摘要：在當(dāng)今鐵路飛速發(fā)展時(shí)期，鐵路運(yùn)能不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致鋼軌病害突出，使用壽命縮短，維修成本增加，嚴(yán)重時(shí)危及行車安全。本文主要介紹了現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外鋼軌打磨的一些主要方法、作用、優(yōu)點(diǎn)和意義，為更好地掌握、使用和普及打磨方法提供參考。
       關(guān)鍵詞：鋼軌傷損打磨技術(shù)線路養(yǎng)護(hù)維修使用壽命
       中圖分類號(hào)：U213.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
       Abstract: In the current railway rapid development period, the railway transport capacity expands ceaselessly, thus it causes rail diseases highlight, short service life, repair costs, seriously endanger traffic safety. This paper mainly introduced the current domestic and international rail grinding some main methods, functions, advantages and significance, also provided some references in order to better control, use and popularization and polishing process.
       Key words: Rail damage;Grinding technology;Track maintenance and repair;Service life 

       鋼軌是鐵路線路的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞直接影響到列車運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性。在長(zhǎng)期的列車運(yùn)行條件下，鋼軌受自然環(huán)境、列車的動(dòng)力作用和鋼軌本身質(zhì)量等因素影響，表面經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生諸如魚鱗紋、表面剝落、頂面波浪磨耗、內(nèi)側(cè)側(cè)磨、肥邊等病害，造成鋼軌壽命縮短，維修養(yǎng)護(hù)成本增加，甚至出現(xiàn)斷軌現(xiàn)象，嚴(yán)重影響行車安全，因此，必須及時(shí)對(duì)鋼軌病害進(jìn)行消除或修復(fù)，保證鐵路運(yùn)輸安全。 

       目前國(guó)內(nèi)在有關(guān)打磨技術(shù)應(yīng)用方面，與國(guó)外存在一定的差距。線路維修車間對(duì)鋼軌、輒叉不能及時(shí)進(jìn)行打磨維修，一直處于修正性打磨階段，出現(xiàn)鋼軌傷損時(shí)，才會(huì)采取打磨手段，并且打磨類型中的參數(shù)，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致了鋼軌各種病害的加速發(fā)展，增加了養(yǎng)護(hù)工作量和維修成本，主要原因有三個(gè)：一是對(duì)鋼軌打磨的目的、基本的益處及意義沒有充分的認(rèn)識(shí)；二是線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求日益提高，維修生產(chǎn)任務(wù)很重；三是機(jī)械設(shè)備數(shù)量不足。 

       一、鋼軌打磨的基本益處
       在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，鋼軌的使用壽命主要由磨耗和滾動(dòng)接觸疲勞決定．要延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命，需要考慮鋼軌制造和養(yǎng)護(hù)維修兩個(gè)方面．具體地說(shuō)，就是生產(chǎn)高質(zhì)量鋼軌，有效地潤(rùn)滑輪軌界面和對(duì)鋼軌斷面進(jìn)行科學(xué)打磨．鋼軌打磨是線路養(yǎng)護(hù)維修中的重要手段，鐵路維護(hù)實(shí)踐證明，采用打磨的方法來(lái)預(yù)防鋼軌波磨、控制接觸疲勞、裂紋擴(kuò)展和磨耗有較好的效果，并可獲得巨大的效益，主要表現(xiàn)在以下方面：
       （1）.打磨消除了軌道不平順，減少了輪軌間的振動(dòng)，提高軌道的穩(wěn)定性，降低了線路與機(jī)車車輛的維修費(fèi)用；
       （2）.打磨與鋼軌涂油相結(jié)合，可延長(zhǎng)鋼軌壽命50％～300％；
       （3）.改善輪軌粘著，減小滾動(dòng)阻力，提高了行車安全，降低輪軌動(dòng)荷載，即豎向沖擊力。沖擊荷載的降低，有利于延長(zhǎng)輪軌壽命和減少維修次數(shù)及燃料消耗。；
       （4）.降低了噪聲與振動(dòng)，提高了旅客的舒適度． 
       鐵路運(yùn)行速度的日益提高及運(yùn)量的不斷增加，對(duì)鐵路系統(tǒng)的要求越來(lái)越高．高速重載線路投入運(yùn)營(yíng)后，鋼軌出現(xiàn)了各種表面?zhèn)麚p，如鋼軌波浪形磨耗、軌面擦傷、軌面剝離、軌側(cè)嚴(yán)重磨損、裂紋和軌頭壓潰等，且發(fā)展速度較快，影響了鐵路運(yùn)輸能力和經(jīng)濟(jì)效益．要延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命，就必須定期對(duì)鋼軌進(jìn)行維護(hù)，防止損傷的產(chǎn)生以及進(jìn)一步惡化，從而保證行車的安全性和舒適性． 

