钢轨砂带打磨接触轮作用机理与参数优化研究

钢轨打磨概述及提高打磨质量摘要：随着社会的不断进步和经济的快速发展，人们的出行也变得很方便，这也是因为铁路运输具有安全、经济、节能减排和全天候运输的特点，同时铁路运输的不断发展也成为了我国国民经济快速发展的核心力量，是我国运输方式的重要组成部分，并且铁路运输仍处于不断地改进和完善之中。

本文主要阐述了钢轨打磨技术并且重点介绍了如何提高打磨质量。

关键词：钢轨打磨；技术；打磨质量我国现有铁路铁轨在经过了长时间的使用之后受到了很大的损害，已经出现了很多的故障，严重影响了铁路的正常运行，并且很有可能给车辆的安全带来极大的威胁。

因此为了保障乘车人员和乘务人员的安全就必须对钢轨进行必要的维护和保养。

1钢轨打磨技术的简要概述1.1 钢轨打磨技术的原理介绍工作人员在应用钢轨打磨技术时需要应用较多的工具，这些工具包括砂轮、铣刀、刨刀和砂带。

这些打磨工具的主要用途是打磨和磨削钢轨的顶部，来弄清楚钢轨上存在的缺陷和病害。

在打磨的过程当中钢轨会和在压力作用下的砂轮进行接触，以此来达到打磨的目的。

在应用砂轮的过程中，接触面积、去除率和压力等这些因素都会影响钢轨实际打磨的质量效果。

1.2 钢轨打磨技术的具体分类钢轨打磨技术在目的和磨削量方面主要由三大类构成，这三大类由修复性打磨、预防性打磨和曲线轨头非对称打磨三种打磨方式构成。

这三种打磨属于不同目的性的打磨，首先修复性打磨的主要目的是对那些已经发生磨损或者存在某些缺陷的钢轨进行修复性的打磨，其次预防性打磨方式是目前使用的一种定期性的打磨，对正在投入使用的钢轨进行定期的维护和保养，以此来排除在铁轨运行过程中可能潜在的威胁。

曲线轨头非对称打磨方式的主要目的是减少钢轨实际运行中出现磨损的可能性，其运行原理是在车轮和钢轨之间建立一个合适的相对位置，以此来减小车轮边和钢轨边之间的作用力，降低车轮和钢轨的直接磨损。

1.3应用钢轨打磨技术进行打磨时的策略在给已经发生磨损的钢轨进行打磨的过程中有一个需要遵守的策略，遵守这些策略不仅可以让工作变得事半功倍而且可以给企业减小经济成本，带来更大的经济效益。

城市轨道交通钢轨打磨研究摘要：在我国快速发展的过程中。

近年来，我国各大城市积极推进城市轨道交通建设，在为市民提供快捷优质出行服务的同时，各城市的铁路钢轨也都承受着超高负荷。

钢轨是铁路轨道的主要组成部件，它引导机车车辆的车轮前进，为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面，且承受车轮的巨大压力。

车轮和钢轨长期的滚动接触，会对钢轨的踏面造成损害。

钢轨表面会产生波磨和异常损伤等，使列车晃动并伴随有轮轨嚎叫声，不仅对列车平稳运行和乘客的舒适度造成影响，还会对周边环境产生噪声和振动。

钢轨表面产生的鱼鳞损伤，如果不及时清除将会渗透得越来越深直至进入轨头，严重时会出现断轨，最终导致严重事故，因此需要对钢轨定期且及时的维护。

关键词：线路养护；钢轨波磨；鱼鳞纹钢；轨打磨涡；流探伤引言钢轨是铁路系统中重要的承力部件，随着我国铁路“高速”、“重载”战略的实施，轮轨间载荷也大幅增加，波磨、疲劳裂纹、剥落等钢轨损伤也日趋严重。

