CN113106796A - 一种无缝线路钢轨预打磨施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路轨道工程技术领域，特别涉及一种无缝线路钢轨预打磨施工方法；针对钢轨不同程度的轨面缺陷首次提出了缺陷分级的概念，对不同程度的轨面缺陷进行了等级划分，并基于该等级设计了个性化的廓形打磨方案，并针对性的对重点缺陷采用了小型打磨机与打磨列车结合的技术方案，有效的保证了钢轨的预打磨质量。同时打磨后的质量评估也进一步促进了打磨质量的提升，保证了打磨质量的可靠性。并通过第三方对打磨质量进行评估，有效的保证了打磨钢轨质量的可靠性。

Description

一种无缝线路钢轨预打磨施工方法

技术领域

本发明涉及铁路轨道工程技术领域，特别涉及一种无缝线路钢轨预打磨施工方法。

背景技术

钢轨预打磨是在无缝线路精调完成、道床进入稳定状态后进行的一项重要工序，其可以消除钢轨表面的锈蚀、脱碳层、轧制过程中产生的短波不平顺等各种缺陷及损伤，同时将钢轨廓形打磨至目标设计廓形，达到改善轮轨之间接触状态和焊接接头平顺性，减缓钢轨病害的发生和发展，达到提高列车运行品质的目的。

由于钢轨出厂时轨头廓形尺寸存在无规律允许偏差，传统钢轨预打磨未考虑不同地段对钢轨目标廓形需求值的差异，而是直接根据钢轨标准廓形设定打磨模式，采用打磨列车进行全线同一标准通打的方式进行，有可能造成打磨后钢轨实际廓形无法很好的满足钢轨目标廓形要求的情况；另外在现场施工过程中由于施工组织、工艺、操作等原因，往往有造成钢轨轨面的啃伤、压伤、擦伤等缺陷，传统采用换轨或打磨列车分段增加打磨深度的方式来消除轨面缺陷。采用换轨的方式，不仅工作量大，也增加了养护的工作量及运营的风险。采用打磨列车分段增加打磨深度方式虽能够有效地消除缺陷，但打磨费用也较高，而且其无法对局部缺陷部位进行小范围处理，增加打磨费用的同时也降低了钢轨的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的传统打磨方式成本高，工作量大，无法针对性的进行局部小范围处理的不足，提供一种无缝线路钢轨预打磨施工方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种钢轨预打磨施工方法，包括如下步骤：

步骤1：进行全线线路调查并进行缺陷分级；所述缺陷划分标准包括：

A级：伤损深度＞0.5mm；

B级：0.5mm≥伤损深度＞0.3mm；

C级：伤损深度≤0.3mm；

根据钢轨的实际廓形，设计不同的打磨模式；所述打磨模式即通过实测廓形与设计廓形的对比，查看各角度下对应的法向偏差来编制对应打磨模式。

步骤2：根据确定的打磨模式并结合线路钢轨实际廓形，制定对应的打磨方案；如果缺陷为A级，则采取换轨方式；如果缺陷为B级，则采取先通过打磨机处理，再通过打磨列车全线预打磨方式处理；如果缺陷为C级，则直接采用打磨列车预打磨方式处理；

步骤3：全线钢轨预打磨结束后，进行评估验收。

本发明中，针对钢轨不同程度的缺陷首次提出了缺陷分级的概念，对不同程度的缺陷进行了等级划分，并基于该等级进行了个性化的廓形打磨方案，并针对性的对重点缺陷采用了小型打磨机与打磨列车结合的技术方案，有效的保证了钢轨的预打磨质量，并保证了钢轨的使用寿命；同时打磨后的质量评估也进一步促进了打磨质量的提升，保证了打磨质量的可靠性。

