东莞市轨道交通有限公司 523000
摘要：阐磨工作原理和影响轨打磨车效率的因素。提高钢轨打磨汽车抛光效率的关键是减少磨削车辆故障率，打磨布和抛光，钢轨病害打磨方法，打磨面积与打磨功率、打磨速度的关系，实现钢轨目标轨廓打磨。由测试区和打磨面积与打磨功率，打磨速度的关系，使打磨车钢轨打磨作业更加精确和高效。
关键词：设计；关键点
1、机床总体方案设计
要实现地铁打磨车控制系统设计符合实际使用情况，实现精确、高效打磨，必须从打磨车打磨机械结构进行设计，为控制系统的设计奠定良好的硬件基础，实现软硬件的完美组合。
1.1、钢轨打磨车动作流程
钢轨打磨车是用来高效率处理钢轨表面缺陷问题的工程机械。相对于传统精、粗磨车的静态打磨以及工作区域的局限性，钢轨打磨车在对钢轨轨头区域进行连续处理的同时，由牵引动力车组提供动力进行行进。它可以修复钢轨的不规则磨损、轨面低桂及细小裂缝等问题，有效提高钢轨使用寿命，降低列车行驶过程中产生的轮轨间接触发出的声音，提高车辆运行过程中的平稳性，因此，钢轨打磨对提高列车行驶过程中的舒适度
和安全系数有着非常重要的意义。此外，由于铁路运输任务量大，“天窗”吋间较短，所以在对铁路进行周期性打磨保养工作时，要求达到规定的打磨精度，在最大程度上提高打磨效率、尽量缩短占用线路的时间，为满足上述要求，钢轨打磨车就提出了多磨头配合仿形设计。由于钢轨打磨车的可移动性，以及需要远距离、长时间工作的原因，钢轨打磨车由动力车和作业车组成。动力车为打磨过程和区间运行分别提供恒低速牵引动力和高速运行牵引，保证打磨车稳定的运行速度，为钢轨打磨的连续性和平稳性提供保障；作业车主要由打磨小车、安全制动系统、驱动能源装置、控制系统、集尘和过滤装置等部分组成。其中，打磨小车是进行打磨作业的主要执行部件，分别分布在每节作业车左右两端；每组打磨小车在不同的位置安装有４个磨头，对钢轨表面进行不同位置的打磨工作。打磨控制系统通过按钮开关和人机界面控制运动电机、液压部件运动、完成打磨小车的固定装夹、实现对打磨电机的运动和位置控制、调整磨头和钢轨的相对位置以及磨削过程的处理。
1.2、机槭结构方案设计
1.2.1、钢轨打磨车主要技术要求及整体结构
为保证打磨作业的高效率、高精度以及环保卫生等要求，钢轨打磨车由一节动力车和六节作业车组成。其中，动力车主要由车身、转向装置、控制系统、冷却系统、减速设备和驱动能源装置等组成，为列车的平稳运行和打磨行进提供动力，而每个作业车是由车身、转向架、驾驶操作室、控制系统、减速设备、分别悬挂在作业车两侧的打磨小车及相关配套设施、过滤及环保装置等，同时布置有一个工作间。
2、提高打磨效率的关键点
通过分析，从钢轨打磨车自身性能角度提高钢轨打磨车打磨效率：一是降低打磨车故障率；二是协调打磨角度排布与打磨后轨廓的关系；三是优化钢轨病害消除办法；四是确定单个磨头打磨面积和打磨功率、打磨速度的关系；五是实现钢轨目标轨廓。
2.1、减少打磨车故障率
目前，PGM-48型钢轨打磨车故障率较高，是20世纪90年代从美国引进，系统老化，故障率主要表现在大修和故障诊断系统方面。
（1）大修。PGM-48型钢轨打磨车大修一般是更换原来打磨车已经老化的电气系统和液压系统。
（2）故障诊断系统。国内公司研制的打磨车故障诊断系统已完成专家数据库和硬件系统的设计。故障诊断系统能够为用户提供故障信息及可能解决故障的办法，技术专家可远程分析原因并提供解决办法，缩短了故障排除时间，提高了打磨车使用效率。
2.2、打磨角度排布与打磨后钢轨轨廓关系
打磨角度排布决定打磨后的钢轨轮廓包络面，角度间隔小打磨粗糙度小；角度间隔过小打磨切削量增大，打磨效率降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据目前国内外研究现状，以粗糙度和光带宽度约束打磨后形成的钢轨轮廓有利于行车安全和舒适度。从粗糙度和光带宽度两方面约束打磨角度分布。
（1）粗糙度。目前粗糙度要求不超过10 μm，粗糙度为10 μm时，给定弧半径下的打磨面宽度和打磨角度。
2）光带。以6 0 k g / m 钢轨为例，轨距角（+15°～+45°）宽度不大于4 mm，轨距角到轨面过渡区（+6°～+16°）不大于7 mm；轨面（-20°～+6°）不大于8 mm。打磨后轮轨接触带位于轨顶中部，带宽18～25 mm。高速铁路的轨距角（+15°～+45°）宽度小于等于3 mm，轨距角到轨面过渡区（+6°～+16°）小于
