淺談地鐵鋼軌維修工作

摘要：地鐵軌道的主要要求之一是平順性，本文針對(duì)我國(guó)地鐵軌道的快速發(fā)展，就鋼軌在軌道平順性中的重要性結(jié)合國(guó)內(nèi)外鐵路維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地鐵軌道鋼軌維修進(jìn)行分析、比較和討論，強(qiáng)調(diào)合理和準(zhǔn)確的打磨是鋼軌維修工作的主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：地鐵軌道；平順性；鋼軌維修；鋼軌打磨；預(yù)防性打磨

1 前言

鋼軌作為軌道結(jié)構(gòu)的主要部件之一，支承并通過(guò)摩擦粘著力引導(dǎo)機(jī)車(chē)車(chē)輛的車(chē)輪，直接承受來(lái)自車(chē)輪和其他方面的力并傳遞給軌枕，同時(shí)為車(chē)輪的滑動(dòng)提供阻力最小的表面。軌道平順性是列車(chē)平穩(wěn)、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，是影響行車(chē)舒適度的主要因素。對(duì)于地鐵來(lái)說(shuō)，鋼軌的波磨、擦傷、表面龜裂、剝離掉塊、壓潰、焊縫不平順等會(huì)放大列車(chē)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的沖擊力，加大噪音，甚至引起斷軌。做好鋼軌維修工作可以延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，增強(qiáng)地鐵的經(jīng)濟(jì)效益。隨著城市地鐵的快速發(fā)展，路網(wǎng)長(zhǎng)度的不斷延伸，如何做好鋼軌維修已成為地鐵線路養(yǎng)護(hù)的一個(gè)重要內(nèi)容和當(dāng)務(wù)之急。

2 我國(guó)鐵路軌道鋼軌維修

鋼軌維修方式主要有如下幾種：打磨，涂油，更換，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修預(yù)防鋼軌傷損等。以下分別對(duì)鋼軌維修工作進(jìn)行分析介紹。

2.1 鋼軌打磨

2.1.1 鋼軌打磨的意義及現(xiàn)狀

鋼軌打磨作為鋼軌維修的一個(gè)重要方式，是指消除鋼軌周期性和非周期性短波不平順而進(jìn)行的作業(yè)。鋼軌打磨分為修理性打磨和預(yù)防性打磨。實(shí)踐證實(shí)，恰當(dāng)?shù)匿撥壌蚰ィ擅黠@地節(jié)省軌道維修費(fèi)用。據(jù)日本新干線經(jīng)驗(yàn)，鋼軌的更換壽命延長(zhǎng)30%，傷軌更換大致減少30%，軌道維護(hù)周期（搗實(shí)周期、板式整正周期）的延長(zhǎng)對(duì)于有碴道床區(qū)間約為30%，對(duì)于板式軌道區(qū)間約為10%。法國(guó)高速線軌道由于采取了搗固作業(yè)后緊接進(jìn)行鋼軌打磨，使維修工作量減少了50%。澳大利亞報(bào)道，經(jīng)過(guò)保養(yǎng)性打磨，鋼軌的耐磨壽命可以提高70-80%。

我國(guó)鐵路鋼軌打磨工作于1989年開(kāi)始，打磨作業(yè)一般分為兩種：一是預(yù)防性打磨，主要是對(duì)新更換或狀態(tài)較好鋼軌采用的一種打磨方式，其目的是消除鋼軌頂面的初始不平順，改善輪軌關(guān)系，提高軌面平順性，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，打磨遍數(shù)一般控制在3～5遍，鋼軌磨削量較?。?.2mm左右）；另一種是修理性打磨，主要對(duì)狀態(tài)較差的鋼軌采用的一種打磨方式，其目的是消除鋼軌頂面的波磨及產(chǎn)生的鋼軌飛邊，盡可能恢復(fù)鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)斷面，延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命，打磨遍數(shù)一般在5～10遍，鋼軌磨削量較大。