       二、鋼軌打磨的技術(shù)分類
       國(guó)際上一般將鋼軌打磨技術(shù)分為預(yù)備性、預(yù)防性和修復(fù)性打磨．國(guó)內(nèi)一些專家將鋼軌打磨分為矯正性打磨、維護(hù)性打磨、預(yù)防性打磨、病害性打磨、預(yù)打磨、保養(yǎng)性(輪廓性)打磨和校正性(修理性)打磨等。鑒于鋼軌打磨技術(shù)的分類較多，一般將鋼軌打磨根據(jù)打磨作用區(qū)域不同可以分為表面打磨和外形打磨；根據(jù)作用的目的不同可分為校正性打磨(修理性)、保養(yǎng)性打磨(輪廓性)和預(yù)防性打磨。下面主要對(duì)表面打磨(修復(fù)性打磨)和外形打磨(預(yù)防性打磨)進(jìn)行介紹，表面打磨與外形打磨都是為了改善鋼軌使用性能和延長(zhǎng)使用壽命。 
       （一）表面打磨(修復(fù)性打磨)
       表面打磨是要控制和清除鋼軌表面已有的缺陷。軌面缺陷包括：軌面波紋，軌頭塌落，焊接不平順，磨耗，鋼軌塑性變形，軌頭燒傷，高低不平，接頭錯(cuò)位等。軌面缺陷直接與輪軌豎向動(dòng)力作用有關(guān)，控制表面缺陷可減小豎向振動(dòng)、豎向沖擊力和噪聲。表面打磨通常是在鋼軌表面形成缺陷以后才進(jìn)行。 
       （二）外形打磨(預(yù)防性打磨)
       通過對(duì)軌頭打磨成各種形狀以改善輪軌接觸狀態(tài)而達(dá)到控制病害發(fā)生和發(fā)展的目的稱外形打磨。傳統(tǒng)的表面打磨只是簡(jiǎn)單地將軌頭磨平。外形打磨則是根據(jù)需要將軌頭打磨成一特殊形狀，而不是簡(jiǎn)單地恢復(fù)到原來(lái)的外形。 
       對(duì)具有表面缺陷或發(fā)生塑性變形的鋼軌而言，外形打磨一般要經(jīng)歷三道工序：第一道工序就是清除鋼軌表面已有的缺陷，第二道工序是將變形的軌頭整形，最后一道工序是將軌頭打磨成所要求的形狀由于外形打磨具有維護(hù)性質(zhì)，是經(jīng)常性的措施，因此表面缺陷通常沒有足夠的時(shí)間形成，外形打磨常簡(jiǎn)化成一道工序。外形打磨可解決如下問題：
       （1）.控制鋼軌側(cè)磨和側(cè)向輪軌作用力；
       （2）.控制鋼軌疲勞；
       （3）.控制渡磨。 
       盡管外形打磨可以解決上述問題，但一種特定的打磨外形只適合一類問題，即不同的問題需要不同的打磨外形，不存在一種適合所有問題的打磨外形。必須注意，打磨后的鋼軌壽命隨運(yùn)量而變，例如，鋼軌經(jīng)外形打磨后在無(wú)潤(rùn)滑措施的重載運(yùn)輸條件下只能通過10MGT運(yùn)量，通過20MGT運(yùn)量后鋼軌將完全報(bào)廢。這說(shuō)明鋼軌需要經(jīng)常性的維護(hù)和打磨。另外，鋼軌惡化還與線路幾何形狀和軌道條件有關(guān)，例如在小半徑曲線地段，鋼軌更易磨損，因而需要更多的維護(hù)和打磨。 

