钢轨打磨基础知识(总)PPT课件.ppt

钢轨打磨 1 第一部分SPENO公司简介 2 铁轨矫正是一项世界铁路维修的常规作业 在这方面 SPENO公司拥有较丰富的设备制造和使用经验 3 SPENO国际公司瑞士日内瓦 迈克纳菲公司 MECNAFER 意大利麦斯垂 Mestre ASI公司意大利马肯 Marcon NSKKSPENO日本子公司 SRMASPENO澳大利西亚子公司 子公司 子公司 子公司 子公司 4 总经理行政和财务部事务部商务部维护部生产部质检部技术和设计部 5 SPENO公司 承担着五个国家的铁路维修业务 生产的设备配有8 112个不等的打磨头 从城市地铁到重型货运线线路 施工线路列车速度高达300公里 小时 SPENO公司 从1960年至今已为一百多个用户提供服务 已制造出超过一百套的机械设备 每年生产的砂轮超过一百万个 6 SPENO公司主要从事的业务有 拥有施工机器 有委派的专门人员进行现场管理 进行铁路现场施工 跟踪检查施工结果 生产和销售铁路维护设备 7 主要从事的施工业务 检测策划 铁轨矫正 过程监测 钢轨伤损探测 8 第二部分钢轨伤损形式及其危害 9 我们的印象中 铁路运行通常显现为静态形式 事实上 铁路运行一定是动态的 它是由若干环节 层 组成 每一层就像一个弹簧 各有自己的特性 各层的自然特性是不同的 其结果构成了一个复杂的结构形式 此外 铁路又由若干部份构成了整个线路体系 这个体系包括道碴和路基环境 道碴和路基之间的相互作用是难以预测的 有一点是明确的 钢轨和车轮的接触点是很重要的 这个小的区域 决定着整个系统的运行效果 因此 车轮和钢轨是必须维护 钢轨的损伤影响到钢轨服役期间的可靠性 10 钢轨伤损的类型 11 独立的缺陷 12 钢轨 焊合 的不平 13 道碴的印痕 14 塌陷 儒变 黑色斑点 15 钢轨的这些独立缺陷会在每一次车轮通过时产生一次冲击 随之产生一个数倍于正常情况下的负载 因此 铁轨受到很高的压力 一般情况下这种损伤还会进一步扩展 有些情况下会导致铁路失效 不仅铁轨受影响 铁轨还不能全部吸收这种由冲击产生的能量 这些冲击会持续地传递给线路 固定位置的损伤会影响轨垫和枕木 最后 形成道床局部下沉 铁路失去其稳定性 16 钢轨的纵向变形 17 极短波距波形 30 100mm 18 短波距波形 100 300mm 19 长波距波形 300 1000mm 20 铁轨的纵向变形表现为周期性的波浪磨耗波长非常短 波长30 100mm 极短周期波形 的变形多发生于铁路直线部份 在160公里 小时速度下的运行线路 铁轨的不规则冲击所成形 短波长 波长100 300mm 变形常在发生在铁路的曲线区段 通常发生于短轨一侧的轨道 它可以解释为 转弯时固定在车轴上的两个车轮所碾过的长度不一样所造成的 长波 波长300 1000mm 变形通常是由铁路上只有单一型号的车辆运行所造成的 较长波 波长1000 2500mm 的变形也许与铁轨的制造工艺有关 实际上 会几种波长的变形 经常会同时出现在钢轨同一部位 21 钢轨的横向截面变形 钢轨的横截面变形对线路运行起着重要作用 车轮与铁轨的接触点决定了运行中表面和内部的应力 车轮与钢轨的不正确接触 会导致车轮与钢轨的疲劳损害 22 拐角处塑性变形 边缘磨耗 23 工作面边缘塑性变形 边缘肥边 24 车轮与钢轨的横截面决定了轮轨的接触状况 在钢轨的直线部分和曲线的外侧 车轮圆锥面产生的横向运动会给车轮带来影响 对中 