这些损伤会加剧列车运行时的振动与噪声，甚至对列车运行安全造成威胁，因此当钢轨损伤达到一定限度时，或者在这些损伤出现之初，就需要对钢轨进行维护。

钢轨打磨是世界各国铁路工务部门最常用的线路维护技术之一，是对钢轨进行修复最有效的措施。

通过打磨作业可修复或减轻轨面损伤，预防接触疲劳等钢轨损伤的产生，有效改善轮轨匹配关系，延长钢轨使用寿命，提高列车运行的安全性与稳定性。

当前，随着我国高速铁路的快速发展，钢轨打磨技术也逐渐成熟，我国钢轨打磨技术已经从最开始借鉴国外打磨经验到目前形成自己的打磨模式，但对钢轨打磨机理的理解，特别是钢轨材料去除行为以及打磨参数的选取策略方面的研究还不够充分。

在钢轨打磨过程中，钢轨与磨石的相互作用行为复杂，打磨效率与打磨质量受多个因素的影响，且我国铁路分布范围广泛，钢轨服役环境复杂多样，钢轨表面经常存在水、油等第三介质，这也会对钢轨打磨效果产生很大影响。

因此，现今钢轨打磨技术的关键在于加深对钢轨打磨机理的研究，不断优化打磨参数，研发更加优良的打磨磨石，将钢轨打磨与其他钢轨维护技术相结合，进一步完善我国高速铁路钢轨打磨技术理论体系与作业标准。

钢轨波磨研及整治措施研究分析摘要：钢轨波浪形磨耗（简称钢轨波磨）是钢轨磨耗的主要形式之一。

随着铁路、高铁、地铁的迅速发展，钢轨波磨成为了铁路行业关注的重要轨道病害之一。

钢轨波磨不仅影响了行车舒适性，增加了维修工作量，更是行车的一大安全隐患。

本文结合轨道的结构及各地区轨道波磨形成特点分析轨道波磨的形成原因，及探讨轨道波磨的整治措施。

关键词：钢轨；波磨；整治措施一、波磨研究现状钢轨波磨是铁路工业界难以解决的技术问题。

从1863年第一条地铁建成至今已有一百五十多年的历史，人们对钢轨波磨的观察和研究也有一百余年。

虽然人们通过受力分析、波磨规律分析及数值计算推理对钢轨波磨初始形成和发展机理的有了很深的认知，但迄今为止还没有一种大范围统一的理论来解释波磨形成和发展的机理，以及影响波磨发展的因素。

近年来，列车速度、轴重、车流密度随着人类发展也在迅速提高，同时钢轨波磨带来的安全问题及成本问题也愈发明显。

我国随着高铁、地铁近几年的飞速发展，也掀起了对钢轨波磨研究的浪潮。

二、波磨形成特点分析经过近年来大量的调查研究，可以总结钢轨波磨有以下特点：1、钢轨波磨多发生在小半径曲线地段。

曲线半径在600m以下的曲线均存在不同程度的波磨，且曲线半径越小，波磨越严重。

因线路曲线段由两个曲率和超高不断变化的缓和曲线、一个曲率及超高均固定的圆曲线组成，当车辆从直线地段进入小半径曲线轨道的时候，会受到各种因素的影响，主要有轨道结构参数、轮轨几何型面和转向架结构等。

