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1地鐵中鋼軌常見的病害情況分析

在地鐵新線開通運營之前,新鋼軌鋪設上道與車輪未磨合時,直線鋼軌車輪走行光帶在鋼軌內側10～30mm范圍內,圓曲線鋼軌上股光帶則更趨近軌距角。當鋼軌較軟、列車輪重較大時,隨著車輪的不斷滾動碾壓,鋼軌軌面發生磨損,光帶逐漸變寬至整個軌面,輪軌通過自然磨損而磨合,逐漸形成共形接觸,如圖1所示。

圖1鋼軌磨合后的軌面狀態

而當鋼軌較硬、輪重較小又未能及時進行打磨時,輪軌接觸長期在軌距側,會導致該部位形成滾動接觸疲勞傷損(RCF）,容易在軌距角部位產生裂紋或剝離掉塊,如圖2、圖3所示。

在極其復雜的工作條件下,鋼軌不可避免地會產生各種損傷,有在冶煉過程中出現的缺陷,也有在運輸、建設及使用過程中出現的損傷。常見的損傷如下:(1）鋼軌磨耗,包括垂直磨耗、側面磨耗、波浪形磨耗(簡稱波磨）:(2）接觸疲勞傷損,包括軌頭裂紋、隱傷、剝離:(3）肥邊以及鋼軌擦傷等。部分鋼軌損傷如圖4、圖5所示。

圖2既有線鋼軌軌面裂紋（PD3）

圖3既有線鋼軌在軌距角部位產生剝離掉塊

綜上所述,按照效益最大化原則,應該及時對鋼軌進行預防性打磨,使鋼軌形成適合輪軌接觸的軌頭形面,去除鋼軌表面脫碳層和施工造成的軌面傷損,使車輪走行光帶居中,提高軌道的平順性。

圖4既有線鋼軌軌面側磨

圖5既有線鋼軌軌面擦傷

2鋼軌打磨車的作用

2.1GMC16A型鋼軌打磨列車功能

鋼軌打磨列車可以修正軌道波浪狀磨損、輪軌擦傷,糾正內外軌傾斜變形,修整輪軌接觸面上各種由于車輛在鋼軌上行駛而產生的鋼軌缺陷,進行線路鋼軌的預防性維修。GMC16A型鋼軌打磨列車主要用于消除鋼軌的表面磨損、變形和其他缺陷,滿足鋼軌下列保養及修復要求:

(1）新軌預防性打磨。

(2）周期預防性打磨。

（3）保養性維修:對波磨、短波磨耗、長波磨耗、傷損焊接接頭等鋼軌表面磨損進行周期性保養。

（4）修復性維修:對飛邊、走行面不平順、斑點和砂眼、表面磨損、變形等鋼軌表面缺陷等進行修復。

2.2GMC16A型鋼軌打磨列車組成

如圖6所示,GMC16A型鋼軌打磨列車由A1、A2車組成,A1車、A2車基本呈中心對稱結構,其中A1車安裝有檢測裝置,A2車相應位置安裝工具箱。

A1車上部從司機室端到連接桿端依次為司機室、水箱、噴淋沖洗水泵電機組、空氣凈化裝置、集塵裝置、風源裝置、燃油箱、電氣柜、液壓油箱、發電機、變頻變壓裝置、分動箱、柴油機及進排氣部分、冷卻裝置。

A2車從司機室端到連接桿端與A1車從司機室端到連接桿端幾乎完全一樣,區別在于A1車車下安裝有檢測小車,A1車司機室內有檢測裝置顯示屏和檢測裝置控制柜,而A2車未安裝。A2車在檢測小車安裝位置安裝有工具箱。

2.3GMC16A型鋼軌打磨列車砂輪

打磨車的普通打磨單元和特殊打磨單元使用的打磨電機和打磨砂輪型號不同,這是因為道岔打磨過程中,要求非岔心側全部打磨,因此打磨砂輪要深入到基本軌和護軌之間,進而使砂輪的厚度受到限制。而為了提高使用效率,使砂輪的線速度相應提高,薄砂輪采用260mm直徑。砂輪規格如表1所示。

使用上述兩種規格的砂輪進行正線打磨,由于走行輪輪緣[4]與鋼軌有9～24mm的橫移量,因此6180的砂輪在-209角度打磨時,砂輪與軌面基本只有線接觸,極易打壞鋼軌、崩裂砂輪。若增大砂輪直徑,在半徑小于300mm打磨作業時,打磨砂輪與鋼軌內側距離不等,內側股砂輪向鋼軌內側遠離,外側股砂輪與護軌接近,會撞上鋼軌。因此,打磨小車采用平移機構,布置在兩個搖籃框的中間,使兩個搖籃框呈現"八"字型,弦長減半,小車走行輪與曲線行程的弓高相應減小。

2.4打磨作業系統操作

2.4.1打磨作業準備工序

(1）打磨車進入封鎖區間,必須停在直線地段(不包括道岔、道口、橋梁、隧道）,制動壓力不小于31kP,制動顯示燈亮:

(2）在打磨作業控制系統觸摸屏主界面觀察發電機參數是否正常:

(3）確認"作業油壓.4a5Pb""作業風壓7.a5Pb""最小背壓6.a5Pb""小車供電o1IM3""升降液壓閥開啟"指示燈點亮:

(4）工況選擇開關扳到"作業位":

(5）啟動油壓按鈕,按小車自復位按鈕,進行小車復位:

(6）電機打磨k1C觸摸屏上自動放下所有打磨小車,放下測量小車后,車下確認各小車導輪與鋼軌表面接觸緊密:

(7）開啟測量小車計算機:

(8）選擇正線或道岔打磨模式及打磨模式編號。以上操作步驟完畢后,完成打磨作業準備工序,方可開始打磨作業,如圖7所示。

2.4.2打磨作業收車工序

(1）打磨車必須停在直線地段(不包括道岔、道口、橋梁、隧道）,制動壓力不小于31kP,制動顯示燈亮:

(2）觀察打磨電機壓力正常,電機全部最高位燈亮,停止打磨電機,確認電機電流為"0":

(3）調速手輪歸零,方向手柄歸零:

(4）確認各電機實際角度歸零:

(5）提升全部打磨小車與測量小車,車下確認各個狀態正常:

(6）逐一確認檢測小車和打磨小車高位并鎖定,小車前端和后端高位指示燈點亮:

圖7GMC16A型鋼軌打磨車原理圖

(7）逐一關閉每個打磨小車的集塵裝置、反吹裝置、水系統噴淋模式,并逐一確認,關閉油路:

(8）在左側操作面板將"工況轉換"調至牽引位。

以上操作步驟完畢后,完成打磨作業收車工序,方可牽引運行駛離作業區域。

3結語

預防性打磨,每打磨一次鋼軌都能延緩其損傷發展的速度,延長鋼軌壽命,并且在微小裂紋不超過0,2mm時進行預防性打磨,是阻斷鋼軌加速破壞趨勢的最佳時機。鋼軌打磨可以分為預防性打磨、保養性打磨和修復性打磨,定期預防性打磨可延長鋼軌壽命5～8年,減少車輛蛇形運動,減少噪聲,改善列車的運行狀況,保障旅客乘坐舒適度,降低能耗,減少機車部件和軌道的維修成本,為公司帶來經濟和社會效益。