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钢轨预防性打磨技术优化研究 　　摘 要：本文通过对钢轨预防性打磨现状的的分析，指出打磨流程、切削量、比较基准是影响打磨质量的主要因素。提出了预防性打磨钢轨轮廓的确定依据，打磨的流程，构建了切削量计算模型，经京津城际高铁打磨验证了该方法可行。 　　关键词：铁路钢轨； 预防性打磨；方法优化 　　中图分类号：U216.1 文献标识码：A 　　预防性打磨是重要的钢轨维护方式，采用预防性钢轨打磨，可明显消除轨头表面的接触疲劳伤损，同时将钢轨断面打磨至合理断面，能明显减轻轮轨动力作用，减缓钢轨伤损。试验和研究表明，在高负荷线路上采用小切削量的周期性的预防性打磨比基于钢轨状态的修复性打磨要更为经济和高效。切削量是钢轨打磨的关键技术指标之一，直接关系到打磨效率和质量。多年来钢轨预防性打磨主要以经验为主，存在打磨过剩或打磨不足，打磨的质量难以保证。随着对打磨技术研究和实践的深入，特别是钢轨打磨车的普遍运用，使得借助钢轨轮廓测量设备，能定量计算确定切削量，为预防性打磨方法优化创造了条件。本文就预防性打磨质量问题存在的原因进行分析，提出了打磨量化计算及打磨方法优化方案，并进行了验证。 　　1 影响打磨质量的主要因素 　　钢轨的打磨有预打磨、预防性打磨和修理性打磨三种主要类型。在这三种打磨类型中，预防性打磨是指在缺陷形成以前或即将形成时对钢轨进行的打磨，其主要作用一是控制钢轨侧磨和侧向轮轨作用力，二是控制钢轨疲劳，三是控制波磨。预防性打磨对延长钢轨的寿命效果非常明显。随着对打磨的认识的进步，采用周期性的预防性打磨正逐渐成为对钢轨实施修理的主流方式。长期以来，由于缺乏研究，钢轨打磨主要以经验性为主，打磨质量不稳，主要因素有以下几方面。 　　1.1 打磨流程缺乏依据 　　在缺乏对钢轨打磨质量评价的可靠测量手段的时期，无法量化工艺标准，现场临时决定打磨方案。钢轨磨耗信息，打磨质量控制，依赖于操作人员的经验，选择随车的打磨模式作业，通过增加打磨变数来满足质量要求。打磨质量优劣凭感觉判定，在这种情况下，打磨流程因内容缺乏数据支持而显得不重要。往往是打磨一条铁路线模式和切削量完全相同，造成打磨质量不均衡，出现打磨过剩或不足。打磨不足（图1），起不到应有的打磨效果；打磨过剩，增加了打磨成本，缩短了钢轨的寿命。 　　在实际的工程实践中，线路条件的变化，钢轨磨耗存在差异性，给制定合理的打磨流程增加了难度。 　　1.2 切削量难确定 　　同一区段铁路，线路参数不是固定不变的，线路平面合纵断面设计中，平面由曲线和与之相切的直线组成，纵断面是由长度不同、陡缓各异的坡段组成。曲线影响着列车通过速度，坡度影响着机车牵引能力。与之相适应，在不同的线路参数地段，轮轨的相互作用工况有别，钢轨表面的变化多种多样，统一区段通过一定的运量后，产生的钢轨磨耗不均衡，钢轨轮廓差异性较大。比如大秦线曲线地段上股侧磨特征明显，下股轨面剥离特征明显，钢轨中心压溃趋势明显。在这种轨面特征地段，要确定合理的切削量比较复杂。而在没有坡度、牵引速度去变化的直线地段，钢轨的轨面特征往往相近得多，比较容易确定合理的切削量。 　　1.3 比较基准不统一 　　预防性打磨，一般标准钢轨轮廓作为目标钢轨轮廓。在对钢轨实施打磨前要对钢轨进行测量，并把测得实??钢轨轮廓与标准钢轨轮廓进行比较，以此计算确定切削量。比较计算要有基准，可作为计算基准的位置有多个，轨顶面及其里侧不同角度、钢轨作用边及上沿、钢轨作用边及下沿等。在有条件时，多以钢轨的作用边作为比较基准，此处可兼顾钢轨的平纵面；有些以钢轨顶面为比较基准。以上两种基准全凭测量人员的个人习好。钢轨的磨耗特征不同，轨面变化的趋势不同，在对测得的钢轨轮廓数据与目标钢轨轮廓进行比较时，应对基准进行选择。比如在有肥边的地段以轨距角处作为比较基准误差就大，确定的切削量偏小。早期对丰沙线的打磨中，里侧出现剥离，以轨距角处作为比较基，结果打磨作业后，病害的处理就不彻底。对于预防性打磨，比较基准应以轨面中心部位最高点为纵向基准，以钢轨踏面下16mm（德国为14mm）为横向基准。对比计算时，先使标准钢轨作用边与待打磨钢轨作用边轮廓在同一条竖线上，在把标准钢轨轮廓沿该竖线由下往上移，至顶面最高处与待打磨钢轨轮廓第一重合点为止，以此计算切削量。 　　2 打磨方法的优化 　　2.1 钢轨轮廓特征的分析要点 　　在确定切削量要提前要清楚被打磨的钢轨轮廓及状态。进行预防性打磨，需要把握以下三个要点：一是既有钢轨轮廓的光带分布情况。光带是列车通过时与钢轨反复的接触形成，反映的是轮轨接触的特征。轮轨接触过程中，钢轨受力是否合理，可通过分析光带位置可直观判断。通过调整列车速度、轨底坡度设置、钢轨的顶面形状、车轮的踏面形状都会影响光带的形成和分布。显然，对于既有线，通过对钢