效果就是当量锥度 当量锥度必须保持在一定的范围内 否则 车辆将会发生横向的波动振荡 被称作 蛇行 伤害就会发生 在高速铁路线上当量锥度特别重要 当量锥度的变化能引起转向架接近它的临界的速度 如果这种情况发生 车辆的运行会变得很不稳定 25 表面疲劳 表面疲劳通常是由重载车辆造成铁路的轨面失效形式 但它也能发生在由轻载列车运行的铁路上 在铁轨被润滑和繁忙线路区段就会发生 表面疲劳起始于一个材料的疲劳点 当磨损程度不高时 金属保持在原处伸长 最后达到疲劳极限 对付疲劳的处理是在金属达到疲劳之前就除去这部份金属 要达到此目的 可用循环的修磨来实现 每一次修磨仅需要磨去很少一部份金属 26 初期钢轨工作表面伤损 27 在钢轨在拐角处 28 发展后钢轨工作表面伤损 29 钢轨拐角处的剥落 30 钢轨磨损 铁轨矫正通常不是用来解除铁轨磨损的 然而 修磨过的铁轨却有助于减轻磨损 高速铁路曲线部份的磨损是一个问题 转弯时许多轮缘对铁轨的冲击造成了钢轨的磨损 在一定曲线半径范围内 轮缘接触是在侧边的 车轮位置的轻微变化将会避免这种接触 用修磨不对称铁轨轮廓的方法可能会改变车轮与铁轨的接触位置 车轮的滚动半径会不同程度的增加 于是轮子有离开较高轨道的倾向 在弯道的内侧不对称的接触情况会缩小铁轨与轮子的作用角 因此转向架被磨损 31 噪声危害 线路的纵向周期性变形的影响结果就是噪声 它普遍可以使噪声升高12分贝 地基的振动也能产生较高级别的噪声 极端的情况下 比如在砖砌的隧道中 振动能导致结构的损伤 32 能量损耗 有试验表明铁轨周期性变形将明显增加机车的燃料消耗 一个TIM计算机模型表明在0 8mm深波纹的铁轨上 机车需要付出大于三倍的牵引力 实际测试表明这个数值更高 对无波浪变形的轨面上可以减少能耗到30 左右 33 振动危害 钢轨周期性的变形会产生有规律的振动 这就存在着共振的危险 当振动频率与系统构件的固有频率相同时 就会发生共振 振动的振幅得到加强 释放出巨大的能量 铁路构件会因此而迅速被损坏 钢轨的振动还导致构件承受过多的载荷 造成紧定螺栓断裂 枕木爆裂等 同时 对钢轨维修不良也会有负面的影响 需更多的检查钢轨支撑和螺栓紧固状况 钢轨的振动会导致道碴的振动 从而使道碴过早地损坏 同时 道碴的清筛工作量也必须增加 34 动态过载 周期性的长波变形会产生低频高能量的振动 这种振动向下延伸到次级频率 它会给铁轨带来永久性的损坏 法国铁道部的一个试验显示了一个车轮在以160公里 小时的速度 通过1mm深长波变形时过载80 的情况 35 第三部分钢轨维修设备 36 钢轨测量 测量铁路网的钢轨变形程度和确切的波形构成是非常重要的 是正确策划钢轨矫正方式和程序的基础 37 SPENO公司开发的SM775测量车是一种高速测量记录车辆 这种车辆的测量速度可高达80公里 小时 它以图形和数字的形式记录下测量的结果 可以分别地记录下短波 长波及横截面的变形 SM775测量车上装有可提升的测量小车 钢轨纵向的变形测量由加速度仪来执行 横截面的变形测量由无接触的激光系统来执行 38 纵向截面 加速度仪与钢轨直接地接触 SM775测量车上使用的加速度仪使得所有波形长度信号无需进行几何学的转换就使其等于记录的波形 加速度仪的使用有一个速度限制条件 就是它们仅能在高速 目前为30 80公里 小时 状态下工作 此外 运行的耗费也比较高 39 SM775测量车上使用的加速度仪可以记录较宽范围的测量信号 这些信号来自于钢轨运行表面测到的混合信号 