CN118223348A - 一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，属于铁路线路工程领域，首先需确定高速铁路轮轨冲击力偏大或者轮轨噪声异常的异常振动区段，并对异常振动区段内高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺数据进行采集；同时还需采集钢轨焊接接头3m范围内钢轨廓形数据，记录轨面状态。随后对采集后的轨面不平顺数据进行统计分析，对超限钢轨焊接接头设计相应的小机打磨方案；根据设计的打磨方案采用小型打磨机械设备进行钢轨焊接接头轨面不平顺打磨实施，要保证打磨范围内钢轨廓形的一致性。最后对钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺、钢轨廓形进行质量验收。通过本发明提出的方法，杜绝出现常见的过打磨造成低踏不平顺、钢轨廓形差造成的行车后光带异常等问题。

Description

一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法

技术领域

本发明属于铁路线路工程领域，一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法。

背景技术

钢轨局部不平顺会造成轮轨冲击力急剧增大，轮轨接触应力激增。钢轨的很多伤损类型都与轮轨接触应力有关。不仅会使轨下基础结构等承受较大冲击，造成其结构破坏，同时也会将冲击载荷反用给车辆的各部件，使其产生疲劳裂纹，严重的还会致使车辆部件发生疲劳断裂。高速铁路的轨面不平顺主要集中于钢轨焊接接头处，特别是部分现场焊接的接头，该类焊接接头质量较差，经多次高频冲击后该处焊接接头不平的平直度易超限，影响高速列车运行安全性、乘客乘坐舒适度等性能。

近年来国内外学者对钢轨焊接接头展开了一系列的研究，丁韦等对钢轨焊接接头平直度的测量方法展开了研究，结果表明可根据不同的平直度曲线，针对性的改进钢轨焊接与打磨工艺，以提高焊接接头的质量；蔡志鹏、翟婉明、高建敏等基于车辆-轨道耦合动力学理论分析了在高速铁路工况下钢轨焊缝不平顺相关参数对轮动力响应的影响规律，并提出了一系列高速铁路钢轨焊接接头不平顺平直度的安全限值。

目前国内外学者主要对钢轨焊接接头不平顺1m范围内的展开研究，同时相关维修规则也仅对1m范围内的轨面不平顺进行了规定与要求。经相关项目研究，由于现场焊接工艺质量差、打磨不规范，钢轨焊接接头3m范围内易出现轨面平顺性较差等问题，如京包客专、南广线均出现钢轨焊接接头3m范围平顺性过差造成动检超限、轮轨接触异响严重的情况。

对于钢轨焊接接头平直度超限问题，通常采用小型打磨机对钢轨打磨进行处理，使该处接头保持良好的平顺性。目前打磨施工单位对钢轨焊接接头不平顺处置办法参差不一，特别是对于钢轨焊接接头3m范围内不平顺的处理。同时相关维修规则未对钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨的打磨设备、打磨工艺、检测设备进行要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，对钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺的检测、打磨方法、验收标准提出要求，保证打磨杜绝出现常见的过打磨造成低踏不平顺、钢轨廓形差造成的行车后光带异常等问题。

本发明一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，通过以下步骤实现：

步骤1：确定高速铁路异常振动区段；

步骤2：对异常振动区段内高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺数据进行采集；

步骤3：采集钢轨焊接接头3m范围内钢轨廓形数据，记录轨面状态；

步骤4：对采集后的轨面不平顺数据进行逐一分析，对超限钢轨焊接接头设计相应的打磨方案，包括打磨高点、打磨量、打磨方向以及打磨范围；

步骤5：采用小型打磨机械设备进行钢轨焊接接头轨面不平顺打磨实施，改善轨面不平顺性，并保证打磨范围内钢轨廓形的一致性；

步骤6：对钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺、钢轨廓形进行质量验收。

本发明的优点在于：

1、本发明高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，相较于传统钢轨焊接接头打磨工艺进行了创新。提供智能数控仿形精磨机对3m范围内钢轨焊接接头的打磨办法，其次对传统设备传统垂直打磨机、仿形打磨机的打磨工艺进行了要求与改进。