作为本发明的优选技术方案，在进行全线线路调查过程中，对钢轨廓形、轨面状态和轨面缺陷方面进行数据采集，对大坡道路段、有砟轨道路段、平交道口以及隧道口位置进行重点调查；并利用深度计对钢轨的轨面伤损及麻坑进行测量，记录。记录内容主要包括伤损或麻坑所处线路里程、股别、长宽、深度等信息，并按缺陷等级分别统计和汇总，根据伤损等级进行分类管理。

作为本发明的优选技术方案，所述打磨模式指根据钢轨的实际廓形以及打磨要求，对打磨机的磨头设置相应的打磨角度和功率。通过打磨角度的设定主要是保证钢轨各不同打磨角度的正确性，打磨功率设定，来达到保证打磨的廓形及打磨切削量。

作为本发明的优选技术方案，所述打磨方案包括如下内容：打磨列车参数、打磨里程范围、打磨模式和打磨遍数，将所述打磨方案制定成打磨明细表用以指导打磨车实施刚轨的打磨工作。

作为本发明的优选技术方案，所述打磨机为仿形打磨机或平磨机。这两种打磨机比较灵活，可针对局部病害进行处理，并能够很好的保证钢轨廓形。

作为本发明的优选技术方案，当钢轨缺陷为B级时，打磨方案中，打磨模式的设定包括打磨机调整，通过打磨机对钢轨进行打磨的具体处理过程为：

1)首先检查打磨机具的状态，确保机具打磨状态良好；

2)使用钢板尺、深度计等测量设备校核打磨位置伤损情况；

3)根据伤损的深度计算出打磨覆盖长度；

4)使用打磨机由钢轨外侧向钢轨内侧按照不同角度进行打磨；

5)使用廓形仪测量打磨过程中的廓形，及时对磨头的打磨角度和对应角度下的打磨量进行调整，使得打磨后的钢轨廓形与目标廓形相一致；使用电子平直尺测量打磨位置的顺坡率，保证顺坡率不大于0.2‰。

作为本发明的优选技术方案，打磨机打磨结束后，进一步对所述钢轨的廓形、伤损和顺坡率进行验收。

小型钢轨打磨机缺陷打磨评估验收项目主要包括廓形、伤损和顺坡率等相关验收，具体如下：

廓形方面：打磨前需进行廓形测量，测量时应避开伤损位置，选择测量伤损部位前后相邻钢轨廓形，打磨过程中也需测量钢轨廓形，观察轨头位置的打磨情况并及时修正打磨角度，要求打磨完成后廓形与打磨前应基本保持一致。

伤损方面：小型钢轨打磨机打磨后需利用深度计和硬度计对伤损位置进行测量，打磨后伤损位置深度控制在0—0.1mm、硬度不能高于相邻母材50HB。

顺坡率方面：通过1m直尺或电子平直尺对打磨后伤损位置进行平直度测量，要求打磨后伤损位置顺坡不应大于0.2‰。

在通过小机打磨过程中，要动态的对打磨的钢轨进行测量，并及时根据测量结果修正打磨机的打磨参数，这样，能够保证钢轨打磨后的廓形更加符合实际廓形。

一般区段钢轨预打磨的设计是按轨顶0.3mm的打磨量进行设计，那么大坡度区段采取按擦伤或麻坑深度h＝0.3mm作为选取打磨方法的限值。其具体实施为：当擦伤或麻坑深度h≤0.3mm时，可按正常的大机(钢轨打磨列车)打磨模式打磨两遍；当擦伤或麻坑深度h＞0.3mm时，需先利用小机(仿型打磨机、平磨机)处理擦伤位置，然后再按正常的大机(钢轨打磨列车)打磨模式打磨两遍。

作为本发明的优选技术方案，步骤2中，根据已调查的全线钢轨初始状态，按照打磨要求对完成B级缺陷的钢轨和剩余钢轨进行打磨列车预打磨。

打磨列车的钢轨打磨原理是：对打磨列车的多组磨头从不同角度同时对钢轨轨头表面金属进行磨削，基于已调查的全线钢轨的初始状态，按照打磨要求使用合理数量的磨头，对应不同的偏转角度以及各角度对应的打磨量，设置相应的电机偏转角度和打磨压力，通过有限次的打磨达到钢轨的设计廓形。