这些信号又被分类为短波和长波的级别 加速度信号被合而为一的快速显示出来 与此同时 测量车的前进速度也被记录下来 进而获得完整波形形式的信号 波形形式的信号能以轮廓 平均深度 长度等形式打印出来 40 测量结果能用两种方式表达 波形表达可以以模拟形式进行图线记录图像 同时 这种图像也可以数字化的形式 表现出钢轨工作表面的情况 基本的测量信号由一台车载计算机转换成数字形式 一组数字列表汇总了在什么地方产生了什么样的变形波等信息 这组数字表可以引导策划工程师对于在线记录的图像进行分析 数字表信息记录在磁盘上 便于存储和日后以其它方式处理 41 42 Graphfrom图像形式km depthsin8classes深度以8个级别划分12345678132 9002818730000133 0003017520000Digitalanalysis 数字分析 kmbeginrepresentativeclasskmbegin开始里程表示的级别结束里程12345678267 000270 000270 000278 000Digitalanalysis 数字分析 Exampleoutput 43 横截面SM775测量车配备有一个激光测量系统 激光系统记录钢轨头部形状 将其按形状类型分类 进一步根据所测钢轨头部截面的区域与一个标准截面的区域进行分析计算 得出需要修复实现的模拟轨头形式 这些信息是以轨面和侧面拐角分别记录的 44 激光系统测量范围 标准截面 测量截面 45 模拟图像G 测量截面与标准截面的差异 毫米 仅给正值 铁轨侧面 基线 铁轨顶面 测量截面内部和外平面 模拟图像F 测量截面内平面和有效外侧 46 铁轨矫正直线钢轨矫正机械可以根据各地的情况变化尺寸以满足不同的需要 此外 还有用于修磨道岔和平交道口部位的专门机器 47 修磨操作 大多数机械都有相同的修磨设备 这些砂轮配有圆柱形孔 砂轮的端面用于修磨铁轨 因而这些砂轮能自行校正自己的形状 砂轮以一定压力作用于铁轨上 这些砂轮的使用必须与机器匹配 反之亦然 force 压 力 speed 速度压力太高 砂轮寿命短 铁轨受伤压力太低 磨光速度太高 滑动速度太低 铁轨烧伤 48 直径太大 拆装困难直径太小 失去效能宽度太大 易碎宽度太小 砂轮寿命短砂轮粘结剂太硬 过热砂轮粘结剂太软 砂轮寿命短粒度太大 光洁度较粗糙粒度太小 阻塞 矫正操作的效率依赖于砂轮的工作效果 49 驱动方式 砂轮成对的和一个中心圆轴安装在一起 砂轮悬挂于两个转轴上 一个转轴允许这对砂轮纵向移动 移动可以被控制 以便在长波形上工作 另一个转轴是横向移动的 转轴和支架能被遥控以使砂轮以不同的角度作用在钢轨上 需要以一系列的小平面来近似描述铁轨轮廓 纵向横向 50 角度和各自压力的选择对于每一个修磨都是很重要的 它能影响工作效率的高低 最后修磨的完成角度必须与标准的截面轮廓相吻合 轮廓样式轨面拐角拐角工作表面 打磨模式 51 计算机链接机器由一个车载计算机网络控制 中央计算机不间断地控制装于修磨车辆的隶属计算机以控制砂轮的角度和压力 这种网络布置也用于按程序提升和放下磨头以避开铁路上的障碍 中央计算机隶属计算机 中央计算机发出指令 角度 压力 运动 隶属计算机执行指令 不间断地检查结果并调整 52 通常 测量小车被设置打磨机械主机上 用于控制钢轨的矫正情况 钢轨的纵向形状被记录在一个图像上 对于每一条铁轨有两条记录轨迹 一条轨迹记录短波变形 而另一条轨迹记录长波变形 纵向截面测量 