3、本发明高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，对打磨后的轨面不平顺、钢轨廓形的质量检验标准提出了要求，杜绝出现常见的过打磨造成低踏不平顺、钢轨廓形差造成的行车后光带异常等问题。

4、本发明高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，对高速铁路钢轨焊接接头轮轨冲击问题提供解决的新思路，改变传统仅关注轨焊接接头1m范围内轨面不平顺情况的观念。

5、本发明高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，通过多条线路的现场实施，能有效改善轮轨动态接触关系、减小轮轨噪声，以到达提高旅客乘坐舒适性的目的。

6、本发明高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，能精确确定轨面不平顺的打磨范围以及打磨量，能做到尽可能减少打磨对母材的消耗。提高了打磨效率、提升了钢轨母材的使用寿命、减少了打磨耗材的用量，该方法具备较好的经济效益。

7、本发明高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，同样适用于高速铁路任何位置局部轨面不平顺的处理，可应用于轨面不平顺问题整治以及钢轨焊接接头周期性预防性打磨，具有极大的推广意义。

附图说明

图1为本发明高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法流程图；

图2为拼接获取钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺示意图；

图3为钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺；

图4为钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺平直度；

图5为“低”不平顺打磨示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，如图1所示，具体步骤如下：

步骤1：根据动检数据以及添乘情况，确定高速铁路轮轨冲击力偏大或者轮轨噪声异常的异常振动区段；或由工务部门指定需整治的钢轨焊接接头位置与范围。

上述步骤1主要由工务部门进行，为铁路局工务部门日常检查的内容，根据工务部门日常检查情况，确定由钢轨焊接接头轨面不平顺超限造成的异常振动区段。

步骤2：对异常振动区段内钢轨焊接接头3m范围内(焊缝两侧各1.5m范围)轨面不平顺数据进行采集。钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺数据可通过传统设备1m钢直尺+塞尺、1m电子平直尺以及钢轨平直度测量仪采集而得，具体方式如下：

1、1m钢直尺或1m电子平直尺+塞尺测量方法

通过传统的1m钢直尺+塞尺、1m电子平直尺测量设备获得3m范围内的轨面不平顺数据需利用数据搭接的方法。测量前使用卷尺量出钢轨焊接接头3m范围内的位置，并每0.5m做一个标记。然后使用上述测量设备从左往右依次测量5段1m钢轨轨面不平顺数据，5段1m钢轨起始点位置分别为3m范围左端以及向右每间隔0.5m位置，由此获得5个1m钢轨轨面不平顺数据。其中5个数据中每连续测量的2个1m钢轨轨面不平顺数据之间有0.5m的数据进行了重复测量，如图2所示。因此使用数据拼接的方法，通过连续5个1m轨面不平顺数据获得钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺数据。

