摘要：城市轨道交通中钢轨的质量和工作状态对整个线路的运营都有着极大的影响，为保证钢轨正常的运行状态，钢轨打磨因此成为现今各个城市地铁采用的普遍做法。现今成都地铁采用美国HTT公司C系列RGH20C型钢轨打磨车对钢轨进行维护，笔者根据在成都地铁运营有限公司从事钢轨打磨车维保工作的经历总结了该车基本情况，阐述了该型钢轨打磨车的工作原理以及在现今打磨工作出现的一些问题，并提出了对打磨车的未来发展的展望。
关键词：地铁；钢轨；打磨车；应用
1.打磨钢轨的必要性
从安全的角度来说，轨道踏面的平顺性和线路的稳定性对于列车的运行十分重要，特别是在行车速度和车辆荷载增加的情况下显得尤为重要[1]。在钢轨出现不平顺情况时，单纯依靠捣固和起拔轨道是不能够满足改善线路质量的要求的，为此钢轨的周期性维护是十分有必要的。钢轨在使用后会出现例如波磨、车轮擦伤等不平顺情况，这些不平顺会增加钢轨的动应力，从而导致线路病害增加。轮轨断面的尺寸是相互配合的，如果线路出现不平顺状态，钢轨于轮对之间的配合达不到要求，这样对在线路上行驶的车辆产生不利影响，甚至引发事故。再者波纹磨耗是产生噪音的声源，国铁上噪音在火车途经城市时会对周围居民生活产生影响。因此打磨钢轨对于轨道交通来说是很重要的。
从经济角度来说，钢轨修理一般分为两种：现场打磨和工厂内打磨。相比较而言，现场打磨可以节省因为拆卸钢轨捣固钢轨所需要的时间，而且节省了运输等费用，根据现场打磨技术上的优点，从经济角度来看，钢轨打磨可以节省成本。其次，钢轨打磨可以延长钢轨的使用寿命50%-100%，从而减少了更换钢轨的费用，其次对于机车车辆来说，可以减少其疲劳现象从而延长使用寿命。根据国外有关部门估计，打磨钢轨的投资费用跟节约下来的费用大概是1：8甚至更多[2]。因此在安全和经济这两方面来说，打磨钢轨是有必要的。
2.钢轨打磨的方法和作用
1930年以来，铁路运输部门将打磨方法用于铁路的维护保养上，早期的打磨是由人工完成的，后面逐渐被机械所代替。钢轨打磨按照采用的方法和目的可分为两类：预防性打磨（外形打磨）和修复性打磨（表面打磨）[3]。所谓修复性打磨是指控制和清除钢轨表面已经有的缺陷，早期的钢轨打磨都是采用的修复性打磨，然后从上个世纪八十年代开始，修复性打磨逐渐被预防性打磨代替。所谓预防性打磨是指通过对轨头的形状进行打磨改善轮轨之间的接触状态，从而达到防止病害发生和发展的目的的打磨方式。传统的修复性打磨只是简单将轨头磨平，而相对的预防性打磨是将轨头打磨成特殊的形状以满足相应的轮轨关系。
外形打磨可以解决三个问题：控制钢轨侧磨及侧向轮轨作用力、控制钢轨疲劳以及控制波磨。对于表面有缺陷或者发生塑性变形的钢轨来说，外形打磨主要经历三道工序：一是清除钢轨表面缺陷；二是轨头整形；三是将轨道打磨成所需求的形状。预防性打磨可以延长钢轨使用寿命，控制侧磨和疲劳，减少波磨，降低轮对冲击力，在现今成都地铁运营的线路上，主要采用预防性打磨。
地铁电客车运行特点是运行时间间隔短，而且制动频繁，相对来说运行速度较慢，频繁制动会导致更容易产生波磨，另外因为轨道并未铺设道砟，相对来说更容易产生噪音，再者为提高乘客乘坐的舒适度，噪音问题也应该得到解决，因此在减少噪音和列车振动方面需要通过轨道的平顺来达到目的，也就是说地铁轨道的打磨作业时不可缺少的。目前，成都地铁采用美国进口的RGH20C型钢轨打磨车对地铁轨道进行维护。
3.RGH20C钢轨打磨车简介及工作原理
RGH20C型钢轨打磨车由美国HTT公司生产，该车的系统组成包括车体、走行部、两端司机室、动力系统、牵引传动系统、制动系统、压缩空气系统、轨道打磨系统、控制及监控系统、轨道测量系统、液压系统、电气系统、集尘系统、消防及喷水系统以及其它必要的辅助系统等。结合设备车间维保和打磨车的具体情况，主要对RGH20C型打磨车的性能、动力及走形部、智能及监控和打磨系统做简要介绍。
