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摘要：基于個性化鋼軌廓形打磨技術的現(xiàn)場應用案例，分析了鋼軌打磨對鐵路運營物資使用的影響。結果表明，個性化鋼軌廓形打磨技術的應用可有效減少鋼軌磨耗、波磨和疲勞傷損等病害的產生和發(fā)展，大幅提高鋼軌使用壽命和線路基礎的穩(wěn)定性，有利于鋼軌、軌距拉桿、膠墊、彈條等鐵路常用物資的節(jié)省和管理。

關鍵詞：鋼軌打磨;鋼軌磨耗;鐵路物資

我國幅員遼闊，地形氣候條件復雜，因此鐵路線路網(wǎng)也較復雜，高速鐵路、高原鐵路、高寒鐵路和重載鐵路組成的“三高一重”鐵路網(wǎng)，加之客貨混運的普速鐵路運輸狀態(tài)，使得鐵路運輸任務十分繁重，鐵路平均運輸密度穩(wěn)居世界前列。隨著鐵路網(wǎng)的不斷發(fā)展，鐵路線路日常養(yǎng)護維修成本與日俱增，以2020年為例，14.63萬km（截至2020年底）的鐵路網(wǎng)全年更換鋼軌量將近8000km，對應換軌相關成本將高達近120億元，若將鐵路線路日常養(yǎng)護維修物資消耗和人工成本一同計算在內，其成本將更加巨大。隨著鐵路相關技術的發(fā)展，重載化和高速化依然是其發(fā)展趨勢，因此鐵路相關物資的消耗必然會成為鐵路管理部門日益重視的問題之一，采用線路養(yǎng)護相關技術減少維修物資消耗也會越來越受到重視。

1個性化鋼軌廓形打磨簡介

鋼軌打磨是指通過打磨設備移除鋼軌表面金屬的過程。我國首臺打磨設備引進于二十世紀八九十年代，開始階段打磨的目的是消除鋼軌表面已經(jīng)產生的波磨、塑性流動和疲勞傷損等病害，對鋼軌表面病害和不平順的治理起到了積極的作用。但隨著鐵路運量的增加、運行速度的提高和運行車輛的多樣化，簡單的病害打磨方式無法滿足鐵路工務部門對線路養(yǎng)護的需求，相關學者于2014年提出個性化鋼軌廓形打磨技術。個性化鋼軌廓形打磨是根據(jù)線路及運行車輛實際情況，基于輪軌作用關系的優(yōu)化，設計并修正鋼軌廓形，達到控制鋼軌病害的產生和發(fā)展，延長鋼軌使用壽命的目的。目前鋼軌廓形打磨的理念和效果已得到了大部分鐵路局集團公司工務部門普遍認可，個性化鋼軌廓形打磨可以有效治理和控制鋼軌表面病害、改善車輛和軌道動力學性能，減小鋼軌磨損磨耗，減少運維工作量，有利于對鐵路運營物資消耗的控制。