2、钢轨平直度测量仪方法

通过钢轨平直度测量仪可以在轨面上进行连续测量，可一次性直接获取钢轨3m范围内轨面不平顺数据。

经上述数据拼接或直接采集的3m轨面不平顺数据如图3所示。

步骤3：以钢轨焊接接头为中心，使用钢轨廓形测量仪在钢轨焊接接头3m范围内，每间距半根轨枕采集一个钢轨廓形数据，并拍照记录轨面状态、光带宽度。

步骤4：对步骤2采集后的轨面不平顺数据逐一分析，根据其平直度情况分类为不合格与合格，平直度结果如图4所示，轨面不平顺是否合格按以下限值标准进行：

1、钢轨焊接接头3m范围内任一1m轨面不平顺数据平直度限值为0.2mm。

2、钢轨焊接接头3m轨面不平顺数据平直度限值为-0.2mm～0.6mm。

如采集的轨面不平顺数据不满足以上任一点，则判定为不合格钢轨焊接接头。并根据其不平顺数据，设计相应的打磨方案，包括打磨高点、打磨量、打磨方向以及打磨范围。

步骤5：打磨实施

1、数控仿形精磨机打磨

数控方形精磨机打磨为精磨机采用固定支点往复仿形打磨的独特技术，仅对两支点间的高点进行打磨。将数控仿形精磨机中心放置在轨面不平顺的打磨“高点”，启动后控制打磨机依照钢轨顶面—外侧—顶面—内侧—顶面—外侧顺序，进行反复的渐进性打磨，每次调整角度2°～4°左右。

待所有打磨“高点”打磨结束后，由3m范围一端开始，以每间隔0.5m进行顺接打磨，使3m范围内钢轨轨面保持较好的顺坡率。使用数控仿形精磨机不会影响钢轨廓形，因此在打磨结束后钢轨廓形无需进行修理。

2、传统垂直打磨机、仿形打磨机打磨。

(1)“高”不平顺(上凸不平顺)打磨

从钢轨轨顶面开始，先对局部高点进行打磨，在高点两侧任选一侧操作打磨机下刀，初始砂轮进给量不宜过大，以砂轮刚接触轨面为准，缓慢给进，并向不平顺高点中央匀速缓慢推进。

然后打磨依照钢轨顶面—外侧—顶面—内侧—顶面—外侧顺序，进行反复的渐进性打磨，每次调整角度2°～4°左右。最后轨顶面平直度达标后，对钢轨侧面作用边进行打磨，同时修钢轨廓形。

(2)“低”不平顺(下凹不平顺)打磨

从钢轨轨面开始，首先根据调查出的低踏值依照作业验收顺坡率大致确定顺坡长度并做好标记，其后在低踏中央处操作打磨机下刀手柄(按钮)，砂轮进给量不宜过大，缓慢给进，依照钢轨顶面—外侧—顶面—内侧—顶面—外侧顺序，每次调整角度2°～4°左右，均匀平稳往返推动打磨机。每完成一个角度转换循环后逐步向两侧加长打磨范围，直至以不平顺中心线两侧各1.5m位置的钢轨表面作为基准点，该处不平顺平直度不低于0，1.5m以外区域顺坡率达标，如图5所示。不平顺打磨完成后，修理钢轨廓形。

(3)“马鞍形”不平顺打磨

“马鞍形”轨面不平顺打磨时从钢轨轨面开始，首先打磨不平顺中心两侧相对高点，依照钢轨顶面—外侧—顶面—内侧—顶面—外侧顺序，每次调整角度2°～4°左右，均匀平稳往返推动打磨机。不平顺打磨完成后，修理钢轨廓形。

消除两侧高点之后，若焊缝处仍低踏，按低踏轨面不平顺打磨工艺打磨。

步骤6：采用平直度测量仪器对钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺进行验收，满足步骤4中限值标准。同时对打磨范围内的钢轨廓形进行验收，保证其与未打磨区域钢轨廓形在轨头-15～25mm偏差小于0.5mm，每半根轨枕验收一处。

Claims (8)

1.一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，其特征在于：通过以下步骤实现：

步骤1：确定高速铁路异常振动区段；

步骤2：对异常振动区段内高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺数据进行采集；

步骤3：采集钢轨焊接接头3m范围内钢轨廓形数据，记录轨面状态；

步骤4：对采集后的轨面不平顺数据进行逐一分析，对超限钢轨焊接接头设计相应的打磨方案，包括打磨高点、打磨量、打磨方向以及打磨范围；

步骤5：采用小型打磨机械设备进行钢轨焊接接头轨面不平顺打磨实施，改善轨面不平顺性，并保证打磨范围内钢轨廓形的一致性；

步骤6：对钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺、钢轨廓形进行质量验收。

2.如权利要求1所述一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，其特征在于：步骤2中，异常振动区段内钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺数据采集方法通过1m直尺结合塞尺实现，具体为：