作为本发明的优选技术方案，打磨列车进行钢轨预打磨的过程中，采用96磨头打磨车时原则上不超过3遍；采用48磨头打磨车时原则上不超过6遍。

这里的96磨头打磨车GMC-96X型钢轨打磨车，48磨头打磨车指PGM-48型钢轨打磨车。

当打磨列车处于线路大坡道打磨时，打磨列车可能出现无法以设定速度16km/h进行爬坡，此时可以采用降低打磨速度和降低打磨功率的方式进行，可设定打磨速度12km/h，打磨功率45％-55％实施打磨。

作为本发明的优选技术方案，步骤3，所述评估验收包括以下项目中的至少一项：打磨廓形、打磨深度、光带、周期性打磨痕迹、波磨、打磨面粗糙度、打磨平面宽度、表面质量。

验收一般按区间进行组织，每区间内随机选取一段线路，里程占区间比例约为20％～30％。验收区段内一般按每500m一处采集各验收项目数据，并给出区段验收结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明基于线路钢轨个性化廓形设计思路，根据运营后的车型、钢轨类型、线路等级、曲线半径等要素，为线路设计出个性化目标廓形，使打磨后钢轨廓形能更好地满足轮轨匹配关系，提高列车运行品质，延长钢轨使用寿命。

2、提出了轨面缺陷分级的概念。根据轨面伤损深度对其进行分级管理，为整治方案(小型打磨机处理或打磨列车预打磨)的选择提供了标准。

3、通过第三方对打磨质量进行评估，有效的保证了打磨钢轨质量的可靠性。

4、钢轨预打磨过程采用“轨面缺陷调查－缺陷分级管理—钢轨廓形打磨设计—小型钢轨打磨机打磨(按分级管理具体考虑)—检查验收—打磨列车钢轨预打磨—评估验收”形成了一套完整的质量控制体系。

附图说明：

图1为本发明的钢轨预打磨施工方法的流程示意图；

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

以其中某段铁路为例，该铁路铺设钢轨为武钢生产的60kg/m、U71MnG钢轨，轨型为60N；如图1为整体施工方法的流程示意图，通过对该线路的全线全面调查，统计了各路段的缺陷情况，总结至表1中；

表1为轨面伤损调查表

针对不同级别的缺陷，进行特定的处理方式，其中，A级缺陷采用换轨的方案进行，而换轨为常规施工，此处不对其施工工艺进行赘述；

对于B级缺陷，综合采用大、小机结合的方式，先采用小型打磨机对B级缺陷进行局部处理后，再采用打磨列车进行全线预打磨。具体的，在目标打磨路段上，多处的B级缺陷可同时进行，小型打磨机一般是仿型打磨机及平磨机，其优点是比较灵活，可针对局部病害进行处理，并能够很好的保证钢轨廓形，具体处理流程如下：1)首先检查打磨机具的状态，确保机具打磨状态良好；

2)使用钢板尺、深度计等测量设备校核打磨位置伤损情况；

3)根据伤损的深度计算出打磨覆盖长度；

4)使用打磨机由钢轨外侧向钢轨内侧按照不同角度进行打磨；

5)使用廓形仪测量打磨过程中的廓形，及时对磨头的打磨角度和对应角度下的打磨量进行调整，使得打磨后的钢轨廓形与目标廓形相一致；

6)使用电子平直尺测量打磨位置的顺坡率，保证顺坡率不大于0.2‰。

在对整体B级缺陷的钢轨进行打磨的过程中，要动态的多次的进行廓形，伤损和顺坡率等性能的验收，打磨前需进行廓形测量，测量时应避开伤损位置，选择测量伤损部位前后相邻钢轨廓形，打磨过程中也需测量钢轨廓形，观察轨头位置的打磨情况并及时修正打磨角度，要求打磨完成后廓形与打磨前应基本保持一致。

