城市轨道交通钢轨打磨技术现状与发展趋势作者：***来源：《西部交通科技》2021年第01期摘要：文章基于国内外城市轨道钢轨打磨发展历程，借鉴国铁钢轨打磨先进技术，介绍国内外城市轨道钢轨打磨方式，并以RGHC打磨车为例分析打磨车维护作业模式、打磨系统、保障系统等方面特点，从智慧与集成运维、高效与绿色作业和装备与工艺升级三方面提出城市轨道钢轨打磨技术发展趋势，为城市轨道交通钢轨打磨技术应用提供参考。
关键词：城市轨道;钢轨打磨;研究现状;发展趋势中图分类号：U213.4文献标识码：ADOI：10.13282/ki.wccst.2021.01.046文章编号：1673-4874（2021）01-0171-040引言截至2019年年底，全国城市轨道交通运营总里程突破6600km，随着众多城市相继开展城市轨道交通网的规划，这一数字还将持续上升。
钢轨是轨道结构中最重要的组成部件，它直接与机车车辆车轮接触，承受上部传来的轮轨荷载，此外，钢轨还受到温度荷载、无缝线路梁轨相互作用力、列车制动力等作用，除了产生巨大的轮轨接触应力外，还会产生弯曲、扭转、剪切等应力，实际受力情况十分复杂[1]。
钢轨在服役期间往往形成诸如裂纹、脱落、波磨、肥边等各类伤损，严重影响城市轨道交通的安全性和舒适性。
目前解决钢轨伤损问题的方式主要有更换钢轨与钢轨打磨两种。
前者由于经济效益低、作业“窗口期”长等缺点，普遍不适用于我国城市轨道交通运维;后者则由于维护成本低、使用寿命长、噪音明显降低、改善轮轨关系和提高线路平顺性等众多优点而被普遍采用。
本文针对城市轨道钢轨打磨现状，介绍钢轨打磨理论、城市轨道钢轨打磨技术和打磨装备等相关研究与应用前沿情况，辅以课题组[2]长期从事轨道运维作业经验，结合城市轨道运营需求，试图预测城市轨道钢轨打磨技术发展趋势，为今后城市轨道交通智慧运维研究提供基础。
1钢轨打磨理论图在运营过程中，钢轨病害的出现不仅受线路状态、自然水文条件等因素影响，更重要的是与车轮-钢轨接触状态与受力情况有关：钢轨位于列车下部且与车轮踏面直接接触，列车车轮通过接触钢轨保证行驶平顺，钢轨由于与车轮之间存在接触，不可避免地受到纵向摩擦从而产生表面及塑性变形;列车行驶过程中由于侧向力的作用增添脱轨风险，车轮采用踏面锥度的方式降低其危险性，但踏面锥度会使列车在行驶过程中出现蛇形运动等情况，发生钢轨表面磨耗;在长期运营中，钢轨不断受到来自车轮的各类荷载作用，由于疲劳作用导致出现波浪形磨耗。
新建或新换铺高速铁路钢轨断面轮廓预打磨摘要：钢轨预打磨是指高速铁路线路在开通运营前将钢轨表面的锈蚀、脱碳层和工程列车碾压留下的擦伤、划痕、轻度压溃等消除掉，为列车提供更加平顺的钢轨踏面，预防、减缓车轮踏面的磨损。
形成与轮对匹配的钢轨轨头断面轮廓，提高钢轨焊接接头的平顺性，应在开通运营前对线上钢轨进行预打磨。
因此，预打磨应在线路开通运营前完成。
关键词：高速铁路；钢轨；轮廓；预打磨高速铁路不仅对轨道几何尺寸提出了很高的要求，而且对钢轨轨面状态和轨头断面轮廓提出了极高的要求。
由于钢轨在制造、运输、焊接、铺设等环节存在难以避免的缺陷或病害，新铺设钢轨的纵、横断面状况往往不能完全适应动车组所需要的高速、平稳运行的要求。
在线路开通、试运行期间，往往表现出轴箱加速度、减载率、动力学指标无法有效控制，人体感觉有摇晃、抖动等不良反应，严重影响列车运行品质，甚至有可能威胁到高速行车的安全。
