钢轨波磨PPT讲义

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• 车轮不圆顺
措施：预防措施
• 1993年文献中提到的措施是比较中肯的。
• 提高钢轨的硬度来降低磨耗是有效的措施。
-德国德铁/VAE进行过测试
-哥本哈根S-Ban
• 弹性橡胶垫板不再像10年前那样被视为解决问题的万能药
• 外轨采用润滑装置
-采用摩擦管理的办法，让内轨承担更多的荷载来降低外轨磨耗的措施
-450-1200HZ是PINNED-PINNED共振（波磨）
-其余”固定波长机理“的波磨专（业频倾率力 ）介于（上述）两者之间
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结论到日 常的打磨
• 对于无砟轨道（整体道床）来说，避免共振很重要 • P2共振和“固定波长机理”是很重要的因素（对钢轨波磨） • 采用硬度较高的钢轨是解决各类波磨的有效措施
是有效的。
专业倾力
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措施：摩擦控制
• 最大的优势：摩擦控制可以减轻任何损伤机理是磨耗类型的波磨（不 仅是粘滑机理）
-不需要理解固定波长机理等原理，有良好的可实施性 -具体的设置位置是可确定的 -降低摩擦系数，降低T/N，降低表面损伤
专业倾力
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措施：二阶扭转共振
• （轮对上）增加动力吸振器可减轻共振 • 在美国的某项目中曾提议，但没有得到赞助
钢轨不平顺——波磨
（钢轨固定周期的不平顺）
波磨形式有很多种
不同的轨道结构类型都可能发生波磨
不同类型的波磨有相同的规律：波长=速度/频率
专业倾力
1
钢轨波磨的发生机理
• 1993年以及之后提出的一般钢轨波磨的机理仍然是成立的。
专业倾力
2
钢轨损伤机理
为什么荷载作用下的钢轨会发生形状变化？
钢轨(塑性）流动，磨耗，相对离心力，塑性弯曲

1、由于铁路轨道道床、路基的弹性不均,钢轨、层垫、轨 枕、道床间的间隙不等,扣件扣压力不足等原因, 在轮载作 用下,轨道沿延长方向弹性下沉不均匀、横向弹性不同。因 此,轨道在轮载作用下的动态平顺性与无轮载作用下的静态 平顺性存在着明显的差异。见下图，为某同一区段高低不 平顺轮载作用下的动态平顺性与无轮载作用下的静态平顺 性。同样,轨向、水平、 扭曲、轨距等的动态平顺性与静 态平顺性亦有不同。 2、目前世界许多发达国家在高低、 轨向不平顺的检测中 广泛采用了"惯性基准"测量这一新技术。 3、我国新型轨道检查车亦采用了这一新技术。“惯性基 准”测量所测得的轨道不平顺是轮载作用下轨道的真实空 间状态,所摘取的数据为半峰值。 4、正是因为如此，所以经常有现场反映找不到轨检车病 害的情况，绝大多数原因是现场的检查方法及动静态的差 异造成的。
12、横向（水平）加速度变化率 横向（水平） 横向
由相隔18m的两点实际测量的横向加速度 差除以18m走行时间。 选择18m主要考虑车辆定距高低和轨向不平顺 、 长波高低和轨向不平顺
1.5~70m是长波高低和轨向不 平顺随机信号所包含的波长范 围。 以往轨检车检测输出和评价的 高低和轨向波长范围是 1.5~42m。 对于160km/h以下线路 1.5~42m波长范围的高低和轨 向不平顺足以反映影响行车安 全和舒适性。 但160km/h以上的线路 1.5~42m波长范围的高低和轨 向不平顺不足以反映影响行车 安全和舒适性，考虑舒适性必 须而且重点考虑1.5~70m波长 范围的高低和轨向不平顺。
四、轨检车检测项目正负号定义
轨检车正向：检测梁位于轨检车二位端，定义二位端至一 位端方向为轨检车正向，轨检车行使方向与轨检车正向一 致时为正向检测，反之为反向检测。 轨距（偏差）正负：实际轨距大于标准轨距时轨距偏差为 正，反之为负； 高低正负：高低向上为正，向下为负； 轨向正负：顺轨检车正向，轨向向左为正，向右为负； 水平正负：顺轨检车正向，左轨高为正，反之为负； 曲率正负：顺轨检车正向，右拐曲线曲率为正，左拐曲线 曲率为负； 车体水平加速度：平行车体地板，垂直于轨道方向，顺轨 检车正向，向左为正； 车体垂向加速度：垂直于车体地板，向上为正。

