钢轨打磨车在地铁轨道养护中的应用

摘要：为了去除钢轨轧制的缺陷、脱碳层、钢轨对接处的焊点以及改善钢轨表面的粗糙度，在新线路投入运营前必须对钢轨进行打磨，也就是预防打磨，以达到清除钢轨表面缺陷、阻止其发展、延长钢轨使用寿命的目的。另外，钢轨的打磨也有养护性打磨和修复性打磨。因此本文就对钢轨打磨车在地铁轨道养护中的应用进行分析，从而保障地铁轨道养护工作顺利开展。

关键词：钢轨打磨车；地铁轨道；养护；应用

随着我国城市化进程的加快，我国城市轨道交通的建设日益受到人们的重视。地铁的安全与高效运行，不仅关乎着城市的正常运行，更关乎着人们的出行感受与生活品质。钢轨是城市轨道交通中最重要的部件，其健康状况对行车安全有重要的影响。在长时间的运营下，钢轨表面将逐步产生波浪状磨耗、擦伤和裂纹等损伤，不但会加剧噪声、振动，甚至引发重大安全事故。因此，定期对钢轨进行打磨和维护是确保地铁系统安全运行的重要措施之一。钢轨打磨车作为一种专门用于轨道打磨的设备，在地铁轨道养护中发挥了重要作用。

一、钢轨打磨车的工作原理

钢轨打磨车是一种新型的打磨机，它采用了先进的传感技术和高效率的磨削机。在工作过程中，利用激光传感技术对轨道表面状况进行探测，然后将测量到的信息传送到控制器，再由操作员进行打磨操作。在位移传感器探测到打磨车准确定位后，小车停止下降，使仿形触头与钢轨表面接触，并将测量到的位移信息传送至液压阀。通过液压系统的驱动，将砂轮磨头送至合适位置，紧贴钢轨进行打磨操作。打磨时，将交流电动机固定于横梁上，横梁与垂直摆动机构刚性连接，使交流电动机紧贴钢轨表面旋转打磨。仿形触头可感知轨面形貌变化，并将其转变成液压信号，通过液压回路使砂轮磨头与仿形触头同步进给或退回，确保打磨的精确性和均匀性。通过计算机控制系统对整个打磨过程进行实时监测与调节，并依据钢轨的实际状况，对打磨头的位置及压力进行相应的调节，从而达到对钢轨进行全方位的精细化打磨。该方法不但可提高打磨效率及精度，而且可有效地延长钢轨的使用寿命，保证行车的顺利与安全。此外，钢轨打磨车还具有灵活性，可针对不同的打磨要求，进行个性化的设定与调节[1]。

二、钢轨打磨车在地铁轨道养护中的应用

（一）预防性打磨

在地铁新线开通运营之前，进行预防性打磨是至关重要的准备步骤。这一过程既细致又严格，目的是从根本上解决钢轨在制造和后续处理中可能出现的各类潜在问题，保障地铁运行的安全性、效率和持久性。其中，预防打磨的重点是在加工过程中产生钢轨磨耗，降低其使用寿命，严重时会危及列车的正常运营，甚至危及行车的安全性和舒适性。

在进行预防性打磨作业的过程中，一支专业的维护团队会精心采用一系列高度专业化的机械磨削设备。这些设备不但具备极强的打磨性能，能够迅速且精准地清除钢轨因长期使用、自然环境侵蚀以及列车频繁行驶所造成的各类不平整部位和瑕疵，而且它们还展现出了高度的灵活性和适应性。该装置的设计极为巧妙，可以根据钢轨当前的实际状况以及维修作业的具体特殊需求，十分方便地调节各种磨削工艺参数，例如磨削的深度、磨削的速度、磨削磨料的种类以及磨削的角度等。这种高度的可调节性确保了每次磨削加工都能够严格达到所要求的表面质量和形状精度，从而有效地延长了钢轨的使用寿命，提升了铁路系统的整体安全性和运行效率。

（二）保养性打磨

保养性打磨的核心目标非常明确，即将钢轨断面精细地打磨至一种最优化的几何形状，其数学表达可以简单描述为寻找一个最优的几何形状S_opt，使得轮轨接触效果最大化。这种形状能够最大限度地促进轮轨之间的良好接触，可以用接触面积A_contact或接触应力分布P(x,y)来量化，其中x和y是接触面上的坐标。

通过这种打磨处理，可以有效地延缓波磨（一种由于轮轨相互作用导致的钢轨表面波浪形磨损）以及其他多种疲劳伤损的出现和发展。波磨的波长和振幅可以用和A来表示，保养性打磨的目标是减小这些参数。