测量前使用卷尺量出钢轨焊接接头3m范围的始末位置，并每0.5m做一个标记；随后从左往右依次测量5段1m钢轨轨面不平顺数据，5段1m钢轨起始点位置分别为3m范围左端以及向右每间隔0.5m位置，由此获得5个1m钢轨轨面不平顺数据；随后使用数据拼接方法，通过连续5个1m轨面不平顺数据获得钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺数据。

3.如权利要求1所述一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，其特征在于：步骤2中，异常振动区段内钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺数据采集方法通过钢轨平直度测量仪实现。

4.如权利要求1所述一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，其特征在于：步骤3中，以钢轨焊接接头为中心，使用钢轨廓形测量仪在钢轨焊接接头3m范围内，每间距半根轨枕采集一个钢轨廓形数据，并拍照记录轨面状态、光带宽度。

5.如权利要求1所述一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，其特征在于：步骤4中，轨面不平顺数据分析方法为：根据轨面平直度情况分类为不合格与合格，轨面不平顺是否合格按以下限值标准进行：

a、钢轨焊接接头3m范围内任一1m轨面不平顺数据平直度限值为0.2mm。

b、钢轨焊接接头3m轨面不平顺数据平直度限值为-0.2mm～0.6mm。

如采集的轨面不平顺数据不满足以上任一点，则判定为不合格钢轨焊接接头。

6.如权利要求1所述一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，其特征在于：步骤5中打磨方法为数控仿形精磨机打磨，为精磨机采用固定支点往复仿形打磨，仅对两支点间的高点进行打磨；将数控仿形精磨机中心放置在轨面不平顺的打磨高点，启动后控制打磨机依照钢轨顶面—外侧—顶面—内侧—顶面—外侧顺序，进行反复的渐进性打磨，每次调整角度2°～4°左右；待所有打磨高点打磨结束后，由3m范围一端开始，以每间隔0.5m进行顺接打磨。

7.如权利要求1所述一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，其特征在于：步骤5中打磨方法为垂直打磨机、仿形打磨机打磨，包括：

(1)“高”不平顺打磨；

从钢轨轨顶面开始，先对局部高点进行打磨，在高点两侧任选一侧操作打磨机下刀，初始砂轮进给量以砂轮刚接触轨面为准，低速给进，并向不平顺高点中央低速匀速推进；然后打磨依照钢轨顶面—外侧—顶面—内侧—顶面—外侧顺序，进行反复的渐进性打磨，每次调整角度2°～4°左右；

(2)“低”不平顺打磨；

从钢轨轨面开始，首先根据调查出的低踏值依照作业验收顺坡率确定顺坡长度并做标记；随后在低踏中央处操作打磨机下刀手柄，砂轮低速给进，依照钢轨顶面—外侧—顶面—内侧—顶面—外侧顺序，每次调整角度2°～4°左右，均匀平稳往返推动打磨机；每完成一个角度转换循环后逐步向两侧加长打磨范围，直至以不平顺中心线两侧各1.5m位置的钢轨表面作为基准点，该处不平顺平直度不低于0，1.5m以外区域顺坡率达标，如图5所示。不平顺打磨完成后，修理钢轨廓形。

(3)“马鞍形”不平顺打磨；

“马鞍形”轨面不平顺打磨时从钢轨轨面开始，首先打磨不平顺中心两侧相对高点，依照钢轨顶面—外侧—顶面—内侧—顶面—外侧顺序，每次调整角度2°～4°左右，均匀平稳往返推动打磨机。

8.如权利要求1所述一种高速铁路钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺打磨方法，其特征在于：步骤6中，采用平直度测量仪器对钢轨焊接接头3m范围内轨面不平顺进行验收，满足步骤4中限值标准；同时对打磨范围内的钢轨廓形进行验收，保证其与未打磨区域钢轨廓形在轨头-15～25mm偏差小于0.5mm，每半根轨枕验收一处。