鋼軌快速打磨作業技術管理要點

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鋼軌快速打磨作業技術管理要點

摘要:介紹了北京鐵福軌道維護技術有限公司自2013年開始在京滬高鐵上實施鋼軌預防性快速打磨以來,堅持把推動鐵路產業服務業發展作為戰略重點,走專業化服務的道路,以高技術延伸服務和支持科技創新專業化服務為重點,走出適合專業化技術服務流程和質量要求道路的實踐。

關鍵詞:鋼軌;快速打磨;技術管理;打磨策略;效果分析

1鋼軌快速打磨的必要性

高速鐵路運營行車密度的不斷增加,給在有限的天窗時間內對鋼軌實施打磨養護作業帶來了挑戰。如果鋼軌得不到及時合理的打磨養護,其表面疲勞傷損導致鋼軌壽命下降、波磨不平順導致彈條傷損等問題就得不到有效解決。為適應高速鐵路鋼軌高效、高平順性的打磨需求,北京鐵福軌道維護技術有限公司(以下簡稱鐵福公司)從德國引進HSG-2快速打磨車,截至目前已在國內多條高鐵運營線路上實施快速打磨,快速打磨技術已得到廣泛認可并獲得了成功的運營經驗。

2鋼軌快速打磨的科學管理

作為鋼軌打磨技術服務輸出的打磨車配屬單位,在開展技術輸出工作的同時,為適應高速鐵路的行業背景和現場需求,應實現對鋼軌維護的科學管理。鋼軌打磨是工務設備維修保養、提升線路運行品質、保證鋼軌設備安全可靠的重要手段,合理的打磨方案和策略才能對鋼軌進行科學、可靠的維護。通過對預防性打磨的打磨理論、打磨周期、打磨策略和打磨后效果評估等方面的積極探索,可以更加科學地指導打磨作業,從而提高打磨作業的效果和效益。在實際作業中,打磨車配屬單位應具備制定打磨技術方案,參與制定施工組織方案,實施鋼軌快速打磨作業,編制自驗報告,參加鋼軌快速打磨質量驗收,負責鋼軌快速打磨車的運用管理等能力;同時打磨車配屬單位也應配齊打磨作業質量檢測設備和工具。打磨前期,調查鋼軌線路總體狀況、摸清線路主要病害,根據調查數據評估鋼軌運用狀態、制定打磨方案;打磨現場質量把控,對鋼軌打磨作業后的軌面狀態進行測量,及時調整打磨模式,保證打磨質量的安全可靠。通過對打磨后數據的采集、分析,進而對整個打磨效果進行驗證、確認。預防性打磨和預打磨一般應在通過總重在0.3Mt或打磨后15天左右(不超過一個月內),開展后期驗收及效果評估。跟蹤運營狀態下鋼軌的軌面狀態隨時間與載重量等各項指標的變化,對指導鋼軌的長期可靠性管理建立基礎??紤]國內高鐵的運營情況,建議通車10~15Mt左右或6~12個月作為調查頻率,進行一次軌面狀態的調查。

3鋼軌狀態的評價及測量

對高速鐵路鋼軌的運用狀態進行科學準確的評價是實施鋼軌打磨的前提條件。鋼軌通過生產焊接及運輸,并以一定的幾何尺寸安裝于線路之后,在輪軌長期的滾動接觸下,其狀態會發生一定的變化,目前主要從鋼軌磨耗和疲勞兩方面開展調查評價。

4鋼軌快速打磨的技術要求

針對線路狀態的評估科學地制定鋼軌打磨的技術方案,主要包括打磨周期、打磨策略和打磨模式的確定。鋼軌快速打磨的技術要求主要包括軌頭打磨范圍、打磨深度、病害整治質量。

4.1預打磨

預打磨主要目的是去除軌面脫碳層、施工過程中的軋痕、擦傷等病害,同時得到合理的鋼軌型面。新鋪設上道的60N鋼軌,應在軌道精調完成后采用鋼軌快速打磨車進行鋼軌預打磨,并應滿足廓形和打磨深度等要求。結合快速打磨車性能及輪軌接觸關系,建議快速打磨車打磨軌頭覆蓋范圍如圖2,其中非工作邊Y+20mm~Y+10mm不低于0.2mm,工作邊輪軌主要接觸部位Y+10mm~Y-20mm在0.3mm左右,使鋼軌廓形保持在合理的公差范圍內,同時保證脫碳層有效打磨。

4.2預防性打磨

已開通運營的高速鐵路,鋼軌預防性打磨周期按通過總重和運行狀態確定。鋼軌預防性打磨宜采用鋼軌快速打磨車與鋼軌打磨列車相結合的方式進行,原則上每20~30Mt通過總重進行一次快速打磨。軌頂中心區域不宜小于0.1mm。