测量点ABCD 短波深度 B C长波深度 A D 2 B C 2 53 横向截面连续测量系统钢轨横向截面的测量是由激光系统来完成的 在修磨期间 司机室内会不断地显示出柱状图结果 借助于此 可以检查操作的进程和检查角度的设定是否正确 以便成功地完成工作 另一个屏幕显示砂轮正在工作的角度实况 以及即将要做的动作 以这种方式 操作者可以监控机器的工作过程 如果有必要的话 可以进行人工干预 54 手工横截面记录钢轨横截面的情况也可以用手动控制的仪器记录下来 手工截面记录仪又称作DQM仪器 DQM仪器在钢轨拐角处的测量由一个转换器来实现 这个转换器是用电机驱动贴靠在钢轨上部工作的 铁轨横截面的情况被转换器测量并以五倍放大后发出 线形地记录在图像上 55 DQM参考基准钢轨上部拐角是一个重要的参考点 由它建立一个与另一钢轨的相对参考线 也能用此方法来记录 横向截面拐角 另一钢轨参考基准 56 DQM结果DQM结果被打印在一个合并的线形记录纸上 或者记录在磁盘上 以便在以后处理 立即进行轨迹比较是很有用的 用一个标准的横截面透明的模板放在测量出来的钢轨横截面的图像上进行比较 图像的记录比例应该是5 1 57 第四部分管理 58 钢轨校正项目的规划和实行 59 钢轨的校正用途 清洗新钢轨 消除不良反应 如噪音和振动修复纵向变形轮廓 降低轨道和列车振动 修复横向变形轮廓 优化列车运行条件及荷载分布 修复钢轨表面疲劳 建立特殊轮廓 不对称轮廓 钢轨的波磨增长情况 60 新钢轨打磨现在很多管理机构对新钢轨进行系统化的打磨 该操作可以清除铁鳞 矫正微小的钢轨轮廓形变和敷设角度 此外 还能修复在钢轨敷设过程中所产生的轨道表面损坏 从一开始就要保证车轮和钢轨的接触 损耗是以有序的方式开始的 并且限制了初期的损坏 一些管理机构在新铺设钢轨后的六个月内 有系统地对新钢轨进行打磨 最近建设的高速线路 比如法国的TGV和德国的SFS 在轨道竣工后 都进行了打磨 要求平均磨除0 3mm厚的金属 在投入商业服务之前 使这些轨道在最佳状态下进行速度试验 61 不良反应对钢轨进行及时矫正可以控制如噪音和振动的不良反应 有两种类型的不良反应 对铁道部门内部的影响 对乘客和工作人员的影响 对铁道部门外部的影响 对公众的影响 根据当地的反应情况 做出对钢轨不良反应的控制矫正 做出钢轨打磨的决定很大程度上取决于抱怨情况 不良反应有两个因素 能量现象和受影响群众的态度 当地的条件决定铁路状况和抱怨强度间的关系 62 钢轨变形修复纵向和横向轮廓是钢轨矫正的主要工作 为此 对一段钢轨矫正项目的管理 意味着要有渊博和全面的线路知识 计划测量是必须的 63 纵向轮廓变形铁路修复可以以短波痕和长波痕的临界值来决定打磨项目的 用于打磨项目的典型数值 短波痕峰间距 0 05mm 短波痕 0 10mm 长波痕 0 5mm 线路运行速度 120km h 波长100 1000mm 长波痕 0 4mm 线路运行速度 140km h 波长300 1000mm 可以在实际操作中考虑经济利益 使用插入临界值的更灵活的处理方法 如在某年内完全打磨 而不是在3年中连续打磨 64 可以在实际操作中考虑经济利益 使用插入临界值的更灵活的处理方法 如在某年内完全打磨 而不是在3年中连续打磨 65 横向轮廓变形当已经清除了钢轨翼缘部位的多余金属后 由于在轨头的中心轴线处相对于不规则部位的打磨速度会更快 因此 波痕磨耗的打磨总是与横向轮廓的矫正同时进行 对横向轮廓自身的要求很少 