高速铁路道岔打磨方法的实践

摘 要：京津城际是中国第一条350 km/h 的无砟轨道高速铁路，京沪高铁是我国目前全线一次开通运营最长的高速铁路。高速铁路在我国投入运营以来，对高速铁路道岔的打磨至今尚鲜见研究报道。本文通过将这两条高速铁路道岔钢轨与部分国外钢轨的特点进行比较，分析了我国高速铁路道岔钢轨形位与高速列车运行的关系。在北京局联合L&S公司、BWG公司在京津城际永乐站、京沪高铁廊坊站道岔及岔间夹直线进行的示范性打磨实践的基础上，对高速铁路道岔钢轨打磨方法进行了研究评价和归纳总结，提出了对高速铁路道岔进行预防性打磨方案制定的原则和流程、确定了重点打磨区域、提出了打磨要点、制定了确定打磨方法及关键部位的质量验收依据和标准，给出了打磨计算方法模型。该文所述内容实用性强，为高速铁路道岔及岔间夹直线打磨和验收提供了可借鉴的经验。

关键词：高速铁路 道岔 打磨方法 实践 验收标准

中图分类号：U215.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0105-03

钢轨通过总重的增加导致轨面条件不断恶化和轨头变形累积， 使轮轨接触面的状况进一步恶化[1]。高速铁路线路区别于一般铁路或重载铁路最关键的特点是对轨道平顺性的严格要求[2]。通过钢轨打磨可以平衡钢轨的自然磨耗，重塑钢轨廓形，改善轮轨关系从而延长钢轨寿命[3]。钢轨打磨作业主要消除周期性和非周期性不平顺，分为预打磨、预防性打磨、保养性（轮廓性）打磨和校正性（修理性）打磨[4]。目前的轮轨型面的设计工作主要集中在基于给定钢轨型面的车轮踏面优化设计上。钢轨型面优化大多基于现场的钢轨打磨技术[5]。2013年5月份、7月份，L&S公司、BWG公司分别对京津城际永乐站、京沪高铁廊坊站道岔及岔间夹直线进行了示范性打磨，为道岔的打磨维护提供了可借鉴的经验。

1 概况

京津城际是中国第一条350 km/h的无砟轨道高速铁路，全线设亦庄、永乐、武清3个车站及南仓线路所，永乐站正线道岔共8组18#BWG道岔，自2011年以来未曾进行打磨，存在的问题是廓型与理想的60-E2廓型偏差较为明显，光带较宽且不居中，局部存在细斜裂纹，永乐站1号道岔心轨存在较深裂纹。京沪高铁全线共有218 组正线高速道岔和8组正线高速钢轨伸缩调节器，自2011年6月30日开通以来，已运营超过一年的时间。通过打磨道岔钢轨改善轮轨关系和车辆运行平稳性并延长道岔寿命是当下的迫切需要。

德国L&S公司和奥钢联BWG公司打磨队伍拥有EBA联邦铁路局和DB德铁路网公司颁发的认证证书，具备DB德铁路网280 km/h以上高速铁路打磨资质。服务范围包括德国、荷兰、捷克、卢森堡、法国、匈牙利、韩国等国家。奥钢联BWG公司自1998年开始为DB德铁路网公司提供道岔打磨服务，累计打磨道岔超过22000组次，在欧洲打磨道岔超过2500组次[6]。

2 打磨方法的确定

打磨方案是打磨前期最重要的工作之一，制定过程归纳如下。

2.1 初始状态测量

在打磨作业开始之前，对道岔状态进行评估，检查和测量钢轨廓形和波浪磨耗，记录初始状态，作为制定策略的依据。波浪磨耗测量的最小及最大波长分别为10 mm 和3000 mm。道岔内测量选取两个轨道截面。第一个轨道截面位于道岔始端，靠近尖轨尖端处的两根基本轨上各一个测量点。第二个轨道截面位于导曲线中间部位，每股钢轨上选取一个测量点。为保证平均每50 m钢轨一个测量点的取样率，对于全长137 m的42号道岔，也可以考虑在道岔末端增加测量一个轨道截面即四个测量点。所有检查和测量的结果将记录归档，作为制定维护策略的依据。

2.2 确定重点打磨区域

在打磨作业前测量钢轨廓形，与目标廓形比对，以确定重点打磨区域。根据德铁2003年7月的Ril824.8310标准，测量点的分布如图1，德铁标准Ril824.8310中规定钢轨廓形的竖向基准点为Y+5点（即轨顶面中心点外侧5 mm处），横向基准点为Z-14点（即轨顶面以下14 mm处）。测量钢轨廓形偏差时，将实测廓形与目标廓形的Y+5点竖向对齐，Z-14点横向对齐。京沪高铁道岔打磨钢轨廓形验收采用德铁标准，同时兼顾铁道部验收标准，在钢轨顶面尽量采用正差，在轨头内侧工作面尽量采用负差。由于国内规定的轨距线为轨面以下16 mm，与德铁规定的轨面以下14 mm不同，测量钢轨廓形的横向基准点应由Z-14 点改为Z-16点。测量钢轨表面病害的深度，设定切削量测量点进行初始测量并加以明确标记。

