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摘 要:随着社会经济的不断发展,近些年城市人口越来越多,给本就拥挤的城市交通带来了更大的压力。为了缓解交通压力,各大城市都逐步开始修建地铁,地铁运行过程虽然客运量比较大,但是轨道经过一段时间使用之后却容易出现各种损伤,包括磨耗和磨损等,若不及时采取措施可能会引发安全事故,如果频繁更换轨道造价又太高,而且也无法从根本上解决轨道磨损问题。在此背景下轨道养护打磨技术应运而生,通过对该项技术的合理运用,不仅有效缓解了地铁轨道的损耗,同时还避免了轨道运行事故的发生。本文就地铁轨道养护打磨技术应用的必要性和具体应用做出了简要阐述。
关键词:地铁轨道;养护;打磨技术;应用
1 地铁轨道打磨技术应用的必要性
钢轨打磨技术对地铁车辆的实际运行效率和运行质量都具有很大的影响,和地铁运行安全性也关系紧密,下面就地铁轨道打磨技术应用的必要性进行分析:
1.1 新建地铁轨道打磨的必要性
对新建地铁轨道实施打磨处理可以很好地修正钢轨的施工误差和制造公差,改善车轮和轨道之间的接触。我国目前大多数地铁工程都采取挂枕架轨法施工的整体道床方式,虽然每节铁垫板都加工了轨底坡,可是因为每个轨枕都是相对独立的,再加上轨枕长度比较短,轨枕制造公差及施工支撑变形等因素的影响,很难保证轨底坡最终竣工质量。《地下铁道工程施工及验收规范》中对地铁工程轨底坡的误差范围做出了明确规定,施工中必须将轨底坡的误差控制在1/50~1/30范圍之内,对应的倾斜角度控制在1°8'45"~1°54'33"之间。实际养护打磨过程中,工作人员应该结合车轮对踏面锥度选择恰当的打磨方式和适当功率和偏转角度的磨头,尽可能减小甚至消除施工误差,促使钢轨倾斜度达到一个相对不变的状态,从而实现改善轮轨接触的效果。
对新建地铁钢轨实施打磨处理体现出非常多的优势,首先,大大缩短了轮轨磨合时间,从而在一定程度上延长钢轨的实际使用年限。其次,经过打磨处理的钢轨轨迹吻合度得到了显著提升,钢轨光带也更加稳定,同时还增强了钢轨磨损过程的均匀度。再次,打磨处理可以有效去除新钢轨轨面上的腐蚀痕迹和毛刺,使钢轨表面更加光洁,进一步使轮轨和新轨轨面之间更加协调。另外,打磨处理之后的钢轨在地铁运行过程中有效降低了噪音,同时提高了乘客的乘车舒适度,很好地展现了轨道面的自身性能优势。
1.2 既有地铁轨道打磨的必要性
地铁轨道经过长时间使用之后,难免会出现掉块、使剥落、擦伤或者是飞边等质量缺陷的出现,特别是那些曲线地段更容易发生程度较为严重的波磨。我国目前绝大多数地铁都采取ATO运行模式,车辆类型也较为单一,轴重和统一区段的车速也都一样,行车频率非常高,这就使钢轨反复受到同样的作用力,钢轨一旦发生某种质量问题往往会在很短时间内就迅速发展扩大,波磨地段体现得尤为明显。地铁车辆行驶过程中频繁颠簸也会对隧道道床和钢轨扣件造成严重的磨损。
根据以往经验总结,既有地铁钢轨在使用一段时间之后都会出现一定程度的疲劳损伤和磨耗现象,主要病害体现在以下几个方面:首先,钢轨滑动和波磨病害,这就导致列车在经过此路段的时候会产生更大的振动和噪音,不仅影响乘客的乘车舒适度,而且还会给周边居民造成一定的影响[1]。其次,接触性疲劳损伤属于地铁钢轨的一种物质转化,不仅硬化表面层加深,而且表面还会出现鱼鳞损伤和裂缝病害,甚至还有可能引发钢轨发生断裂。再次,钢轨表面如果出现铁锈或者其他污染,都会对轮轨接触造成一定的不良影响,同时也会影响列车运行过程信号系统的安全性。通过打磨处理可以消除钢轨上的腐蚀和其他污染,在保证地铁安全运行的同时,还延长了轨道线路的使用寿命。