小机打磨后需利用深度计和硬度计对伤损位置进行测量，打磨后伤损位置深度控制在0—0.1mm、硬度不能高于相邻母材50HB。通过1m直尺或电子平直尺对打磨后伤损位置进行平直度测量，要求打磨后伤损位置顺坡不应大于0.2‰。小机打磨多台车同部进行，能保证打磨效率。

当B级缺陷整体处理完之后，即整体控制在0.3mm上下的伤损后，将对全线钢轨进行打磨列车预打磨过程。其中包括伤损程度不超过0.3mm的C级缺陷。

在处理完A级和B级缺陷后，我们基于上述区段的实际廓形，制定出了不同的预打磨模式，根据该铁路钢轨的实际廓形调研，与统一的设计廓形进行对比后，查看各角度下对应的法向偏差来编制对应打磨模式。该打磨模式主要包括两个方面，即磨头的功率与角度。

确定了具体的预打磨模式后，再根据整体线路钢轨的实际廓形，制定出对应的预打磨方案，并汇总到如表2所示：

表2为打磨方案明细表

备注；左股模式、右股模式中数量表示已设定的打磨模式编号，例如“2-7”表示先用2号模式打磨一遍，再用7号模式打磨1遍。

打磨列车预打磨的过程中，要根据前述调查的初始状态，按照打磨要求使用合理数量的磨头，对应不同的偏转角度以及各角度对应的打磨量，设置相应的电机偏转角度和打磨压力，通过有限次打磨从而达到钢轨设计廓形。采用96磨头打磨车时原则上不超过3遍；采用48磨头打磨车时原则上不超过6遍。预防性打磨和修理性打磨遍数应根据需要确定。

本发明专利基于现有技术中钢轨预打磨主要采用打磨列车通线预打磨的方式进行而带来的缺陷进行的改进，具体的，目前对于钢轨的伤损程度并未进行严格误差允许内的分级，对于明显的超过0.5mm的缺陷，直接采用换轨的技术手段，而低于0.5mm的伤损均通过打磨列车多次进行打磨。

如此情况下，即容易出现有的位置伤损介于0.3-0.5之间，有的部位伤损低于0.3mm，打磨列车每遍打磨的深度是0.1mm，打磨单价为5000元/km·遍，缺陷深度平均按0.3mm计，每公里打磨单价平均为15000元/km；

小机打磨为250元/m，顺坡率不大于0.2‰，每处打磨长度为6m，每处处理单价为1500/处。本实施例中，通过小机打磨的长度为826米，按单价比例计算，采用打磨列车需206.4万元，而通过小机打磨费用为20.64万元，这在缺陷处理成本上能节约185万左右。极大的降低了钢轨处理的成本；这是本发明的施工方法从经济效益方面的明显优势，其次，本发明方法首次进行了对钢轨的缺陷分级，将钢轨缺陷进一步划分出0.3-0.5mm这个范围，对整个路线上在此缺陷范围内的钢轨通过小机和打磨列车相结合的方式进行打磨，打磨方式更有针对性，对此范围内的缺陷进行了对应的打磨方案，使得钢轨的实际廓形更加符合设计廓形，极大的提高了钢轨的打磨质量；延长了钢轨的使用寿命。由于在整体钢轨线路路段，B级缺陷的分布较为分散，不集中，当采用现有的大机即打磨列车进行完全处理，则线路上整段钢轨的打磨深度都要加深，这样的操作对钢轨本身的寿命也是一种消耗，钢轨运行一年的磨耗只有0.1mm，通过一次打磨打磨列车的打磨就会缩短钢轨几年的寿命。