2.3 制定打磨方法

对初始测量结果进行分析，综合评估道岔及相邻轨道的钢轨状态，参照钢轨打磨计划标准判断是否或何时需要对道岔进行整体打磨，为编制道岔打磨计划做准备。根据北京铁路局指定的目标廓形和德铁标准，打磨采用和正线一致的目标廓形。打磨面宽度在钢轨内侧工作面不超过4 mm，在钢轨肩部过渡区不超过7 mm，在钢轨顶面不超过10 mm，沿钢轨100 mm长度范围内，打磨面宽度最大变化量不应大于打磨面最大宽度的25%。根据对比分析，决定进行整体预防性打磨，轨顶切削量为0.1-0.2 mm，轨距角最大切削量为1～2 mm。根据《高速铁路无砟轨道线路维修规则》中，钢轨病害整治限度要求，针对运营速度200～350 km/h的线路，当钢轨表面有周期性波磨，平均谷深超过0.04 mm，波长不大于300 mm时，进行修复。

在打磨作业前约一周时间，道岔打磨单位应和工务、电务、供电、机务、车辆和车站等相关部门单位召开道岔打磨准备协调会，统一安排施工配合、行车组织、物料供应和后勤保障等事宜，制定详细的道岔打磨施工组织方案。考虑的主要因素有：确定打磨深度；打磨和清扫作业所需要的天窗时间；打磨车的停车位置及行车路线；打磨作业所需用水和油料的供应；其他可能影响打磨及清扫作业的因素。打磨方法确定的基本步骤如下。

（1）测量被打磨钢轨的廓型，依据既有廓形确定打磨的目标廓形。

（2）根据被测钢轨廓型的参数，与目标廓型参数比较，制定打磨模式。打磨模式主要包括打磨压力和角度以、打磨作业速度。打磨作业速度8～10 km/h。打磨的角度范围为钢轨内侧40°至钢轨外侧5°。

（3）确定打磨遍数。某点打磨遍数就是砂轮在该点的打磨次数。

；

其中：为某点的打磨遍数；为单个砂轮在该点一次打磨的深度；为某点的总打磨深度，也就是打磨量。

（4）相连两段线路重叠打磨的区域不少于3 m，并适当减少打磨遍数，保证结合部的平顺性。

（5）打磨可动心轨道岔时，叉心向尖轨方向，称为正向作业，尖轨向叉心方向，为反向作业。以下所列为可动心轨道岔正向作业。

3 验收重点及标准

打磨验收。钢轨打磨面应无连续发蓝带，主要测量验收项目如下。

外观打磨面宽度在钢轨内侧工作面不超过4 mm，在钢轨肩部过渡区不超过7 mm，在钢轨顶面不超过10 mm；沿钢轨100 mm 长度范围内，打磨面宽度最大变化量不应大于打磨面最大宽度的25%；钢轨打磨面应无连续发蓝带。主要项目有：测量钢轨顶面波形磨耗；测量打磨切削量，使用合格的测量仪器在同一位置测量打磨前和打磨后的钢轨高度。

3.1 道岔特殊结构检查

尖轨尖端检查，根据德铁标准Ril821.2005A03，使用轮缘模拟量具L1 和4mm间隙规检查基尖轨结构时，将量具L1垂直于轨道轴线的方向平放于密贴尖轨尖端处的基本轨上，使量具L1的斜角顶点紧贴基本轨。为保证检查结果的准确性，必须确保尖轨与基本轨以及滑床板密贴如图2。

3.2 尖轨基本结构

尖与基本轨密贴部位的钢轨头部出现磨损或掉块导致表面不平顺时，应使用专用量具进行检查评估。将量具L2垂直于轨道轴线的方向平放于密贴尖轨处的基本轨上，如图3。

3.3 可动心轨检查

可动心轨辙叉在心轨尖端处的磨损状态主要通过规定点的轨距差值Ss-Sk来评估。其中Sk为翼轨弯折点向岔前方向50 mm位置的轨距，Ss的测量范围为心轨实际尖端往岔后100 mm的范围测量Ss时必须保证轨距尺测量端子的下沿与心轨尖端的上沿贴紧，如图4。

3.4 叉跟尖轨检查

根据德铁标准Ril821.2005，道岔叉跟尖轨和钢轨伸缩调节器的尖轨尖端的状态评估采用专用量具L1。将量具L1垂直于轨道轴线的方向平放于尖轨尖端前的基本轨上，使量具L1的斜角顶点紧贴基本轨。面对叉跟尖轨透过量具L1观察叉跟尖轨尖端，如尖轨尖端上沿高于量具L1的下沿，且没有被量具L1遮挡，则视为达标状态，如图5。

4 结语

经打磨后静态验收，基本满足标准要求。动态垂向加速度明显改善，总体效果良好。同时还发现，采取60N廓形缩小了列车运行轮轨接触面，光带宽度不足18 mm。轮轨接触的长期效果还有待观察得出结论。

参考文献

[1] 缪闯波.钢轨打磨对轮轨作用的影响[J].铁道标准设计，2002，50（7）：31-32.

[2] 崔大宾，李立，金学松，等.铁路钢轨打磨目标型面研究[J].工程力学，2011，28（4）：179-184.

[3] 王庆方，许玉德，周宇.高铁钢轨预打磨效果及轨面不平顺分析[J].华东交通大学学报，2012，28（4）：1-5.

[4] 北京力铁轨道交通设备有限公司，京津城际道岔示范性打磨技术方案[R].北京：北京力铁轨道交通设备有限公司，2013.

[5] 郭福安，张梅.客运专线钢轨打磨的思考[J].中国铁路，2008，46（3）：53-54.

[6] 北京铁路局.高速铁路道岔示范性打磨技术研讨材料[R].北京：北京铁路局，2013.

[7] BWG公司.京沪高速铁路正线高速道岔打磨方案[R].北京：BWG公司，2013.