2對日常運營物資的影響

以豐沙線（北京市豐臺區(qū)-河北懷來縣沙城鎮(zhèn)鐵路線）為例，上行年通過總重約為130Mt，全線鋪設U78CrV淬火軌，線路K62+000~K65+000區(qū)間內340m、600m半徑曲線上股鋼軌剝離掉塊等疲勞傷損嚴重，個別曲線上股鋼軌伴隨嚴重的波磨，曲線下股鋼軌有壓潰肥邊，軌頂嚴重掉塊，見圖1。該曲線于2017年7月采用個性化鋼軌廓形打磨方法進行打磨治理，打磨后鋼軌軌面狀態(tài)得到了有效改善，見圖2。由圖2可見，打磨前軌面存在明顯的疲勞傷損和波磨等病害，打磨后一個月，曲線未見明顯波磨，疲勞傷損病害也未見明顯發(fā)展，鋼軌病害得到了有效控制。打磨后對該曲線鋼軌使用狀態(tài)和線路基礎養(yǎng)護維修工作進行了跟蹤觀測，未見異常。打磨前由于鋼軌和線路狀態(tài)較差，輪軌作用力較大、振動明顯，對軌道設備造成了較大程度的破壞，在日常保養(yǎng)維修過程中投入了大量人力物力。打磨后該地段波磨基本消除、輪軌關系得到改善，輪軌作用力大幅減小、輪軌噪聲顯著降低。隨之而來的是維修成本大幅降低，主要體現(xiàn)在以下5個方面。一是打磨前輪軌振動明顯，導致軌距拉桿松動甚至折斷，更換周期約15天；打磨后4個月尚未更換。二是打磨前膠墊偏移、竄出現(xiàn)象嚴重，更換周期約45天；打磨后4個月尚未更換。三是打磨前個別地段彈條折斷，更換周期約7天；打磨后更換周期延長至20天以上。四是線路搗固工作量顯著減小，打磨前平均每3~5天就需要對波磨地段進行人工搗固作業(yè)，打磨后工區(qū)對該地段只進行常規(guī)的保養(yǎng)性搗固，約1~1.5個月一次。五是作業(yè)次數(shù)減少后，安全風險大幅降低。綜合考慮材料和人工成本，打磨前該曲線以上項目維修成本約1.3萬元/月，打磨后縮減至1500元/月，維修成本下降約88.46%，打磨效果顯著。打磨前后成本對比情況見表1。

3對鋼軌使用的影響

以川黔線（重慶-貴陽鐵路線）為例，該線單行線，年通過總重約為43.6Mt，全線鋪設60kg/m淬火軌，線路情況較為復雜，地處山區(qū)，K320+851～K332+694區(qū)間內小半徑曲線上股軌距角明顯存在魚鱗傷，下股普遍存在些裂紋、掉塊，上下股接觸光帶較寬，并且存在較多單邊換軌的情況，鋼軌廓形較差。該區(qū)段于2017年8月采用個性化鋼軌廓形打磨方法進行治理，打磨后鋼軌軌面狀態(tài)得到了有效改善，見圖3。由圖3可知，打磨前曲線上股光帶略寬，并且軌距角處有輕微的斜裂紋，曲線下股接觸光帶較寬。打磨后曲線上股光帶明顯收窄，上股軌距角處斜裂紋得到控制，下股掉塊得到消除，打磨后2個月，上下股軌面狀態(tài)和鋼軌光帶位置均保持較好。圖4為軌檢波形變化情況示意圖，從圖中可看出打磨后水平、三角坑、橫向加速度和垂向加速度波形幅值相比于打磨前波形幅值有所改善，且波形振動較為平緩。圖5為打磨前后的軌檢指標平均值的對比。打磨后高低、軌向、水平以及三角坑軌檢指標較打磨前均有所降低，其中高低軌檢值最大降低14.2%，對應線路打磨后軌檢扣分數(shù)減小約30%。圖6為打磨區(qū)段內4條小半徑曲線，打磨前后曲線上股側磨速率和曲線下股垂磨速率的對比情況，從圖中可以看出，打磨后鋼軌磨耗速率均有一定程度的下降，其中曲線上股側磨速率最大降低了65.9%，曲線下股垂磨速率最大降低了48.6%。對以鋼軌磨耗到限為主要換軌原因的小半徑曲線區(qū)段而言，鋼軌磨耗速率的減小意味著鋼軌使用壽命的相應延長。

4結束語

隨著我國鐵路網(wǎng)的不斷發(fā)展，鐵路運營維護及相關的物資消耗必將成為影響鐵路正常運營的重要因素之一，通過個性化鋼軌廓形打磨技術等新型鐵路運維技術，可實現(xiàn)對鋼軌病害和磨損的有效控制，進而達到節(jié)省鋼軌及相關配套運營物資的目的，有利于鐵路運營物資的管理和應用。

參考文獻

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4王軍平，單連琨，丁軍君，等.個性化鋼軌廓形打磨方法分析[J].鐵道建筑，2015，11.

作者:馬德禮 王軍平 單位:中鐵物軌道科技服務集團有限公司 中鐵物總運維科技有限公司