其中，轨道结构参数主要有外轨超高、曲线半径、缓和曲线长度和轨底坡等。

如果这些曲线参数设置不当或现场调试不当，将直接导致轮轨接触关系不稳定，这将是产生轮轨波磨的因素之一。

2、小半径曲线多出现在下股钢轨，且上股钢轨侧磨严重的地段，下股钢轨波磨越严重。

经试验研究，在曲线中，下股钢轨的磨耗指数要大于上股钢轨，这表明下股钢轨因磨耗而消耗的能量消耗要大于上股钢轨，所以在曲线上下股钢轨的波形磨耗要比上股钢轨严重。

浅谈钢轨打磨技术及其应用摘要：介绍钢轨打磨的原理、作用、技术分类及其应用，并侧重介绍了钢轨打磨的质量要求和配合工作，为轨道交通同行施工作业作为借鉴参考。

关键词：钢轨打磨；技术应用前言随着我国经济建设的发展，铁路的施工质量也越来越精细化，随着对轨道设备的更新改造，能够给整个轨道交通带来安全保障。

其中最重要的一项工作就是钢轨打磨。

钢轨打磨的目的在于消除钢轨的波形磨耗，控制钢轨的接触疲劳，防止因接触疲劳而产生片状剥落和裂纹。

在钢轨打磨的早期发展阶段，主要对钢轨采用矫正性打磨，目前较多地采用预防性打磨，在病害发展后期主要采用修复性打磨。

随着打磨设备和技术的不断改进，已经基本上能够消除钢轨的波形磨耗，有效地控制剥落掉块。

一．钢轨打磨及其原理（一）钢轨打磨的定义钢轨打磨主要是通过打磨机械或打磨列车对钢轨头部滚动表面的打磨，以消除钢轨表面不平顺、轨头表面缺陷及将轨头轮廓恢复到原始设计要求，从而实现减缓钢轨表面缺陷的发展、提高钢轨表面平滑度，进一步达到改善旅客乘车舒适度、降低轮轨噪音、延长钢轨使用寿命的目的。

（二）钢轨打磨的原理钢轨打磨的基本原理是把钢轨轮廓修成理想形状，改善轮轨横向耦合断面接触，改善轮轨接触纵向平顺性，把接触应力减至最小化以减小磨损。

二、钢轨打磨技术分类及应用（一）钢轨打磨分类方法有很多，按照采用的方法和欲达到的目的可分为：1.矫正性打磨，也叫预防性打磨；预防性打磨则是一次快速打磨，完全去除包含微裂纹的薄层，同时，形成或保持理想的轮廓，主要是针对状态较好钢轨的打磨方式，目的是消除钢轨顶面不平顺，改善轮轨关系，提高轨面平顺性，延长钢轨使用寿命。

2.表面打磨，也叫修复性打磨；修理性打磨的特点是打磨速度低，反复进行，基本去除钢轨表面伤损或波磨，不能去除深度裂纹，主要是针对状态较差钢轨的打磨方式，目的是消除钢轨顶面严重的波磨及曲线下股钢轨飞边，尽可能恢复钢轨标准断面，延长钢轨使用寿命。

（二）矫正性打磨（预防性打磨）通过对轨头打磨成各种形状以改善轮轨接触状态而达到控制病害发生和发展的目的称为外形打磨。

关于钢轨打磨技术的探讨关于钢轨打磨技术的探讨摘要：本文是通过京九线集中修配合钢轨打磨车施工的实际情况，进行总结。

针对钢轨存在的病害，结合钢轨打磨车的工作性能，在钢轨打磨的角度、轮轨接触位置等进行详细介绍，并制定可行的打磨模式，有效控制钢轨伤损发展。

关键词：钢轨病害；打磨；控制1 引言钢轨是轨道的主要组成部件，钢轨的作用在于引导机车车辆的车轮前进，直接承受来自车轮和其他方面的各种力，且传递给轨下基础，并为车轮的滚动提供连续平顺和阻力最小的表面，因此，钢轨在铁路运输中扮演着重要的角色并直接关系到运输安全。

钢轨的使用寿命主要由磨耗和滚动接触疲劳决定,要延长钢轨的使用寿命，就要在养护维修上下功夫，打磨是钢轨维修中的重要手段之一，因此，确定合理的打磨周期、模式、方法是我们日常工作应该长期摸索、总结的。