2 地铁轨道养护中打磨技术的应用
2.1 预防性打磨
预防性打磨是针对新铺钢轨的一种养护打磨方式,其主要目的是消除钢轨表面的脱碳层,因为该层物质会影响钢轨机械性能的发挥,而且还会降低钢轨硬度,抗疲劳性和耐磨性。通过预防性打磨操作能够很好地消除钢轨在生产、运输和施工等多个环节中残留的一些表面质量缺陷,改善钢轨焊接接头的平顺性。无论是新建轨道还是扩建轨道,在使用之前就需要进行打磨处理,如果因为一些特殊原因没有对新钢轨实施打磨处理,在使用6个月之内还需要再次安排补打。曲线地段由于外轨和内轨长度存在差异,所以更加容易引发波磨问题,所以施工人员应该重点对该路段实施定期打磨,最大程度避免波磨病害的进一步发展[2]。预防性打磨标准通常是将打磨范围控制在0.2毫米,在打磨过程中如果发现钢轨表面存在深度比较小的一些裂纹,养护工作人员则应该按照0.05到0.075毫米的控制标准实施打磨,对打磨深度进行严格把控。针对钢轨外轨边缘和内轨外侧打磨标准应该按照0.15毫米的控制标准。
2.2 焊接后粗磨
粗磨是指针对钢轨焊接之后焊头表面的焊瘤进行打磨处理,打磨范围主要包括轨腰、轨头和其两侧的踏面以及轨底。粗磨操作通常情况下多采用手持式砂轮机,需要注意的是,打磨过程中砂轮机一定要沿着钢轨长度方向移动,切不可横
向打磨,钢轨和砂轮之间的接触压力也不能太大,打磨结束之后钢轨表面不可出现发黑和发蓝现象[3]。除此之外,粗打磨主要是对焊瘤余量的打磨,尽量保留焊头母材,具体打磨范围应该控制在35毫米以上。要求打磨之后的焊头轮廓圆顺无尖角和凸凹坑,打磨面光洁平整。
2.3 修复性打磨
这种打磨主要是针对已经出现病害的钢轨,通过修复性打磨可以对轨头的轮廓形状起到一定的修正作用,消除波纹、滚动接触疲劳和擦伤等各类病害。针对半径比较小的曲线波磨路段,可以通过修复性打磨修复钢轨,但是该打磨方式实际操作过程会使钢轨出现较大的磨损量,可以说就是通过磨削钢轨来实现对钢轨的修复性打磨。所以在打磨曲线路段钢轨的时候一定要严格把控好具体打磨量。打磨力度太小起不到很好的修复作用,而打磨力度太大又会对钢轨造成严重的磨损,影响钢轨的使用年限。这就要求对粗打磨参数进行严格控制,工作人员最好是借助CI指数对波磨的具体程度做出准确的判断,在此基础之上合理控制具体打磨量[4]。将波磨的长度、深度、钢轨区段长度和区段抑制次数分别确定为L/D/S/N,然后利用CI指数计算公式便可以得出钢轨实际需要的打磨量和修复程度,而且确保在实际打磨过程中不会对钢轨造成太大的影响。如果进一步缩小CI,就需要增加钢轨的打磨量,如此一来就会严重影响钢轨的实际使用寿命,这也正是250毫米以内的波浪型磨耗波长可以简单消除的原因,若波深在0.8毫米以上会大大增加消除难度,此时应该将打磨深度控制在0.1毫米到0.3毫米之间。
3 结束语
总而言之,在地铁轨道养护工作中采取恰当的打磨技术,可以很好地改善轮轨之间的关系,降低轨道维护成本,降低车辆运行振动和噪音,优化地铁车辆行驶条件。过去只有在钢轨出现波形磨耗的时候才用到打磨技术,近些年其已经成为一种常见的轨道养护技术。由于该项技术在我国的发展时间不长,所以还不够成熟,需要相关人员进一步深入研究,不断提高打磨养护质量,促使轨道行业的可持续发展。
参考文献:
[1]彭峰.地铁轨道铺设施工方法与质量控制[J].低碳世界,2020,10(5):142-143.