3.1性能特点
在性能方面，根据成都地铁要求，该型打磨车具有良好的互换性，各机械、液压/气压主要部件以及电气、电子主要元器件都能够实现良好的互换。设备的检测装置能够自动测量、记录、数据输出轨道断面廓形，还能够测量轨道纵向波磨数据并且记录输出。打磨车还实现了发动机和打磨系统的监控功能。因为隧道作业的原因，打磨车还具有良好的防尘和集尘功能，通过机器间的密封胶条和外罩体及必要开口处的滤尘装置，最大程度保证打磨时灰尘不能进入机器间，其次，在作业时，为保护隧道内设备以及隧道清洁，打磨系统被橡胶布包裹而且有专门的反吹装置可以将打磨产生的灰尘由集尘器进行收集。另外，打磨车还具有良好的防噪音措施，在司机室内噪音低于70分贝，保证了司机良好的工作环境。
3.2动力及走行部分
成都地铁钢轨打磨车采用两节固定重联方式实现钢轨打磨作业，整车动力由美国生产的JHON DEER 6135HF485六缸水冷电喷柴油机提供，整车功率为656Kw，功率储备充足。柴油机由电子系统控制，设转速传感器、水温传感器、机油温度传感器、机油压力传感器、燃油油位等显示和保护器件。可在两端司机室的显示屏上观察发动机工作状态并方便地控制柴油机，在发生水温过高、油压过低、水位过低、油位过低、超速时会启动自动停机保护。柴油机在防火系统激活时也会启动停机保护。车辆传动方式为闭环液力传动，由泵和变量马达以及齿轮箱组成。每节车上有两个动力轴，装在同一个转向架上。另一个转向架装有两根从动轴。每个动力轴配有一个液压驱动泵和一个驱动马达。
打磨车转向架采用成熟且实际成功使用超过6年的转向架，每节车的驱动系统为两个转向架，其中一个装有两根动力轴，另一个装有两根非动力轴。动力轴通过齿轮箱和液压马达连接。组成静液压传动系统。转向架上有包括液压减震器和V形橡胶弹簧组成的悬挂系统以保证良好的运行平稳型。车轴上装有锻造车轮，车轮外侧布置轴承。驱动轴配有单速重型变速箱，换挡是由气动控制。
走行部由液压马达驱动，走行驱动马达是液压闭环油路控制的可调速马达，在工作状态下保持最大的供油位移量。在泵的进出口上均布置有传感器，监视其压力值并在计算机上的滑动条上显示。计算机也用这个信号调整驱动泵使各轴均分牵引的负载。
3.3智能及监控系统
RGH20C型钢轨打磨车可以实现两车的联网集中控制，通过网络上的节点根据CAN协议和不同的传感器、开关和阀门进行通讯，控制计算机上采用了HTT独有的“Jupiter2000”系统，通过网络控制所有的硬件和设备来操作打磨车，通过模块化的控制是每一个节点负责处理其最靠近部分的不同部件的信号及指令，然后对车辆各个环节进行监控，实现对部件故障的自动诊断并且完成屏幕报警。
相对于其他型号的钢轨打磨车，HTT打磨车的标准特性是其智能系统，整车可以记录打磨区段内所有开始和停止动作，而且在激活之后，智能系统使计算机记录起点、终点位置，以后的重复打磨不必控制起点终点，在相同区段内，系统也可以多次记忆磨头的提升和下降动作。而且每个打磨头都是由计算机上的打磨方式来控制，每个打磨头的打磨角度、功率和横向位移的设置信息都是可以独立控制的，在部分磨头故障时不妨碍其他磨头的正常工作。
3.4打磨系统
RGH20C型钢轨打磨车依靠安装在打磨车下部的激光器发射出光纤透过透镜形成散射光带，然后由廓形测量装置的图像跟踪算法描绘出钢轨廓形并且与标准廓形相对比，为钢轨打磨作业提供参照。RGH20C型打磨车由两个10头的单节组成，左右各有10个磨头，是自身牵引、边打磨边推进式的，前后两端各设一个司机室，可双向牵引、打磨。打磨小车四周布置有防护帘以挡住火花、粉尘、以及在特殊情况下破碎的磨石等，防止对轨旁设备和人员的伤害。