2 钢轨表面伤损形式以及危害机车车辆和线路的相互作用方式是铁路轮轨接触式运输的基本方式。

钢轨是承重的主要载体，由于承受多种载荷的作用，致使钢轨下不可避免的产生各种损伤。

钢轨伤损的种类很多，常见的主要有波形磨耗、垂磨、侧磨、肥边和钢轨接触疲劳损伤（鱼鳞纹）严重时产生剥离掉块。

钢轨的这些病害就造成了轮轨接触关系的不良，不仅影响列车运行的平稳性，同时还会大幅增加线路养护维修工作量和轨件非正常磨损等问题，造成恶性循环，甚至危及行车安全。

3 钢轨打磨的作用以及方式钢轨打磨是实现最佳轮轨相互作用的关键，钢轨打磨技术可有效治理和控制钢轨的波磨、表面裂纹、剥离掉块等滚动接触疲劳伤损，改善轮轨接触状况，提高轨道的平顺性，延长钢轨的使用寿命。

其主要作用有：控制钢轨接触表面形状，降低接触应力；将钢轨表面的微小裂纹和塑性变形层磨去，提高材料抗疲劳性能；防止由于疲劳而引起的断轨事故；消除波浪磨耗；控制钢轨形状，防止脱轨，减少事故；延长钢轨寿命。

钢轨打磨主要分为预防性打磨和修理性打磨。

预防性打磨是一次快速打磨，主要是针对新更换或是状态较好的钢轨，其目的是去除包含微裂纹的脱碳层，同时，形成或保持较为理想的轮廓，消除钢轨顶面的原始不平顺，改善轮轨关系，提高轨面平顺性，延长钢轨使用寿命，96头钢轨打磨车作业，打磨遍数一般为1-2遍，打磨作业速度应控制在13km/h-15km/h。

城市轨道交通钢轨波磨成因分析及整治摘要：城市轨道交通为大众出行构建良好环境，对当前城市轨道交通进行分析，钢轨波磨现象较为普遍，不仅影响轨道零部件使用期限，更威胁大众出行安全与舒适性。

因此，本文对钢轨波磨成因进行分析，希望能够解决这一难题。

关键词：轨道交通；钢轨波磨；成因分析；整治措施随着经济发展，城市轨道交通不断完善，但是，交通拥堵、交通安全变得更为严重，为解决城市交通问题，打造便捷交通环境。

对当前的城市轨道交通进行分析，轨道交通体系较为完善，但是，在轨道交通车辆运行过程中，伴随着运行速度的提升，轮轨之间的相互作用更为限制，导致车辆轮轨磨损严重，甚至导致失效问题，所以，在轨道交通发展过程中，应充分重视这一问题，并对钢轨波磨成因进行分析，希望能够降低钢轨波磨带来的不良影响。

1.城市轨道交通钢轨波磨研究意义对钢轨波磨进行分析，钢轨波磨在轨道交通中具有重要连接作用，可以将车辆与轨道部分结合到一起，是轨道交通列车重要组成部分，对列车的牵引、运行、制动与传递工作具有重要作用。

但是，自城市轨道交通诞生、完善以来，并没有哪一种材料，能够完全解决列车运行所产生的轮轨损伤、噪音与脱轨问题。

这一问题如得不到解决，不仅会影响列车的使用寿命，更不利于列车运营与维护，甚至会影响列车运行安全性。

所以，近些年，针对列车运行产生的钢轨波磨问题进行不断研究，只有找到解决方式，才能延缓甚至去除钢轨波磨问题，从而降低城市轨道交通的维护费用，提高轨道列车运行安全，为大众出现提供保障。

1.不同类型的城市轨道钢轨波磨随着城市轨道钢轨波磨成因[1]问题得到重视，不同学者分别对钢轨波磨的特征、类型以及产生因素进行分析，并针对不同因素对钢轨波磨进行分类。

但是，这些分类是否完全正确，依旧需要时间的不断检验。

就钢轨波磨产生的原因进行研究，主要源于损伤机理，简单来说，列车钢轨纵向不平顺机理下轨道出现共振问题，如果列车运行达到一定速度后，此种机理确定波会延长，受到摩擦力、材料塑性等因素影响，出现磨损问题。