但由于横向轮廓变形和纵向轮廓不规则变形会一同产生 因此应关注轨头几何特性的改变 以达到最佳 66 已经发现 适当的横向轮廓可以使打磨效果保持更长的时间 且能延缓波磨的产生 通常 横向轮廓的形状决定需打磨处理的数量 即打磨的遍数 很多铁道部门在钢轨打磨后 规定了横向轮廓误差 在德国线路运行速度超过160km h的误差只允许在 0 3mm的范围内 速度140km h以下时 误差允许在 0 7 1 0mm 然而 最近在一些城市轻轨线路 根据打磨合同中作了更严格的误差规定以保证最佳的效果 对于直线线路轨道有效的误差也同样运用于道岔上 67 表面疲劳表面疲劳现在非常普遍 润滑和常规打磨可以减少磨损带来的损害 钢轨可以持续使用更长的时间 同时 轮轴荷载也趋于提高 根据严重的程度 应该检查表面疲劳的症状 接触区的金属剥落 将疲劳已经产生的破坏就可识别出来了 但钢轨的损坏已经产生了 因此 由症状测量而制定计划是不适用的 表面疲劳是在定期基础上制定的 解决疲劳的方法是经常打磨 把疲劳的金属去除后 使正常的钢铁暴露出来 在最大应力层下表面 打磨要进行到新的材质 68 表面疲劳建议 每运输5百万至1千万吨打磨0 05mm至0 125mm的金属 每运输每1千万至2千5百万吨少许打磨 一旦有必要即迅速地少许打磨 当进行表面疲劳打磨时 使用特殊轮廓 被打磨对象应避免过度的应力集中 很多管理机构规定了一个轨头的中心半径和一个行车接触带的宽度 典型的数值如下 半径200 300mm 接触带宽度25 40mm 69 脱壳脱壳是一种关联的现象 他是从轨头内部开始的 最大剪力区 裂缝的增长是由里向外直至表面 原因就是钢轨再次超过了强度极限 通过打磨可以主动改变这种情况 避免翼角与车轮凸缘接触 在侧面也应避免与车轮凸缘接触 钢轨头中心的塑性金属的裂纹通常是允许 检查剥落层裂 仅查裂纹 金属损失轻微 大量金属损失 70 表面损坏有时表面状况需要通过打磨加以维护 碎石路基轨道的高速线路受损是来自碎石对轨道表面的划刻 这些划痕是由过往列车的空气紊流将路基上的碎石带起 或冬季堆积在列车下方的雪片和冰片落下时所致 车轮驶过并碾碎石子 在钢轨表面留下达0 5mm以上的小坑深度 尤其是道岔易受到这类损坏 因为当车轮从普通轨道驶向岔尖 或驶过可移动的辙叉时 总是对钢轨施加一些附加动力 71 降低磨损特殊轮廓被用于控制弯道基本轨的转弯性能 尤其是机车 试验证明在弯道处运用这项技术能有效改善高轨的磨损 来自澳大利亚和南非的报告显示在转弯半径200 300m的弯道处 对轨头外侧的力量减少约50 对更大弯角半径 甚至能消除轮凸缘接触 不对称打磨操作必须有规则的重复进行 周期取决于钢轨周遍的磨损率 72 用途配合结合纵向不规则磨耗的清除与横向轮廓的矫正 可获取得双倍的经济效益 由于安装在普通刚性轴上的车轮的锥度再也不能调整行驶在高轨和行驶在低轨间车轮的行程差 在小半径弯道处低轨表面就形成了短波痕 滑动粘附运动产生了短波痕 应定期打磨清除 以控制来自噪音和振动的消极影响 73 为了最大限度的保证两个同轴间车轮的不同转弯半径 在同样的操作中 可改变钢轨头轮廓 降低高轨侧面磨损 可延长钢轨在轨道中的使用期 除了第一次之外 通过打磨出的不对称轮廓形状不需要做任何额外的工作 74 计划的确定须有钢轨纵向和横向轮廓数据的基础 计划中 纵向轮廓比横向轮廓更为重要 打磨项目主要是计划矫正纵向轮廓 同时改善横向轮廓 很少会对钢轨的横向轮廓进行单独矫正 而且 