磨头驱动方式为液压马达通过中间过渡装置连接磨石，在这种方式下，因轨缝等原因造成的纵向冲击将被过度装置的轴承承受，减小对液压马达的影响，延长重要元件的寿命。另外，系统设置有低速保护功能，走行速度低于设置值（如2.4km/h）时，所有磨头都会收回，避免错误打磨。磨头采用液压马达驱动，液压马达与磨石时间采用过渡装置连接，钢轨打磨控制系统内已经存储了多套打磨方案，打磨头可被独立控制，而且打磨头的升降、角度及功率都可在打磨程式内进行调节，从而保证了打磨作业的精确度，当然车辆的控制显示系统可以在显示屏上完整显示打磨机构各部分的工作状态，确保打磨的正确性。
钢轨打磨车的打磨作业通过相应的监控系统能够达到十分精确的程度，其次打磨车还充分考虑了地铁线路铺设的曲线道岔等部位，能够做到全方位打磨。再者，打磨车的操作方式十分人性化，车辆的各个状态都能通过显示屏直接显示，且操作可以通过触摸屏完成。其他诸如空压系统，冷却系统等都能够很好地满足地铁线路打磨要求，整体来说，该型钢轨打磨车能够胜任成都地铁钢轨的打磨任务。
4.钢轨打磨车技术发展展望
目前钢轨打磨车采用柴油机为打磨车走形部和打磨系统提供动力，柴油燃烧
会产生废气，相对于国铁上的钢轨打磨，地铁因为轨道基本铺设在地铁隧道中，因此在打磨过程中相对来说因为作业环境的密闭性，导致打磨产生的废气无法很快被稀释掉，从而对作业人员的生命健康产生威胁。其次地铁隧道内安装有比较灵敏的信号装置及相关设备，废气的排放可能会对信号装置的灵敏度和对设备产生影响，从而有导致运营事故发生的隐患。
为相应环保倡议及保护地铁隧道内安装设备，就地铁现今DC1500V接触网，在未来的发展过程中通过使用电力为能源可以做到废气零排放，并且以电力来驱动打磨车的打磨系统。车辆架构图如图1。
图1 电力驱动钢轨打磨车架构图
电力驱动钢轨打磨车主电路采用DC1500V接触网供电，经受电弓输入直流电由牵引逆变器转换为频率、电压可调的三相交流电，向异步牵引电机供电，以提供驱动力。对于打磨系统和液压系统，通过逆变器将接触网上1500V直流电转变为电压电流恒定的三相交流电提供打磨所用动力。辅助逆变器作为辅助系统的电源，经过辅助变压器降压和滤波之后对整车辅助设备供电。
电力驱动钢轨打磨车在性能上能够达到现今柴油机提供动力的打磨车，但是可以提供更好的作业环境和更好地保护正线设备。但在车辆段调车时，在无接触网股道停放启动打磨车时需要工程车牵引，这样会增加一定的工作量。其次钢轨打磨车在正线打磨时，如果遇到接触网断电，那就只能申请救援，这也是需要钢轨打磨时所需要防范的。
另外，成都地铁钢轨打磨车为进口设备，其结构相当复杂，而且设计的专业相对较多，因此对于设备的维护对于维保人员有着较大的考验，。其次，打磨车上相关的部件如果有损坏，需要从国外进口件进行更换，进口件的购买周期相对较长，所以如何提前预料到所需的备品备件对于打磨车的正常使用起到至关重要的作用。
结束语
成都地铁正处于一个迅速发展的时期，公司对安全运营十分重视，因此为保证正线运营的畅通，钢轨打磨作业必然是必不可少的。就目前情况来说，钢轨打磨作业还不是很频繁，但是随着运营时间的增加，钢轨各种磨耗必然会出现，钢轨打磨作业随之增加。地铁在城市交通里起到了非常重要作用，钢轨维护对于地铁的安全运营自然也是十分重要，城市轨道与国铁钢轨不同必然也导致维护作业的特殊性，成都地铁需要在这样的情况下，实事求是，寻求到自己的安全运营之道。
参考文献：
[1]肖韵陶.浅谈钢轨打磨车在西安地铁二号线的应用[J].江西建材，2016（12）：155+158. [2]杨永飞.钢轨打磨技术在地铁线路维护工作中的应用[J].技术与市场，2016，23（06）：79-80.
论文作者:陈波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/5/31
标签：钢轨论文; 地铁论文; 作业论文; 系统论文; 成都论文; 平顺论文; 轨道论文; 《基层建设》2018年第10期论文;