提高钢轨打磨效率浅析摘要：阐磨工作原理和影响轨打磨车效率的因素。

提高钢轨打磨汽车抛光效率的关键是减少磨削车辆故障率，打磨布和抛光，钢轨病害打磨方法，打磨面积与打磨功率、打磨速度的关系，实现钢轨目标轨廓打磨。

由测试区和打磨面积与打磨功率，打磨速度的关系，使打磨车钢轨打磨作业更加精确和高效。

关键词：设计；关键点1、机床总体方案设计要实现地铁打磨车控制系统设计符合实际使用情况，实现精确、高效打磨，必须从打磨车打磨机械结构进行设计，为控制系统的设计奠定良好的硬件基础，实现软硬件的完美组合。

1.1、钢轨打磨车动作流程钢轨打磨车是用来高效率处理钢轨表面缺陷问题的工程机械。

相对于传统精、粗磨车的静态打磨以及工作区域的局限性，钢轨打磨车在对钢轨轨头区域进行连续处理的同时，由牵引动力车组提供动力进行行进。

它可以修复钢轨的不规则磨损、轨面低桂及细小裂缝等问题，有效提高钢轨使用寿命，降低列车行驶过程中产生的轮轨间接触发出的声音，提高车辆运行过程中的平稳性，因此，钢轨打磨对提高列车行驶过程中的舒适度和安全系数有着非常重要的意义。

此外，由于铁路运输任务量大，“天窗”吋间较短，所以在对铁路进行周期性打磨保养工作时，要求达到规定的打磨精度，在最大程度上提高打磨效率、尽量缩短占用线路的时间，为满足上述要求，钢轨打磨车就提出了多磨头配合仿形设计。

由于钢轨打磨车的可移动性，以及需要远距离、长时间工作的原因，钢轨打磨车由动力车和作业车组成。

动力车为打磨过程和区间运行分别提供恒低速牵引动力和高速运行牵引，保证打磨车稳定的运行速度，为钢轨打磨的连续性和平稳性提供保障；作业车主要由打磨小车、安全制动系统、驱动能源装置、控制系统、集尘和过滤装置等部分组成。

其中，打磨小车是进行打磨作业的主要执行部件，分别分布在每节作业车左右两端；每组打磨小车在不同的位置安装有４个磨头，对钢轨表面进行不同位置的打磨工作。

打磨控制系统通过按钮开关和人机界面控制运动电机、液压部件运动、完成打磨小车的固定装夹、实现对打磨电机的运动和位置控制、调整磨头和钢轨的相对位置以及磨削过程的处理。

铁路钢轨打磨技术及其应用钢轨打磨技术是钢轨养护维修中常用的修复技术之一，该技术的应用对于改善钢轨病害，提高铁路运输的安全性具有重要意义。

本文将对钢轨打磨技术的相关内容进行介绍，并对该技术的应用进行了实例说明。

标签：钢轨；打磨技术；策略；应用1 概述我国铁路钢轨在运行过程中受到的损伤越来越严重，已经出现了轨面剥离、轨头压馈、裂纹、波浪型磨损等多种故障，给铁路运行车辆的安全造成严重威胁。

为保证铁路运行的安全性，需要加强对钢轨的维修和养护。

钢轨打磨技术是铁路工务部门常用的一种修护技术，能对轨面伤损进行有效修护，延长了钢轨的使用寿命，确保了铁路车辆行车安全。

2 钢轨打磨技术2.1 原理介绍钢轨打磨是利用砂轮、铣刀、刨刀、砂带等打磨工具对钢轨顶部进行磨削，以清除钢轨表面缺陷和病害的一种修护技术，其打磨原理如图1所示，n为转速，v为前进速度，F为砂轮竖直方向的受力。