250km/h线路钢轨踏面打磨后 用1m直尺测量，不平度应小于0.2mm；钢轨 横向弯曲（硬弯）矫直打磨后矢度用1m直 尺测量作用边应不大于0.2mm。
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• ⑷钢轨内侧轨距变化率，在提速200～ 250km/h区段不大于0.5‰；在线路容许 速度大于120km/h线路轨距变化率不大于 1‰，其他线路不大于2‰；其他站线不 大于3‰（不含规定的递减率）。
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4、作业质量
• ⑴轨距内侧工作边应平顺，无明显凸凹波 浪形。肥边在Vmax＞120km/h线路小于 0.3mm；在Vmax≤120km/h 线路小于 0.5mm。
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• ⑵钢轨接头轨面平顺，内侧错牙用1m直尺 测量在Vmax＞120km/h线路不大于1mm； 在Vmax≤120km/h 线路不大于2mm。
打磨钢轨肥边作业
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1
1、目的
• 整治钢轨内侧、焊头肥边、接头端部肥边， 消灭假轨距，保持轨道几何尺寸。
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2、作业条件
• ⑴必须利用“维修天窗”或“故障修”点 进行作业。
• ⑵砂轮机、发电机、轨面打磨机或道岔打 磨机工作状态完好，无异常。
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3、作业程序
• ⑴料具： • 角向砂轮机、发电机、道岔打磨机、1m直
——完——
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• 检查发电机、砂轮机的性能状态是否完好、校对 量具。
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⑶打磨钢轨肥边
• 戴好手套、护目镜，将打磨机抬上线路， 进行打磨试运行。①使用道岔打磨机时两 人操纵，一个掌握打磨机在轨面上平稳的 前后往返运动，并对打磨方向施加一定的 力，另一人掌握打磨深度和砂轮的左右移 动。②使用角向砂轮机时，应检查开关、 插座、插头、电线接头绝缘是否完好，翻 越钢轨时，电线应由轨底穿越。一人操作， 一人配合。

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图17 打磨机
图18 RGH20C型钢轨打磨车
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图19 中国 北车研制的 首列国产 GMC96B 型钢轨打磨 列车
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Thank you！
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图13 表面打磨与外形打磨
2.3 外形打磨(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。外形 打磨是根据需要将轨头打磨成一特殊形状, 如图13 (b) , 而不同于传统的表面打磨只是简单地将轨头磨平。
外形打磨有以下作用：(1) 控制钢轨侧磨和侧向 轮轨作用力；(2) 控制钢轨疲劳； (3) 控制波磨。
2.2 表面打磨(修复性打磨) 表面打磨是控制和清除钢轨表面已有的缺陷。表
面打磨通常是在钢轨表面形成缺陷以后才进行。传 统的表面打磨只是简单地将轨头磨平，如图13 (a) 所 示。轨面缺陷直接与轮轨竖向动力作用有关，表面 打磨可以控制表面缺陷，从而起到减小垂向振动、 垂向冲击力和噪声、提高旅客舒适性的作用。
展规律及运营条件，针对具体的现场环境，结合对
打磨车工作性能的分析，初步确定打磨类型。要注 意的问题有：
（1）外形打磨相对于表面打磨，在每次打磨过后，
保留的是表面没有裂纹的、良好的、有硬化层的表
面。而表面打磨，经过多遍的、大打磨量的打磨后，
原来的有裂纹的、变形的表面把硬化层完全消除掉
了，只剩下相对软的金属层和一些残余裂纹(最深的
在钢轨打磨的早期发展阶段，主要对钢轨采用
修复性打磨，而目前较多地采用预防性打磨，各个 国家也总结了相当丰富的经验，在钢轨打磨的工艺、