2.1.2 打磨設(shè)備

目前鋼軌打磨我國(guó)主要采用砂輪打磨列車(chē)，此外還有道岔打磨車(chē)和小型打磨機(jī)械。

⑴ 我國(guó)在1989年引進(jìn)了Speno公司的URR-48/4型鋼軌打磨列車(chē)，48個(gè)打磨頭，另外Speno公司新的RR32M3型鋼軌打磨列車(chē)裝備了更加先進(jìn)的橫向輪廓激光檢測(cè)裝置。目前我國(guó)普遍采用PGM-48鋼軌打磨列車(chē)，該車(chē)是寶工新鐵公司與美國(guó)HTT公司合作生產(chǎn)，打磨效率高，主要用于消除波磨、擦傷和剝離等鋼軌損傷，及新線鋼軌的預(yù)防性打磨。其整個(gè)作業(yè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)完成。

⑵ 目前小型打磨機(jī)具眾多，具體有法國(guó)生產(chǎn)的MR150鋼軌打磨機(jī)，蘇州雅馬士達(dá)動(dòng)力機(jī)器有限公司開(kāi)發(fā)的YM 150型四沖程動(dòng)力鋼軌打磨機(jī)等，小型打磨機(jī)具精度和作業(yè)人員素質(zhì)是以后我國(guó)高鐵鋼軌維修質(zhì)量高低的關(guān)鍵之一，應(yīng)得到充足的重視和不斷發(fā)展。

2.1.3 打磨方式

打磨分為預(yù)防性打磨、修理性打磨二類(lèi)，地鐵軌道應(yīng)更多側(cè)重于以預(yù)防性打磨消除軌面不平順，提高列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性。預(yù)防性打磨相對(duì)于修理性打磨來(lái)說(shuō)更有可取之處。因?yàn)樵诿看晤A(yù)防性打磨過(guò)后，保留的是表面沒(méi)有裂紋的、良好的、有硬化層的表面。與之形成鮮明對(duì)照的是修理性打磨，經(jīng)過(guò)多遍的、大打磨量的打磨后，原來(lái)的有裂紋的、變形的表面把硬化層完全消除掉了，只剩下相對(duì)軟的帶有金屬層和一些殘余裂紋（最深的裂紋不會(huì)完全被消除），這些更容易發(fā)生變以及裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展。另外，打磨周期長(zhǎng)勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致每次打磨的量增加，或者會(huì)使用較大的打磨量來(lái)消除曲線的疲勞部分，不但會(huì)導(dǎo)致磨耗速度加大，減少鋼軌使用壽命，而且打磨也不經(jīng)濟(jì)，應(yīng)尋求鋼軌磨損和疲勞的平衡。

⑴ 預(yù)防性打磨

其目的是在鋼軌軌頭裂紋開(kāi)始擴(kuò)展前就把裂紋萌生區(qū)打磨掉，防止接觸疲勞型波磨的產(chǎn)生和發(fā)展。通過(guò)打磨還降低了車(chē)輪與鋼軌斷面的配合程度，使有效軌距發(fā)生變化，改變了車(chē)輪的接觸點(diǎn)位置，使輪軌接觸點(diǎn)在疲勞形成前偏離原接觸區(qū)，最大應(yīng)力重分布，從而把鋼軌斷面打磨成最佳輪軌接觸的幾何形狀，以延緩波磨和其他疲勞傷損的產(chǎn)生，并有控制側(cè)向輪軌作用力從而減少側(cè)磨的功能。

鋼軌打磨的合理限值是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各種條件綜合分析來(lái)確定的，主要考慮線路上鋼軌類(lèi)型、磨耗程度、車(chē)輛情況、年通過(guò)總重等等因素?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)的可操作性，鋼軌打磨限值主要考慮的因素是線路的外觀平順性要求（主要是波磨）、疲勞裂紋發(fā)展情況和通過(guò)總重等因素。

⑵ 修理性打磨

其目的是要控制和清除鋼軌表面已有的缺陷。軌面缺陷包括：軌面波紋、軌頭塌落、焊接不平順、磨耗、鋼軌塑性變形、軌頭燒傷、高低不平、接頭錯(cuò)位等。修理性打磨通常是在鋼軌表面形成缺陷以后才進(jìn)行，綜合考慮國(guó)內(nèi)地鐵車(chē)組軸重、曲線條件等因素，建議按情況約五年一遍。

2.1.4 打磨驗(yàn)收及標(biāo)準(zhǔn)