在繁忙的地铁轨道养护工作中，保养性打磨通过对轮轨接触面上存在的各类缺陷进行精心修整，这些缺陷可能包括波磨、短波磨耗（即较短波长范围内的磨损，波长）、长波磨耗（较长波长范围内的磨损，波长）以及伤损焊接接头等。这些缺陷的严重程度可以用相应的磨损深度d或不平顺度指标I来衡量。

保养性打磨后，轨道的平顺性显著提高，可以用轨道几何质量指数来评估。

从而确保轨道能够长时间保持高度的平顺性，这对于保障地铁列车运行的安全性和平稳性具有不可估量的价值[2]。

（三）修复性打磨

修复性打磨是一种特殊的保养方法，用于处理由于长期的使用和运转而引起的磨损。这一维护工作的重点是保证钢轨表面光滑，保证行车安全。为此，行业普遍将打磨机的打磨周期设置在80Mt（百万吨轴重）至100Mt（百万吨轴重）之间。在此过程中，由于列车的多次碾压，钢轨将发生逐步的磨耗，及时的打磨可以有效地使钢轨恢复到原来的形状和光滑状态。

在具体的打磨工艺中，普遍使用的是单遍快速打磨方式。该方法不但高效、快速地完成了整段钢轨的打磨工作，还能对由磨损造成的表面不平部位进行有效的清除，使钢轨的平直度与外形精度得以恢复。同时，为保证打磨效果最好，也不会给铁轨带来过多的磨损，技师们会严格控制每一次打磨的数量，一般在0.2 mm左右。这一精细的控制不仅保证了打磨的精确度，也进一步延长了钢轨的使用寿命[3]。

另外，为了满足打磨需求并确保作业效率，将打磨功率设定为22kW。打磨后，可以通过下式计算表面粗糙度：

公式中x指的是轨道踏面对应的半径；是指打磨面宽度。打磨时，通过下式计算钢轨打磨车相邻打磨电机夹角：

就此实现修复性打磨中钢轨打磨车的应用。

（四）道岔打磨

采用钢轨打磨车对道岔进行打磨，需要对辙叉、焊缝和接头进行打磨。在对焊接及接缝进行磨光前，应首先对钢轨顶部进行磨光。将打磨车调节到合适的位置，以保证行走轮不离开钢轨，并且打磨头和钢轨之间的接触压力合适。根据电火花的大小，调节电浆的高度，然后启动电浆，使电浆的行程尽可能地加长，并且经常测量，直到电浆平整为止。再对顶面进行打磨，每次打磨3-5°，使其与轨型相吻合。在磨圆的过程中要注意减少接触压力，以免损坏钢轨。注意在圆弧打磨时减小接触压力，避免损伤钢轨，确保打磨车与水平面垂直。在打磨辙叉时，应首先对心轨和翼轨的肥边进行修整，使之恢复到原来的外形。采用钢轨打磨机，将钢轨的倾角控制在0-30°左右，并且将钢轨顶端收起来，以免损坏钢轨。对机翼的顶角小弧线及弯曲部位进行精加工，并对其顶面进行打磨，外倾角10°，内侧面由弯曲点往两边200毫米打磨。每次打磨结束后，都要调节一下，不要太磨，直到内部轮廓恢复正常。心轨顶部打磨到要求的高度，保证与翼轨一起承受载荷，同时对心轨伤损和0-20mm的斜坡进行处理。

以及利用钢轨打磨车对翼轨于心轨顶面实施抛光处理，以提升辙叉顶面光洁度，防止产生微细裂纹。最后用2m弦线对翼轨与心轨之间的纵向平顺度进行检测，确保检测结果满足下式：

公式中F指的是翼轨与心轨之间的纵向平顺度；r是指低塌矢度；d指的是心轨降低值。在连心轨与心轨拼接缝的打磨中，将拼接缝宽度控制在1.5mm以内[4]。

结论：

综上所述，钢轨打磨车是保证地铁安全、高效、平稳运行的关键设备。在今后的工作中，随着工艺的不断提高，设备的不断优化，钢轨打磨车将会在今后的钢轨维护工作中扮演越来越重要的角色，为我国城市钢轨交通的可持续发展提供强有力的保证。

参考文献：

[1]范信.徐州地铁钢轨非对称打磨工艺的应用及成效分析[J].轨道交通装备与技术,2023,(05):40-44.

[2]王洪峻.钢轨打磨车在地铁轨道养护中的应用[J].内燃机与配件,2023,(13):87-89.

[3]钱舒月,何庆,高天赐,等.地铁曲线段参数对钢轨波磨影响分析与打磨周期评估[J].北京交通大学学报,2023,47(01):26-34.

[4]张明宏.浅谈钢轨打磨车在地铁轨道养护中的应用[J].机电信息,2022,(05):65-67.