2010年，上海铁路局采用美国Harsco公司生产的PMC-96C（96个打磨头）大型钢轨打磨车，在认真分析高速铁路轮轨接触关系及相关病害的基础上，成功实施了高速铁路钢轨的预打磨，出色地完成了沪杭、沪宁及京沪高速铁路先导段的打磨任务，取得了很好的效果。
一、高速铁路钢轨预打磨断面模式的优化分析在消除钢轨表面缺陷的初始形成条件的基础上，打磨出的钢轨断面轮廓不改变或尽可能少改变车辆的动力学性能以及轮轨间的接触力学性能。
（1）设计出的打磨断面模式应使得打磨作业过程中的金属磨削量尽可能少，节省打磨费用和延长钢轨使用寿命。
（2）轮轨间接触踏面宽度不能过小。
实践证明轮轨间接触光带宽度为20—30mm，将会降低轮轨间的接触应力，并减少轮轨在轨顶轨距角圆弧处接触的可能性，进而抑制钢轨金属材料的塑性流动和疲劳伤损。
钢轨预打磨深度在轨头非工作边一侧，应不小于0.2mm，在轮轨主要接触部位应不小于0.3mm，在轨距角工作边一侧应为1—3mm。
二、钢轨的断面打磨技术1.预打磨断面轮廓轨头部位打磨范围在-20°—+45°之间，钢轨预打磨深度在非工作边一侧（-2°—-10°）应不小于0.2mm，在轮轨主要接触部位应不小于0.3mm，在工作边一侧（10—40°）应为1—2mm。
钢轨打磨车的主要技术参数包括外形尺寸、柴油机功率、最高双向自行速度、最高连挂运行速度、作业步行速度以及磨头数量等。
以PGM-48型钢轨打磨车为例，其外形尺寸为长63000mm、宽2900mm、高4300mm，柴油机功率为910kW，最高双向自行速度可达80km/h，最高连挂运行速度为100km/h，作业步行速度介于1.6～16 km/h之间，而磨头数量有48个。
另外，值得一提的是GMC-48K钢轨打磨车，该车用于铁路线路钢轨的预防性打磨和修理性打磨作业，可以消除轨道表面上的锈蚀、疲劳裂纹、波纹、斑点、翅片等缺陷。
该机可双向作业，作业精度能够满足300km/h高速线路的技术要求，具有世界同类产品先进水平的作业效率。
然后是武广PGM-96C型钢轨打磨车，其主要技术参数包括：长度×宽度×高度为42465mm×3350mm×4485mm，整备质量为172t，轨距为1435mm，转向架芯盘距为13650/11300mm，转向架轴距为1800mm，车轮直径为920mm。
此外，其驱动方式为液压驱动，最大双向自行速度可以达到100km/h，最大联挂速度为120km/h。
钢轨打磨车
打磨轨道轨头表面不均匀部位用的钢轨打磨车，包括支承在轨行机构上的机架和通过高度调节驱动机构与机架相连的、利用带缘滚轮能在钢轨上滚行的导向框架。
打磨机组装有端头分别缠绕在送带卷轴和收带卷轴上的砂布带，利用压紧器件可将砂布带紧压在轨头表面上。
打磨机组连同送带卷轴和收带卷轴能对导向框架作水平方向的移动，同时也能沿机械的纵向移动。
打磨机组还通过驱动装置与导向框架相连，使之产生与机械前进运动叠加的往复运动。
打磨轨道轨头表面（９）不均匀部位用的钢轨打磨车（１），包括支承在轨行机构（３）上的机架（２）和一个通过高度调节驱动
机构（１７）与机架相连的、利用带缘滚轮（１５）在钢轨（１０）上滚行的导向框架（１４），导向框架上至少装有一个打磨机组（１８），打磨机组装有端头分别缠绕在送带卷轴（２６）和收带卷轴（２７）上的砂布带（２５），利用压紧器件（２８）可将砂布带
紧压在轨头表面（９）上，其特征在于，打磨机组（１８）连同送
带卷轴（２６）和收带卷轴（２７）能相对于导向框架（１４）作
水平方向的移动，同时也能沿机械的纵向移动；并且，打磨机组还
通过一套驱动装置（２１）与导向框架（１４）相连，使之产生与
机械（１）前进运动叠架的往复运动。
