摘要：本文对钢轨廓形打磨技术应用现状进行了梳理总结，从钢轨打磨作业智能化及信息集成化，打磨装备先进化及高效化，施工作业高安全性及绿色化等方面对钢轨廓形打磨的发展趋势进行了分析探讨，旨在对于地铁钢轨廓形打磨技术的进一步发展和完善提供一定参考。
关键词：钢轨廓形打磨；高速打磨；养护维修；应用现状
1.概述
随着地铁线网日益庞大，行车密度日益增加，钢轨表面容易出现疲劳裂纹、剥离掉块、侧磨、轨顶波磨、轨头压溃、内轨肥边等表面病害，如图1所示。这些钢轨病害，不仅影响了地铁正常运营，同时也增加了轨道和车辆的养护维修工作。随着地铁的快速发展，轮轨接触问题日益突出，钢轨廓形是影响轮轨接触关系的重要因素之一。
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传统的钢轨打磨技术可分为修理性打磨、预防性打磨和新轨预打磨，其主要目的是清除钢轨病害，修复钢轨廓型以改善轮轨关系，使轮轨间的相互作用回归到轮轨接触的初始状态。高铁及地铁钢轨运维经验表明：钢轨打磨方式直接影响钢轨打磨作业过程及效果。利用钢轨打磨进行钢轨维护已成为轨道养护的重要措施。
2.钢轨廓形打磨技术应用
钢轨打磨在预防城市轨道交通钢轨波磨等方面起着重要作用。北京、天津、南京、沈阳等城市的轨道交通线路在开通前均开展钢轨预打磨工作，有效延长了钢轨的打磨周期。
钢轨打磨在地铁运营线路钢轨病害整治方面也得到广泛应用。如北京地铁运营公司《工务维修规则》中就有关于钢轨打磨的规定：“运营线路预防性打磨应每2年打磨一次，根据打磨设备数量配置情况，宜每年打磨一遍；钢轨波深接近0.5mm时，应及时安排打磨，打磨后波深不大于0.3mm。”然而，地铁工务维修规则对钢轨打磨的技术要求过于单一，不利于钢轨病害及钢轨打磨的差异化、精细化管理。
采用标准钢轨廓形建设完成的地铁线路，在不同位置出现不同程度、不同发展速率的钢轨磨耗，说明单一的钢轨廓形并不完全适用于不同的车辆、线路和运行条件。钢轨廓形打磨技术是基于轮轨耦合动力学分析，针对不同车辆、线路和轨道结构参数，通过精细化、差异化的钢轨打磨方式，形成适合于不同线路条件的钢轨廓形，优化轮轨廓形匹配，达到提高行车安全、降低轮轨振动噪声、控制钢轨接触疲劳、裂纹扩展和缓解磨耗等效果。
2.1在地铁的运用
地铁线路存在行车密度大、曲线多且半径小、减振地段多等特点，钢轨表面病害影响因素多，成因复杂。钢轨廓形打磨在地铁线路上应用相对较少，但打磨对钢轨病害有良好的整治效果。例如对某地铁区间长210m、半径650m的曲线线路钢轨廓形打磨前后对比跟踪测试，钢轨表面不平顺、波磨波深发展对比可知，廓形打磨减缓了钢轨波磨的发展速率，两次打磨周期相应延长，从3个月延长至6个月。
2.2在铁路的运用
某铁路线路钢轨廓形打磨技术服务试验段，试验段上行年通过总重约130Mt，全线铺设60kg/m无缝钢轨，600m半径曲线上股侧磨掉块严重、下股轨顶剥离掉块严重，打磨前换轨周期在12~18个月之间。根据观测情况可知廓形打磨后钢轨磨耗速率明显下降，病害得到有效控制，具体效果：一是打磨后观测曲线上股垂磨速率相比历史磨耗速率减小20%~40%，上股侧磨速率减小约20%~70%，下股垂磨速率减小5%~30%；二是廓形打磨后曲线钢轨磨耗明显小于对比曲线，以侧磨最为明显。2017年3月底观测时对比曲线曲中侧磨已达3.679mm。
3.钢轨廓形打磨发展趋势
3.1廓形打磨装备的高速化
随着地铁运营里程的不断增加，针对地铁运行密度大、“天窗”时间短、打磨装备少等实际情况，有限的“天窗”时间和廓形打磨作业的特殊性给线路维护带来巨大挑战，廓形打磨装备的高速化可以提高钢轨打磨的效率。
3.2廓形打磨工艺的精细化
精细化钢轨廓形打磨基于轮轨耦合动力研究，针对不同的车辆结构、线路和轨道结构参数，通过精细化、定制化的钢轨廓形打磨工艺，形成适合于不同线路条件的钢轨廓形，优化轮轨廓形匹配，达到提高行车安全、降低轮轨振动噪声、控制钢轨接触疲劳、裂纹扩展和缓解磨耗等效果。
3.3廓形打磨信息的集成化
廓形打磨信息的集成化是钢轨打磨作业信息输入和输出的集中体现，通过打磨计划的制订、打磨方案的执行及打磨质量的反馈进行钢轨廓形打磨管理。建立协调打磨周期、打磨策略和打磨质量等信息的统一管理平台，量化钢轨病害萌生、扩展的循环周期，为钢轨打磨作业规划和实施提供原始依据。
3.4廓形打磨作业的智能化
廓形打磨作业的智能化是打磨模式的进一步发展，通过比较钢轨当前廓形与目标廓型的差异，自动生成打磨工具的布置方式和执行参数，使打磨后的钢轨截面最大限度地逼近目标廓型，减少打磨遍数。智能化打磨借助于钢轨廓型的测量和处理系统，能够实时采集打磨作业前后的钢轨廓型并指导作业实施。
3.5廓形打磨服务的定制化
打磨服务的定制化是根据个性化、差异化的需要，即时设计出合理的钢轨打磨目标廓形和打磨车应用模板，并根据对打磨后的钢轨测试结果进行打磨后轮轨综合性能评估。通过打磨前后钢轨的状态变化进行差异化、定制化分析，包括钢轨表面的接触疲劳变化、损伤的消除、廓形的优化以及列车运行情况；通过长期大量的定制化的信息数据分析，提出定制化、个性化的长远控制钢轨质量的设想和建议。
结语
钢轨廓形打磨技术可以修正钢轨廓形、消除和改善钢轨病害，有效延长钢轨使用寿命，并能提高列车运行安全性和平稳性，降低轮轨振动噪声，是铁路线路养护维修中的重要手段，也是今后地铁消除钢轨病害的发展趋势。我国钢轨廓形打磨技术虽然起步较晚，落后于德国、加拿大、澳大利亚等国家，但近年来该技术在国内受到重视，发展迅速。
参考文献
[1]刘明月，李建勇.钢轨打磨技术现状和发展趋势[J].中国铁道科学，2014，4.
[2]金学松，杜星等.钢轨打磨技术研究进展[J].西南交通大学学报，2010，1.
[3]王军平，单连琨等.个性化钢轨廓形打磨方法分析[J].铁道建筑，2015，11.
[4]樊文刚，刘月明等.高速铁路钢轨打磨技术的发展现状与展望[J].机械工程学报，2018，22.
[5]许孝堂.钢轨高速打磨机理研究[D].成都:西南交通大学，2016.
论文作者:闫家庆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
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