最后，全线进行完成打磨后，对其进行了第三方的打磨验收；验收内容主要包括打磨廓形、打磨深度、光带、周期性打磨痕迹和波磨、打磨面粗糙度、打磨平面宽度、表面质量等项目；验收一般按区间进行组织，每区间内随机选取一段线路，里程占区间比例约为20％～30％。验收区段内一般按每500m一处采集各验收项目数据，并给出区段验收结果。

打磨验收一方面可以确保打磨质量，查漏补缺；另一方面也可以验证本发明专利采用的缺陷分级的手段对应的进行打磨方案的技术效果。

从验收报告可以看出：打磨线路上各点的GQI均值达89.8，满足GQI验收要求。打磨后的轨面粗糙度统计最大值为6.63μm，粗糙度均值4.51μm，满足粗糙度验收标准(不超过10μm)的要求。轨面打磨后无连续发蓝带，无周期性磨痕，磨面宽度适中。起落刀点处无周期性磨痕的情况，满足验收标准要求，线路钢轨预打磨质量合格。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢轨预打磨施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：进行全线线路调查并进行缺陷分级；缺陷划分标准包括：

A级：伤损深度＞0.5mm；

B级：0.5mm≥伤损深度＞0.3mm；

C级：伤损深度≤0.3mm；

根据钢轨的实际廓形，设计打磨模式；

步骤2：根据确定的打磨模式并结合线路钢轨实际廓形，制定对应的打磨方案；

如果缺陷为A级，则采取换轨方式；

如果缺陷为B级，则采取先通过打磨机处理，再通过打磨列车全线预打磨方式处理；

如果缺陷为C级，则直接采用打磨列车预打磨方式处理；

步骤3：钢轨预打磨结束后，进行评估验收。

2.根据权利要求1所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，在进行全线线路调查过程中，对钢轨廓形、轨面状态和轨面缺陷方面进行数据采集，并利用深度计对钢轨的轨面伤损及麻坑进行测量，记录。

3.根据权利要求1所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，所述打磨模式指根据钢轨的实际廓形以及打磨要求，对打磨机的磨头设置相应的打磨角度和功率。

4.根据权利要求3所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，所述打磨方案还包括如下内容：打磨列车参数、打磨里程范围和打磨遍数。

5.根据权利要求3所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，所述打磨机为仿形打磨机或平磨机。

6.根据权利要求1所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，当钢轨缺陷为B级时，打磨方案中，打磨模式的设定包括打磨机调整，通过打磨机对钢轨进行打磨的具体处理过程为：

1)首先检查打磨机的状态，确保打磨机打磨状态良好；

2)使用钢板尺、深度计对打磨位置钢轨的伤损情况进行校核；

3)根据伤损的深度计算出打磨覆盖长度；

4)使用打磨机由钢轨外侧向钢轨内侧按照不同角度进行打磨；

5)打磨过程中使用廓形仪测量所述钢轨的廓形，及时对磨头的打磨角度和对应角度下的打磨量进行调整，使得打磨后的钢轨廓形与目标廓形相一致；使用电子平直尺测量打磨位置的顺坡率，确保顺坡率不大于0.2‰。

7.根据权利要求6所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，打磨机对钢轨的B级缺陷打磨结束后，进一步对所述钢轨的廓形、伤损和顺坡率进行验收。

8.根据权利要求1所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，当完成了线路的B级缺陷后，根据已调查的全线线路的钢轨初始状态，按照打磨要求对钢轨进行打磨列车的预打磨。

9.根据权利要求8所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，打磨列车进行钢轨预打磨的过程中，采用96磨头打磨车时不超过3遍；采用48磨头打磨车时不超过6遍。

10.根据权利要求1所述的钢轨预打磨施工方法，其特征在于，步骤3，所述评估验收包括以下项目中的至少一项：打磨廓形、打磨深度、光带、周期性打磨痕迹、波磨、打磨面粗糙度、打磨平面宽度、表面质量。

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