用寿命，而且打磨也不经济，应寻求钢轨磨损和疲劳的平衡。

⑴预防性打磨

其目的是在钢轨轨头裂纹开始扩展前就把裂纹萌生区打磨掉，防止接触疲劳型波磨的产生和发展。通过打磨还降低了车轮与钢轨断面的配合程度，使有效轨距发生变化，改变了车轮的接触点位置，使轮轨接触点在疲劳形成前偏离原接触区，最大应力重分布，从而把钢轨断面打磨成最佳轮轨接触的几何形状，以延缓波磨和其他疲劳伤损的产生，并有控制侧向轮轨作用力从而减少侧磨的功能。

钢轨打磨的合理限值是根据现场各种条件综合分析来确定的，主要考虑线路上钢轨类型、磨耗程度、车辆情况、年通过总重等等因素。考虑到现场的可操作性，钢轨打磨限值主要考虑的因素是线路的外观平顺性要求（主要是波磨）、疲劳裂纹发展情况和通过总重等因素。

⑵修理性打磨

其目的是要控制和清除钢轨表面已有的缺陷。轨面缺陷包括：轨面波纹、轨头塌落、焊接不平顺、磨耗、钢轨塑性变形、轨头烧伤、高低不平、接头错位等。修理性打磨通常是在钢轨表面形成缺陷以后才进行，综合考虑国内地铁车组轴重、曲线条件等因素，建议按情况约五年一遍。

2.1.4打磨验收及标准

钢轨打磨工作完成后要加强验收工作，波磨的质量验收应采用钢轨波磨检测系统或钢直尺配合塞尺进行，轨廓的质量验收应采用钢轨轨廓检测系统或便携式轨廓检测仪进行。我们认为，打磨应做到如下要求：

⑴短波，全部消除。

⑵中波，残余波深小于0.2mm。

⑶消除轨头肥边等缺陷；轨顶形状符合规定要求（打出负型位差）。

⑷打磨后钢轨踏面用1m直尺测量，不平度应小于0.05mm。

2.2涂油

线路维修是一个系统工程，除钢轨打磨外，还必须实施润滑、缺陷检测等。通过有效的润滑措施，如钢轨涂油，可以取得很好的减磨效果。在外股钢轨轨距角处涂油是改善轮轨间接触状态，防止轮轨间高摩擦力作用的另一措施，目的是隔离轮轨接触（形成润滑膜），降低轮轨摩擦系数，且不致过度影响车辆运行和制动粘着力，也不能形成泥垢（润滑剂很快固化，形成干膜）。在经济效益上，润滑显示出减少磨损在十位数的数量级上。润滑强调的是控制在下股钢轨和车轮间的摩擦系数。从使用手段上，国铁通常是在维护车辆上安装钢轨涂润器，而地铁轨道多用安装在轨道上的涂油器对钢轨进行涂油。

2.3更换钢轨，提高焊接质量

及时更换伤损钢轨，更换时注意适当配轨，以减小钢轨断面不对称公差的影响，提高焊接质量，确保轨头工作边平齐、打磨平顺。国内焊接钢轨的方法中在现场中容易采用的是铝热焊。但铝热焊焊接接头因焊缝是铸态组织，其强度往往低于被焊接轨材质（锻料），为此我们也推荐采用移动式闪光接触焊小车。焊接质量要求达到如下要求：

⑴钢轨顶面平直度允许偏差标准，建议为：0+0.3mm～0+0.0mm；

⑵轨头内侧工作面平直度允许偏差标准：参考法国TGV和欧洲（EN）标准，建议为：（0±0.3）mm

⑶轨底面平直度偏差标准：其中正偏差是指焊筋凸出，方向向下的偏差。建议为0+0.5mm～0+0.0mm

3结论

综上，为了延长钢轨的使用寿命，确保行车的平稳性，关键是要做好钢轨的打磨工作，采用大、小机械互相结合的方式，根据不同的情况分别作好修理性打磨、预防性打磨，这样可以改善轮轨间接触状态，防止和改善裂纹产生、扩展，减少钢轨维修工作量，延长换轨周期。另外，从钢轨打磨与涂油的结合，及时更换伤损钢轨，采用接触闪光焊，加强线路养护维修等工作方面着手做好地铁轨道钢轨维修的工作，延长钢轨使用寿命，确保行车安全。

参考文献：

[1]雷晓燕.钢轨打磨原理及其应用.铁道工程学报.2000.（1）.29

[2]贺振中.国外钢轨打磨技术的应用与思考.中国铁路.2000年第9期

[3]黄信基.对我国地铁轨道钢轨维修作业的讨论.铁道勘测与设计.2006.6

[4]张铭达.高速重载线路钢轨打磨方法优化研究.西南交通大学.硕士研究生论文.2006.3

[5]张铭达.刘学毅.钢轨预防性打磨原理及应用.铁道建筑.July.2006