[2]陈晓伟.地铁轨道结构大修周期及施工关键技术的研究[J].价值工程,2017,36(21):116-118.
[3]汪洋.轨道交通高性能吸音板的优化与生产工艺研究[D].广西科技大学,2015.
[4]徐代祥.分析在地铁轨道设备养修中轨检车的应用[J].城市地理,2015(8):232.
关键词:地铁轨道;养护;打磨技术;应用
1 地铁轨道打磨技术应用的必要性
钢轨打磨技术对地铁车辆的实际运行效率和运行质量都具有很大的影响,和地铁运行安全性也关系紧密,下面就地铁轨道打磨技术应用的必要性进行分析:
1.1 新建地铁轨道打磨的必要性
对新建地铁轨道实施打磨处理可以很好地修正钢轨的施工误差和制造公差,改善车轮和轨道之间的接触。我国目前大多数地铁工程都采取挂枕架轨法施工的整体道床方式,虽然每节铁垫板都加工了轨底坡,可是因为每个轨枕都是相对独立的,再加上轨枕长度比较短,轨枕制造公差及施工支撑变形等因素的影响,很难保证轨底坡最终竣工质量。《地下铁道工程施工及验收规范》中对地铁工程轨底坡的误差范围做出了明确规定,施工中必须将轨底坡的误差控制在1/50~1/30范圍之内,对应的倾斜角度控制在1°8'45"~1°54'33"之间。实际养护打磨过程中,工作人员应该结合车轮对踏面锥度选择恰当的打磨方式和适当功率和偏转角度的磨头,尽可能减小甚至消除施工误差,促使钢轨倾斜度达到一个相对不变的状态,从而实现改善轮轨接触的效果。
对新建地铁钢轨实施打磨处理体现出非常多的优势,首先,大大缩短了轮轨磨合时间,从而在一定程度上延长钢轨的实际使用年限。其次,经过打磨处理的钢轨轨迹吻合度得到了显著提升,钢轨光带也更加稳定,同时还增强了钢轨磨损过程的均匀度。再次,打磨处理可以有效去除新钢轨轨面上的腐蚀痕迹和毛刺,使钢轨表面更加光洁,进一步使轮轨和新轨轨面之间更加协调。另外,打磨处理之后的钢轨在地铁运行过程中有效降低了噪音,同时提高了乘客的乘车舒适度,很好地展现了轨道面的自身性能优势。
1.2 既有地铁轨道打磨的必要性
地铁轨道经过长时间使用之后,难免会出现掉块、使剥落、擦伤或者是飞边等质量缺陷的出现,特别是那些曲线地段更容易发生程度较为严重的波磨。我国目前绝大多数地铁都采取ATO运行模式,车辆类型也较为单一,轴重和统一区段的车速也都一样,行车频率非常高,这就使钢轨反复受到同样的作用力,钢轨一旦发生某种质量问题往往会在很短时间内就迅速发展扩大,波磨地段体现得尤为明显。地铁车辆行驶过程中频繁颠簸也会对隧道道床和钢轨扣件造成严重的磨损。
根据以往经验总结,既有地铁钢轨在使用一段时间之后都会出现一定程度的疲劳损伤和磨耗现象,主要病害体现在以下几个方面:首先,钢轨滑动和波磨病害,这就导致列车在经过此路段的时候会产生更大的振动和噪音,不仅影响乘客的乘车舒适度,而且还会给周边居民造成一定的影响[1]。其次,接触性疲劳损伤属于地铁钢轨的一种物质转化,不仅硬化表面层加深,而且表面还会出现鱼鳞损伤和裂缝病害,甚至还有可能引发钢轨发生断裂。再次,钢轨表面如果出现铁锈或者其他污染,都会对轮轨接触造成一定的不良影响,同时也会影响列车运行过程信号系统的安全性。通过打磨处理可以消除钢轨上的腐蚀和其他污染,在保证地铁安全运行的同时,还延长了轨道线路的使用寿命。
2 地铁轨道养护中打磨技术的应用
2.1 预防性打磨