精选课件
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PGM-48型打磨车动力部分控制系统
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PGM-48型打磨车部分电气系统
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PGM-48型打磨车部分液压系统
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PGM-48型打磨车作业性能
精选课件
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PGM-48型打磨车作业模式
1轮轨接触区打磨
⑴侧边打磨：把磨石放于钢轨轨距边角和外侧的位置，使钢轨 头部保持“凸”形增加打磨面积，提高打磨质量。
9 小精组选课总件 结,课外拓展
2
钢轨打磨的原因 由于列车的动力作用、自然环境和钢轨本身质量等原因， 钢轨经常会发生伤损情况，造成了钢轨寿命缩短，养护工作量增 加增加、养护成本增加，甚至会严重影响行车安全。
钢轨打磨的目的
①通过打磨机或者打磨列车对钢轨头部滚动表面的打磨，以及消 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；
大型养路机械运用管理
——小组学习汇报
大型养路机械运用管理
---钢轨打磨机汇报内容
1钢轨打磨的原因以及实现打磨的目的
2钢轨打磨的策略
3钢轨打磨车的分类
4图片展示几种不同型号的打磨车
5 PGM-48型打磨车的系统组成
6 PGM-48型打磨车作业条件
7 PGM-48型打磨车主要技术性能
8 PGM-48型打磨车作业模式
精选课件
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精选课件
课外拓展 18
②提高钢轨表面的平滑度，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。
精选课件
3
钢轨打磨的策略
1
矫正性打磨(打磨量0.5~4.6mm)
2

主要研究
➢ 地铁列车振源特性规律及其模拟方法 ➢ 隧道、地层及建筑物振动传播规律 ➢ 地铁列车振动响应的预测方法 ➢ 减振措施实验室实验 ➢ 提出了振动响应分阶段预测的总体思路 ➢ 提出了基于脉冲激励的列车振动响应预测
方法
主要研究成果
2024/2/13
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钢轨异常 波磨
地铁减振 总体思路
➢ 车辆 ➢ 轴箱振动加速度增加5～10倍 ➢ 车内噪声增加8～10dB （A声级）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
历史及现况
目前为止，没有一个统一的理论能够解释 全部的波磨现象。
历史及现况
➢ （2）已经被证明有效治理波磨的方法有： 定期进行钢轨打磨， 控制轮轨摩擦系数， 合理设置轨道参数（轨距加宽、超高等） 改变轨枕间距， 改变扣件刚度， 改变轮轨踏面的配合， 设置钢轨调频质量阻力（TMD）， 改变车轮参数等。
伤损的扣件
非常复杂的系统问题：13个因素
➢ 1、轨道结构、 ➢ 2、车辆结构、 ➢ 3、桥梁/隧道结构类型、 ➢ 4、线路埋深、 ➢ 5、曲线半径、 ➢ 6、地质条件、
非常复杂的系统问题：13个因素
➢ 7、行车速度、 ➢ 8、列车制动方式、 ➢ 9、行车密度和运量的增长速度、 ➢ 10、轨道/车辆养护维修技术条件； ➢ 11、受振动影响的房屋建筑结构特性、 ➢ 12、距线路中心的距离、埋深 ➢ 13、振动感受体的临界标准和范围等。
列车振动的环境响应
振动
影响居民生活
建筑物损伤
建筑物产生裂缝
影响精密仪器
电子显微镜
青岛嘉园
大兴线与青岛嘉园
上海市博物馆
四号线北京大学物理实验基地
2024/2/13
15号线穿越清华大学

表面强化处理
表面涂层处理
在钢轨表面涂覆耐磨、耐腐蚀涂 层，提高钢轨的耐久性和抗磨损
性能，延缓波磨的发展。
热处ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ强化
对钢轨进行热处理，改变其表面 组织和性能，提高耐磨性和抗疲
劳性能，延长使用寿命。
激光表面强化
利用激光技术对钢轨表面进行硬 化、合金化等处理，提高钢轨表
面的硬度和耐腐蚀性。
预防性维护措施
04
CATALOGUE
钢轨波磨的防治措施
打磨技术
01
02
03
打磨技术
通过打磨机对钢轨表面进 行打磨，消除波磨和其他 表面缺陷，恢复钢轨平滑 度。
打磨周期
根据钢轨波磨的程度和列 车运行情况，制定合理的 打磨周期，确保钢轨保持 良好状态。
打磨方式
采用不同的打磨方式，如 横向打磨、纵向打磨等， 以适应不同波磨情况的需 求。
未来研究方向与趋势
未来研究方向
未来钢轨波磨的研究将更加注重跨学科合作 和多方法综合应用，涉及领域包括材料科学 、摩擦学、动力学等。研究重点将聚焦于新 型材料和制备技术在钢轨制造中的应用、摩 擦磨损机理与控制策略、轮轨系统动力学与 控制等方面。
发展趋势
随着科技的不断进步和应用需求的不断提高 ，钢轨波磨的研究将呈现以下几个发展趋势 ：一是更加注重实际工况下的测试和观测， 以获取更加准确和可靠的数据；二是加强跨 学科合作和多方法综合应用，以提高研究的 系统性和完整性；三是加强与产业界的合作 ，推动研究成果的实际应用和产业化发展。
定期检查
定期对钢轨进行外观检查和无损检测，及时发现和修复潜在的波 磨和其他损伤。
数据监测与分析
建立钢轨监测系统，实时收集和传输数据，对钢轨状态进行实时监 测和分析，预测波磨发展趋势。