       三、鋼軌打磨的作用及原理
       （一）控制側(cè)磨
       實(shí)踐表明，曲線地段上、下股鋼軌具有與軌頭中心線非對(duì)稱的斷面形狀時(shí)，有利于機(jī)車車輛的導(dǎo)向。在直線地段，由于蛇形運(yùn)動(dòng)也會(huì)引起鋼軌側(cè)磨，通過外形打磨也可達(dá)到控制直線地段鋼軌側(cè)磨的目的 
       為了使曲線地段鋼軌具有良好的導(dǎo)向作用，通過外形打磨必須確保軌與輪對(duì)大半徑滾動(dòng)圓接觸，內(nèi)軌與輪對(duì)小半徑滾動(dòng)圓接觸，達(dá)到減小輪緣與鋼軌側(cè)面的沖擊，控制側(cè)磨。為打磨與來(lái)打磨鋼軌磨耗后的斷面外形，據(jù)澳大利亞報(bào)道，前者的耐磨壽命比后者提高了70-80%。 
       （二）控制疲勞
       外形打磨的第二個(gè)作用是控制鋼軌表面的疲勞，尤其對(duì)曲線軌道軌頭內(nèi)側(cè)的疲勞缺陷有效。
       鋼軌疲勞與輪軌接觸狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)輪軌一點(diǎn)接觸時(shí)，輪軌接觸附近應(yīng)力高度集中，容易造成軌頭疲勞，裂紋和剝落。為了控制鋼軌疲勞，可通過打磨潛在的疲勞區(qū)，使輪軌接觸點(diǎn)向軌頭中心轉(zhuǎn)移，如圖4所示。在小半徑曲線地段，由于輪緣與鋼軌沖擊，形成兩點(diǎn)接觸兩點(diǎn)接觸與一點(diǎn)接觸相比，接觸應(yīng)力降低，有利于減緩疲勞。
       通過外形打磨使輪軌接觸點(diǎn)在疲勞形成前偏離原接觸區(qū)，最大應(yīng)力重分布。對(duì)于潤(rùn)滑良好的軌道和高強(qiáng)度鋼軌，疲勞是主要問題，側(cè)磨是次要因素，外形打磨主要是控制疲勞。 
       （三）控制波磨
       外形打磨的第三個(gè)作用是控制波磨，尤其是在控制以貨運(yùn)為主重載運(yùn)輸線曲線內(nèi)股上的短波長(zhǎng)磨耗效果明顯。一般波磨波長(zhǎng)范圍為30～60cm。波磨的形成與高度直力集中有關(guān)。當(dāng)磨耗輪的反向凸緣作用在曲線下股鋼軌外側(cè)時(shí)，輪軌間呈凸一凸接觸狀態(tài)，導(dǎo)致接觸應(yīng)力顯著增加，塑性變形發(fā)生，波磨出現(xiàn)。
       一般來(lái)說(shuō)，控制側(cè)磨與控制疲勞所采用的打磨方法是不同的，也就是說(shuō)不可能采用一種打磨方法既達(dá)到控制側(cè)磨又能控制疲勞。但對(duì)于波磨，情況則不同。通過特別的外形打磨可同時(shí)控制波磨和側(cè)磨或疲勞。
       總之，無(wú)論打磨原因如何，任何的打磨都會(huì)對(duì)去除疲勞表面材料有所幫助．另外，通過定期打磨來(lái)去除表面金屬可能推遲鋼軌剝離缺陷的發(fā)生．歸納起來(lái)，實(shí)施鋼軌打磨主要可以取得以下效果：
       （1）.通過修復(fù)性打磨，消除鋼軌波形磨耗等短波不平順；提高行車平穩(wěn)性和安全性；降低列車與線路的振動(dòng)以延長(zhǎng)各部件的使用壽命和降低行車產(chǎn)生的噪聲；
       （2）.打磨除去因接觸疲勞而產(chǎn)生的軌頭表面疲勞裂紋、剝離等病害，延緩和控制軌面疲勞病害的發(fā)生與發(fā)展，延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命；
       （3）.消除鋼軌生產(chǎn)過程中的表面脫碳層、殘余應(yīng)力、表面粗糙及焊接接頭不平順等，控制鋼軌磨損及疲勞等病害的產(chǎn)生與發(fā)展速率；
       （4）.不同的曲線半徑、直線及運(yùn)營(yíng)條件下，通過不對(duì)稱打磨將鋼軌型面打磨成不同的目標(biāo)型面，改善曲線地段輪軌的接觸應(yīng)力狀態(tài)，防止輪軌接觸高應(yīng)力區(qū)和直線蛇形運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)，減少因輪軌不良接觸造成的軌頭塑性變形等病害，提高車輛的曲線通過能力。 