预防性打磨是针对新铺钢轨的一种养护打磨方式,其主要目的是消除钢轨表面的脱碳层,因为该层物质会影响钢轨机械性能的发挥,而且还会降低钢轨硬度,抗疲劳性和耐磨性。通过预防性打磨操作能够很好地消除钢轨在生产、运输和施工等多个环节中残留的一些表面质量缺陷,改善钢轨焊接接头的平顺性。无论是新建轨道还是扩建轨道,在使用之前就需要进行打磨处理,如果因为一些特殊原因没有对新钢轨实施打磨处理,在使用6个月之内还需要再次安排补打。曲线地段由于外轨和内轨长度存在差异,所以更加容易引发波磨问题,所以施工人员应该重点对该路段实施定期打磨,最大程度避免波磨病害的进一步发展[2]。预防性打磨标准通常是将打磨范围控制在0.2毫米,在打磨过程中如果发现钢轨表面存在深度比较小的一些裂纹,养护工作人员则应该按照0.05到0.075毫米的控制标准实施打磨,对打磨深度进行严格把控。针对钢轨外轨边缘和内轨外侧打磨标准应该按照0.15毫米的控制标准。
2.2 焊接后粗磨
粗磨是指针对钢轨焊接之后焊头表面的焊瘤进行打磨处理,打磨范围主要包括轨腰、轨头和其两侧的踏面以及轨底。粗磨操作通常情况下多采用手持式砂轮机,需要注意的是,打磨过程中砂轮机一定要沿着钢轨长度方向移动,切不可横
向打磨,钢轨和砂轮之间的接触压力也不能太大,打磨结束之后钢轨表面不可出现发黑和发蓝现象[3]。除此之外,粗打磨主要是对焊瘤余量的打磨,尽量保留焊头母材,具体打磨范围应该控制在35毫米以上。要求打磨之后的焊头轮廓圆顺无尖角和凸凹坑,打磨面光洁平整。
2.3 修复性打磨
这种打磨主要是针对已经出现病害的钢轨,通过修复性打磨可以对轨头的轮廓形状起到一定的修正作用,消除波纹、滚动接触疲劳和擦伤等各类病害。针对半径比较小的曲线波磨路段,可以通过修复性打磨修复钢轨,但是该打磨方式实际操作过程会使钢轨出现较大的磨损量,可以说就是通过磨削钢轨来实现对钢轨的修复性打磨。所以在打磨曲线路段钢轨的时候一定要严格把控好具体打磨量。打磨力度太小起不到很好的修复作用,而打磨力度太大又会对钢轨造成严重的磨损,影响钢轨的使用年限。这就要求对粗打磨参数进行严格控制,工作人员最好是借助CI指数对波磨的具体程度做出准确的判断,在此基础之上合理控制具体打磨量[4]。将波磨的长度、深度、钢轨区段长度和区段抑制次数分别确定为L/D/S/N,然后利用CI指数计算公式便可以得出钢轨实际需要的打磨量和修复程度,而且确保在实际打磨过程中不会对钢轨造成太大的影响。如果进一步缩小CI,就需要增加钢轨的打磨量,如此一来就会严重影响钢轨的实际使用寿命,这也正是250毫米以内的波浪型磨耗波长可以简单消除的原因,若波深在0.8毫米以上会大大增加消除难度,此时应该将打磨深度控制在0.1毫米到0.3毫米之间。
3 结束语
总而言之,在地铁轨道养护工作中采取恰当的打磨技术,可以很好地改善轮轨之间的关系,降低轨道维护成本,降低车辆运行振动和噪音,优化地铁车辆行驶条件。过去只有在钢轨出现波形磨耗的时候才用到打磨技术,近些年其已经成为一种常见的轨道养护技术。由于该项技术在我国的发展时间不长,所以还不够成熟,需要相关人员进一步深入研究,不断提高打磨养护质量,促使轨道行业的可持续发展。
参考文献:
[1]彭峰.地铁轨道铺设施工方法与质量控制[J].低碳世界,2020,10(5):142-143.
[2]陈晓伟.地铁轨道结构大修周期及施工关键技术的研究[J].价值工程,2017,36(21):116-118.
[3]汪洋.轨道交通高性能吸音板的优化与生产工艺研究[D].广西科技大学,2015.
[4]徐代祥.分析在地铁轨道设备养修中轨检车的应用[J].城市地理,2015(8):232.