钢轨不平顺——波磨
（钢轨固定周期的不平顺）
波磨形式有很多种 不同的轨道结构类型都可能发生波磨 不同类型的波磨有相同的规律：波长=速度/频率
钢轨波磨的发生机理
• 1993年以及之后提出的一般钢轨波磨的机理仍然是成立的。
钢轨损伤机理
为什么荷载作用下的钢轨会发生形状变化？
钢轨(塑性）流动，磨耗，相对离心力，塑性弯曲 磨耗是最常见的损伤形式
措施：轨道结构形式
• 轨道结构出现共振响应，接触力的共振峰值是不希望看到的 ； • 但是，（共振峰值）并不总是意味着发生波磨； • 直到有确切的证据表明波磨在哪儿发生，哪儿没有发生，我的建议就 是避免出现共振。 • 北京地铁，上海地铁等发生的波磨就是与（轨道结构引起的共振）密 切相关的。
结论（一）
（轮对）二阶扭转共振（200-300HZ)
Байду номын сангаас
• 二阶扭转共振更多发生于地铁线路的波磨，也满足固定波长原理。 • 需要一些测试来确认二阶轮对扭转共振引发的波磨。
（轮对）二阶扭转共振：如“车辙”，发生在内轨
• 在波谷有磨耗碎屑并发生钢轨塑性流动。 -这种严重的波磨可能是“粘-滑”机理造成的。
扣件系统的共振（通常为400HZ左右)
结论（二）
• 现在已经提出和发展了一些针对波磨的措施；从轨道结构的设计到日 常的打磨 • 对于无砟轨道（整体道床）来说，避免共振很重要 • P2共振和“固定波长机理”是很重要的因素（对钢轨波磨） • 采用硬度较高的钢轨是解决各类波磨的有效措施
-磨耗∝（切向力）*滑动力 磨耗率在一些地下线路中非常高 -切向力取决于摩擦 -u=0.6，则T/N=0.6 -滑动发生条件苛刻的曲线地段：切向力和滑动力都很高，所以磨耗严重。 -在轴重较低的情况下，较高的切向力与轮轨正压力的比值也可以造成轨道的损伤。

铁路上,几乎在所有的有轨交通线路上都有钢轨
波形磨耗,这是长期困扰人们的难题。钢轨波形
磨耗分为短波(波长≤60～80 m m )的波纹磨耗
和长波(波长80～2000 m m )的波浪磨耗两种。
不少文献认为波长较大的波浪磨耗的形成机理多
为钢轨轧后形成的初始不平顺演变成波浪磨耗,
而波纹磨耗形成的机理却至今没有定论。
极短波距波形（30-100mm）
短波距波形（100-300mm）
长波距波形（300-1000mm）
成都铁路60kg/m轨线路的调查
钢轨波磨的规律
1.波磨波长范围一般为 300-600 mm； 2.波磨一般从钢轨接头处发生,并向钢轨大腰扩展； 3.波磨一般发生在小半径曲线的外侧钢轨上, 而且半径越
线路, 将接头冲击降到最低。加强接头处道碴捣固, 保持道床丰满并加以夯实, 及时清筛接头范围内的
板结道床。
2.增强轨道弹性, 提高轨道阻尼
增强轨道弹性可有效地减小轮轨系统振动强度, 提 高轨道阻尼可明显降低波磨发展速率。具体措施为: 采用优质道碴, 补足道床厚度; 及时清筛道床并适 当缩短道床清筛周期; 对道床粉化、坍塌及翻浆冒 泥地段及时整治。
目前看来,钢轨波形磨耗的产生可能不是一种 因素所致,而是多种因素综合作用的结果。可以 认为,由各种原因形成的钢轨表面凹凸不平顺,使 列车运行时轮轨接触点承受不同的动力荷载,进 而在钢轨表面产生间隔的塑性变形、磨损及其他 损伤,使钢轨初期的凹凸不平顺进一步发展,形成 钢轨的波形磨耗。

从现场调查结果看,通常在下列一些线路容
(三)在地下铁道线路上,若在轨下或枕下增 加了弹性垫层,会在半径小于400 m 的曲线内轨 产生波形磨耗,波长多为50 m m 左右。