4.3修理性打磨

當鋼軌軌頭實際廓形與目標廓形偏差較大,或存在超過鋼軌病害整修限度的波磨、光帶不良等病害時,應及時進行修理性打磨,見表2。當打磨量不大于0.2mm時宜使用鋼軌快速打磨車打磨,打磨量大于0.2mm時宜使用鋼軌打磨列車打磨。鋼軌快速打磨后,打磨面粗糙度應不大于10μm;直線和曲線下股輪軌接觸光帶應基本居中,曲線上股輪軌接觸光帶應偏向內側;鋼軌無疲勞裂紋、無連續發藍帶。對波磨病害,鋼軌打磨后應符合波磨打磨驗收標準。

5鋼軌快速打磨的效果分析

5.1預打磨

目前我國高速鐵路在生產鋪設鋼軌存在60、60N兩種鋼軌型面,其中60N是在60軌的基礎上為適應國內高速鐵路的輪軌匹配關系而設計,且目前已在國內新鋪設線路上推廣使用。對于鋪設60N型面的高速鐵路鋼軌,可適應國內高速鐵路列車運行的需求,一般情況無需專門再設計預打磨的廓形。對于新鋪設的鋼軌,進行預打磨主要是消除鋼軌表面的脫碳層、表面擦傷、鋪設時在表面造成的壓痕和劃痕、消除現場焊接點的輕微不平順。使鋼軌在運營初期使輪軌關系處于合適的硬度匹配關系,避免病害的過早出現。對新線鋼軌可通過快速打磨車實施6~7遍打磨,達到預打磨的既定目標,在磨削量范圍內,廓形滿足要求,且打磨質量穩定,磨削量和軌面硬度均達到合理范圍,有效對軌面脫碳組織進行了打磨。截至目前,鐵福公司利用快速打磨技術已對蘭新客專、西成高鐵、哈牡高鐵、成雅高鐵、杭黃高鐵、大西高鐵等線路實施了開通前的預打磨作業。

5.2預防性打磨

預防性打磨主要對鋼軌表面滾動接觸疲勞層進行打磨,在輪軌幾何接觸關系合理的情況下,打磨量不宜過大,軌頂輪軌接觸位置打磨量應在0.1mm左右,主要進行拋光處理。對鋼軌運營期間定期實施預防性打磨,可消除或減輕軌面傷損,預防或減緩接觸疲勞、波磨等軌面病害的產生和發展,延長鋼軌使用壽命,使輪軌接觸關系長期處于合理范圍。截至目前,鐵福公司利用快速打磨技術已對京滬高鐵、哈大高鐵、鄭西高鐵、京廣高鐵、大西高鐵、滬昆高鐵、寧啟客專、貴廣高鐵、南昆高鐵、南廣高鐵、哈齊高鐵、哈大高鐵、徐蘭高鐵等線路開展了周期性的預防性打磨作業。

5.3修理性打磨

國內高速鐵路線路高速區的鋼軌波磨波長一般為120~150mm,波磨波長與列車速度耦合作用產生的特定頻率會使軌道結構產生較為明顯的高頻振動分量,并引起輪軌垂直力以及鋼軌、軌道板及底座板振動加速度的增大。通過少量多遍鋼軌快速打磨修理可將常見波段的波磨進行出色的平順性改善。經過調查發現,目前高速有砟線路鋼軌部分線路出現焊縫平直度超標,接頭附近出現低塌現象。引起了車輛軌道結構的異常振動帶來的異響噪音,同時使道床狀態參數支撐剛度和道床密實度下降;現場檢查焊縫異響處附近存在扣件松螺栓和輕微吊板多處,需定期進行人工改善軌道支撐剛度和彈性。對異響區段實施鋼軌快速打磨后,各波段的不平順得到有效消除,降低了高頻振動,消除了行車異響,減少了工務的檢查和養護的工作量。鐵福公司利用鋼軌快速打磨技術已成功對石濟客專、寧啟鐵路、南廣客專等線路的鋼軌進行了平順性修理打磨。

6結語與展望

結合國內高速鐵路打磨作業的需求,對鋼軌快速打磨技術管理進行總結,面對高速鐵路更高的作業要求,鐵福公司未來將在以下幾方面持續深入研討,提供更專業的技術服務。一是深度推進對標工作,做到高質量、高要求的對標管理,創新優化目前技術服務的組織模式,根據鐵路行業的要求和標準積極制定企業內部的技術規范,做到專業化、科學化的技術服務。二是根據不同線路鋼軌狀態變化規律的不同,軌道發生病害問題和頻率的不同,針對不同的服務對象及業務模式,積極探索多樣化的打磨模式和打磨策略。三是根據國內高速鐵路鋼軌打磨的需求,積極完善鋼軌快速打磨車的作業能力,對設備進行升級改造,適應國內鋼軌的打磨技術需求。四是通過對打磨線路的精細化測量和打磨施工作業的標準化管理重點組建高水平的管理團隊、高標準的打磨作業團隊和專業化的技術攻關團隊。

作者:李鼎波 單位:北京鐵福軌道維護技術有限公司

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