等于5 mm；轨面（-20°～+6°）小于等于5 mm。轨面粗糙度不大于10 μm，打磨后应无连续发蓝带。光带宽度按照w =2R tan（α /2）计算，按光带和粗糙度可分别计算出2组角度分布，取角度小的一组。按打磨光带宽度给定弧半径下的打磨角度和打磨粗糙度。
2.3、局部调整打磨功率，优化钢轨打磨作业
加拿大和北美重载铁路已经验证，钢轨打磨模版对减少钢轨病害发生和延长钢轨寿命有重大作用。目前，只需要选择合适本线路的钢轨目标轨廓，根据试验测得打磨功率、打磨速度与打磨面积的关系，由打磨钢轨现场测量的轨廓情况，确定需要打磨的面积，根据线路病害类型和病害程度确定打磨电机角度排列，根据需要打磨面积的差异和不同部位砂轮切削能力差异，在确定打磨速度之后，调整局部打磨电机的功率，使得打磨后钢轨轨廓更加逼近期望的钢轨轨廓。图4是打磨前钢轨轨廓与参考轨廓对比（红色为参考轨廓，黑色为测量轨廓）；是打磨后测量轨廓与参考轨廓对比（红色为参考轨廓，黑色为测量轨廓）。显而易见，打磨后钢轨轨廓较打磨前接近参考轨廓，较好地实现了钢轨的轨廓打磨。
2.4、确定打磨车作业性能
确定打磨车作业性能是目前打磨车应用中的难题，也是提高打磨效率的关键。打磨车作业性能主要指单个砂轮的切削能力，用单个磨头平均切削面积来表示。它不仅与打磨速度、打磨功率有关系，还与砂轮个数、砂轮材质、钢轨硬度、钢轨病害类型和程度等有关系。砂轮材质影响打磨切削能力，我们可以根据几种砂轮分别确定其对应的切削能力。可以按照钢轨硬度不同来分别测量砂轮的平均打磨能力，这样影响砂轮切削能力的因素就只有打磨速度、打磨功率和钢轨病害及打磨角度，这几项是提高打磨效率研究的重中之重。砂轮切削能力与钢轨部位有关，相通条件下，砂轮在内轨角的切削能力＞外轨角的切削能力＞轨顶的切削能力。因此，在确定砂轮平均打磨面积时，可以按照轨顶（-2°～+16°），内侧（+16°～60°），外侧（-20°～-2°）来分区，按照3种打磨能力来分别测量。钢轨病害按照不同类型来进行模式排布，针对波磨，通过打磨钢轨外侧使接触点向轮轨断面中心点移动，增大钢轨与车轮的接触面积。侧磨和肥边主要在小半径曲线上，采用非对称打磨方式。疲劳和裂纹、剥离是钢轨在载荷反复作用下接触疲劳的结果。通过钢轨打磨使轮轨接触区域向轨头中心偏移。在小半径曲线区，形成两点接触，两点接触与一点接触相比，接触应力降低，有利于减缓疲劳。上海段和济南段在打磨车应用中，设定了疲劳模式、侧磨模式、肥边模式、波磨模式，并在实际应用中不断进行调整和完善。砂轮切削能力用砂轮平均打磨面积来表示。目前，尚没有打磨面积和打磨速度、打磨功率的定量关系。定性地来讲，打磨功率越大，打磨切削量就越大；打磨速度越大，打磨切削量就越小。排除其他因素干扰，使用同一类型车进行试验，试验线路选择相近的线路。通过实验，测量出了给定速度和给定功率，给定打磨车辆类型下，钢轨不同区域的打磨面积。
结束语
根据打磨车的性能，结合线路病害及钢轨打磨后的目标轨廓，设计相应的打磨模式、打磨速度、打磨功率的组合。在沪昆线、淮南线进行的试验表明，与以往相比，打磨车钢轨打磨作业更加精确和高效。
参考文献：
[1] 贺振中.国外钢轨打磨技术的应用及思考[J].中国铁路，2000，（10）：38-40.
[2] 汪奕.钢轨打磨列车[M].北京：中国铁道出版社，2008.
[3] 许永贤，曾树谷.客运专线钢轨打磨验收标准概述[J].铁道建筑，2006，（6）：62-65.
[4] 雷晓燕.钢轨打磨原理及其应用[J].铁道工程学报，2000，（1）：28-33.
[5] 肖杰灵，刘学毅.钢轨非对称廓形的设计方法[J].西南交通大学学报，2010，（6）：361-365.
[7] Tom Judge.Finding the right profile[J].Railway Age，2000，201（12）：48-49.
论文作者:廖雄发
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
标签：钢轨论文; 作业论文; 砂轮论文; 病害论文; 功率论文; 角度论文; 面积论文; 《基层建设》2016年15期论文;