鋼軌打磨工作完成后要加強(qiáng)驗(yàn)收工作，波磨的質(zhì)量驗(yàn)收應(yīng)采用鋼軌波磨檢測(cè)系統(tǒng)或鋼直尺配合塞尺進(jìn)行，軌廓的質(zhì)量驗(yàn)收應(yīng)采用鋼軌軌廓檢測(cè)系統(tǒng)或便攜式軌廓檢測(cè)儀進(jìn)行。我們認(rèn)為，打磨應(yīng)做到如下要求：

⑴ 短波，全部消除。

⑵ 中波，殘余波深小于0.2mm。

⑶ 消除軌頭肥邊等缺陷；軌頂形狀符合規(guī)定要求（打出負(fù)型位差）。

⑷ 打磨后鋼軌踏面用1m直尺測(cè)量，不平度應(yīng)小于0.05mm。

2.2 涂油

線路維修是一個(gè)系統(tǒng)工程，除鋼軌打磨外，還必須實(shí)施潤(rùn)滑、缺陷檢測(cè)等。通過(guò)有效的潤(rùn)滑措施，如鋼軌涂油，可以取得很好的減磨效果。在外股鋼軌軌距角處涂油是改善輪軌間接觸狀態(tài)，防止輪軌間高摩擦力作用的另一措施，目的是隔離輪軌接觸（形成潤(rùn)滑膜），降低輪軌摩擦系數(shù)，且不致過(guò)度影響車(chē)輛運(yùn)行和制動(dòng)粘著力，也不能形成泥垢（潤(rùn)滑劑很快固化，形成干膜）。在經(jīng)濟(jì)效益上，潤(rùn)滑顯示出減少磨損在十位數(shù)的數(shù)量級(jí)上。潤(rùn)滑強(qiáng)調(diào)的是控制在下股鋼軌和車(chē)輪間的摩擦系數(shù)。從使用手段上，國(guó)鐵通常是在維護(hù)車(chē)輛上安裝鋼軌涂潤(rùn)器，而地鐵軌道多用安裝在軌道上的涂油器對(duì)鋼軌進(jìn)行涂油。

2.3 更換鋼軌，提高焊接質(zhì)量

及時(shí)更換傷損鋼軌，更換時(shí)注意適當(dāng)配軌，以減小鋼軌斷面不對(duì)稱(chēng)公差的影響，提高焊接質(zhì)量，確保軌頭工作邊平齊、打磨平順。國(guó)內(nèi)焊接鋼軌的方法中在現(xiàn)場(chǎng)中容易采用的是鋁熱焊。但鋁熱焊焊接接頭因焊縫是鑄態(tài)組織，其強(qiáng)度往往低于被焊接軌材質(zhì)（鍛料），為此我們也推薦采用移動(dòng)式閃光接觸焊小車(chē)。焊接質(zhì)量要求達(dá)到如下要求：

⑴ 鋼軌頂面平直度允許偏差標(biāo)準(zhǔn)，建議為：0+0.3mm～0+0.0mm；

⑵ 軌頭內(nèi)側(cè)工作面平直度允許偏差標(biāo)準(zhǔn)：參考法國(guó)TGV和歐洲（EN）標(biāo)準(zhǔn)，建議為：（0±0.3）mm

⑶ 軌底面平直度偏差標(biāo)準(zhǔn)：其中正偏差是指焊筋凸出，方向向下的偏差。建議為0+0.5mm～0+0.0mm

3 結(jié)論

綜上，為了延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命，確保行車(chē)的平穩(wěn)性，關(guān)鍵是要做好鋼軌的打磨工作，采用大、小機(jī)械互相結(jié)合的方式，根據(jù)不同的情況分別作好修理性打磨、預(yù)防性打磨，這樣可以改善輪軌間接觸狀態(tài)，防止和改善裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展，減少鋼軌維修工作量，延長(zhǎng)換軌周期。另外，從鋼軌打磨與涂油的結(jié)合，及時(shí)更換傷損鋼軌，采用接觸閃光焊，加強(qiáng)線路養(yǎng)護(hù)維修等工作方面著手做好地鐵軌道鋼軌維修的工作，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，確保行車(chē)安全。

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