       四、鋼軌打磨的意義
       鋼軌打磨已有較長(zhǎng)的歷史，從最初簡(jiǎn)單的“修復(fù)性打磨”發(fā)展到能控制各種缺陷的萌生、發(fā)展及輪軌相互作用力的預(yù)防性打磨。尤其是后一種方法，針對(duì)缺陷形成的機(jī)理進(jìn)行外形打磨，取得了非常好的效果。如果將兩種方法結(jié)合使用，可以達(dá)到更好的效果。
       外形打磨對(duì)側(cè)磨、疲勞和渡磨三類問題特別有效。對(duì)不同的問題采用不同的軌頭外形打磨圖式。盡管打磨只是許多線路養(yǎng)護(hù)維修方法之一，但卻是非常重要的措施。缺乏打磨措施的鋼軌壽命遠(yuǎn)低于打磨過的鋼軌。由于鋼軌是線路養(yǎng)護(hù)維修的重點(diǎn)，量大且病害多，從經(jīng)濟(jì)的角度看，延長(zhǎng)鋼軌的壽命意味著節(jié)約大量的資金，經(jīng)濟(jì)效益明顯。 

       結(jié)論：在過去的幾年里，軌道養(yǎng)護(hù)維修工作不得不正視以下因素：
       （1）.列車速度的不斷提高；
       （2）.在些線路上鐵路運(yùn)量大幅度增長(zhǎng)；
       （3）.貨車軸重增加；
       （4）.運(yùn)輸?shù)钠骄芏仍黾印?
       當(dāng)行車速度和車輛荷載增加時(shí)，軌道踏面的平順性和穩(wěn)定性變的更加重要了。當(dāng)鋼軌出現(xiàn)不平順時(shí)，單純依靠搗鼓和撥道，已不足以改善線路質(zhì)量。
       通過對(duì)國(guó)內(nèi)外鋼軌打磨技術(shù)的全面了解，論述鋼軌打磨的原理，適用范圍，優(yōu)點(diǎn)來(lái)提高我們對(duì)鋼軌打磨技術(shù)的認(rèn)識(shí)和重視程度，加大對(duì)鋼軌打磨的技術(shù)、人力和資金的投入，來(lái)消滅諸如魚鱗紋、表面剝落、頂面波浪磨耗、內(nèi)側(cè)側(cè)磨、肥邊等病害，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，確保行車安全，有效節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本和工作量。 
  
       參考文獻(xiàn)
       [1]雷曉燕.《鋼軌打磨原理及其應(yīng)用》.《鐵道工程學(xué)報(bào)》，2000年3月第01期。
       [2]黃信基.《我國(guó)鐵路鋼軌維修作業(yè)的討論》.《鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)》，2006年4月第06期。
       [3]金學(xué)松，杜星.《鋼軌打磨技術(shù)研究進(jìn)展》.《西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)》，2010年2月第45卷第1期。
       [4]郭福安，張梅.《客運(yùn)專線鋼軌打磨的思考》.《中國(guó)鐵路》，2008年3月第01期。
       [5]Alain Guidat（法國(guó)）.《預(yù)防性鋼軌打磨的基本益處》.《上海鐵道科技》，1997年第03期。
       [6]Peter Sroba.《鋼軌缺陷預(yù)測(cè)與打磨控制》.《西鐵科技》，2009年第03期。