打磨时，砂轮在压力的作用下与钢轨接触，砂轮端面磨粒与钢轨表面充分接触，旋转时对钢轨表面进行去除，以完成打磨目标。

在打磨过程中，砂轮与钢轨的接触面积、去除率、压力等参数会对打磨效率和精度产生影响。

2.2 技术分类打磨技术按照目的和磨削量可分为三种，修复性打磨、预防性打磨和曲线轨头非对称打磨。

修复性打磨也可成为表面打磨，主要是对已经发生磨损，存在缺陷的钢轨进行打磨；预防性打磨则是对使用中的钢轨进行定期打磨，以消除潜在隐患对钢轨的威胁；非对称打磨的主要作用是为车轮和钢轨建立合适的相对位置，减少车轮边与钢轨边之间的作用力，降低车轮边缘的磨损。

打磨时应先确定轮对两侧车轮的滚动半径差，打磨主要是增大二者之间的差值，从而提高轮的自行转向能力，使车辆能够顺利通过轨道弯曲部分。

若按照打磨方式可分为包络式打磨和轮廓式打磨，前者是砂轮端面沿钢轨截面布置打磨作业，一般打磨作业速度较低，在预防性打磨作业中切削能力发挥较为困难，主要用于修复性打磨；后者是利用砂轮的仿形轮廓进行打磨作业，速度为包络式的五倍以上，打磨效率为包络式的三倍以上，非常适合于行车密集线路的预防性打磨作业。

地铁钢轨波磨调研及原因\对策分析摘要：通过对发生波磨现象的北京地铁线路进行现场调查，总结出北京地铁钢轨波磨的主要特征。

分析钢轨波磨产生的原因，发现轨道刚度、阻尼、自振频率、线路平顺性、钢轨硬度及地铁的线路和运营特征是钢轨波磨的敏感因素。

针对新建和既有地铁线路，分别提出预防和解决钢轨波磨的对策。

关键词：钢轨；波磨；调研；原因；对策钢轨投入运行后在表面形成一定规则的周期不平顺现象，就是常见的波浪形磨损，简称波磨（Corrugation）。

到20世纪70年代，由于高速重载列车的大量运用，钢轨波磨现象日益严重，由此引发了各国学者对钢轨波磨起因研究的浪潮，形成了许多有价值的波磨形成假说和分析模型[1]。

但至今未形成一个统一有效的理论模型来解释波磨初始形成和发展的机理以及波磨形成的关键因素[2]。

国内外的大量学者多从不同角度对铁路客运线路和重载货运线路钢轨波磨进行了深入的研究，并从多角度给出了预防和治理钢轨波磨的措施。

然而，随着近十年来城市轨道交通在我国的飞速发展，钢轨波磨在地铁运营中产生的负面影响也日益凸显。

例如在北京地铁已通车的4、5、10号线上，局部减振轨道通车不到一年便发生了钢轨波磨，严重的地段钢轨打磨后波磨重现时间仅2~4个月。

这种出现时间早、复发周期短、打磨后反复发生的波磨现象被称为钢轨异常波磨现象。

地铁钢轨波磨不仅引起了强烈的振动和噪声,增加了养护维修费用，还影响到行车安全，因此有必要对波磨的状况及影响因素进行调研分析，为综合治理钢轨波磨问题提供对策。

1 北京地铁钢轨波磨的现状调查通过北京地铁近几年通车的几条线路的现场调研和运营单位提供的打磨记录情况，得到钢轨波磨的特征如下：1.1 钢轨波磨出现时间早，个别线路开通运营仅1个月便在梯形轨枕地段发现了钢轨波磨现象。

1.2 钢轨波磨情况严重：调查发现，异常波磨地段最大矢度达到0.5mm，波长20mm~ 200mm。

1.3 异常波磨地段振动及振动诱发噪声增加显著：现场实测表明，在异常波磨地段，由波磨引起的环境噪声增大约15dB(A)。