矫正横向轮廓要求进行更多的打磨工作 打磨作业计划 75 要求输入的参数计划钢轨矫正项目包括 选择将要打磨的现场 何时进行打磨的时机 对各个施工现场估计轨道占用情况 估计轨道占用情况 需要了解 钢轨状况 完工产品的技术规范 钢轨磨轨车的工作性能 76 在一定的打磨速度下 钢轨打磨车的金属磨除能力估算 总打磨遍数 纵向轮廓打磨遍数 额外的横向轮廓打磨遍数 钢轨状况和打磨遍数之间的关系是正确的矫正计划的基础 应尽力收集数据和提高知识水平 矫正的时间选择将以成本降到最低限度为原则 当下列费用总和最低时 综合费用最小 由有瑕疵的轨道状况引起的费用 矫正费用 77 等待时间太长就意味着损失费用 打磨间隔过于频繁就意味着额外的矫正费用 一些研究已经显示 少部分和频繁的打磨 费用最低 78 79 6 机器性能估算帮助估算的指标公式 式中 N 打磨遍数 F 钢轨横向轮廓状况和所用机器类型系数 c 所用机器类型的金属磨除系数 d 金属磨除总深度必须对机器和当地条件进行估算 C 和 F 的数值 这些可由实践和模拟来制定 80 举例说明打磨遍数估算的用法一台16磨石的活动轴机器在有0 3mm深的短波痕的钢轨上 进行横向轮廓矫正工作时 一台48磨石局部活动轴的机器在有0 7mm深的长波痕 减小到0 3mm的剩余 和翼角凸缘3mm的钢轨上工作时 81 机器性能最终以每小时完成的米数表示 考虑到钢轨状况 最终的产品技术规范和机器配置 列车运营图的研究将显示出轨道占用的可能性 部分的时间将被花费在把轨道磨轨车从停放地 开到现场并返回到停放地 其余时间才用于工作 现场进度取决于 82 备注 计划钢轨矫正不是精确的 实际总是包括工作贮量 这个储量可以避免 可以不安排轨道占用 提前结束一个现场的工作 83 规划一个好计划只完成了一半的工作 这条规则当然也用于经济方面 一台机器的现场生产力取决于正确选择设备和其最佳的开发利用 应适当的地点排序 缩短从一个工地到下一个工地间的距离 进行过事先良好的计划的机器的长期合约可以短期机器窝工 所有这些因素都更有利益于价格 例如降低全年满负荷工作机器的台班价格 结果是降低了每米单位竣工生产费用 84 实际运用轨道占用时间的优化使用能显著减少费用 因而要在一天中 应复审相应的时间间隔 来寻求也许会有更有利的时间段 以改善工作时间 为了理想地组织工作轮班时间 灵活性是必要的 一方面可以考虑每天两个轮班 也可以考虑在周末夜间交通密度较低时 采用额外的长班 这些安排可以弥补一周内的短班 85 在占用时间内必须完成最大产出量 要点是列车调度与工地的配合 精心的计划和正确的工作实施可以避免未预料到的列车晚点 另一方面 人工计划的列车晚点可以有助于显著降低维护费用 在办公室中作出的精密的计划和在工地上最大限度的灵活性是获得经济利益的关键 86 要达到经济最佳化的结果需要事先作出的精密的计划 考虑到可能的变化和供替代的选择 为了适应实际情况和本地的变化 应有较强的现场灵活性 为了有效地利用机器性能 铁路机构和承包商间加强合作 为了尽可能的集中利用设备 铁路调度和承包商间加强合作 87 钢轨矫正矫正是指从钢轨上磨除金属 矫正意味正确的地点磨除正确的数量的金属 明白矫正的工作程序才可以最佳运用 矫正通过打磨完成 在打磨中 接触的有两个主要部分 打磨轮和钢轨 目标是在钢轨上达到最大化磨损 同时打磨轮的磨损应最小 88 这个平衡决定于 所使用打磨轮的类型 施加在打磨轮上的压力 钢轨与打磨轮的接触面积 89 打磨量打磨率 为钢轨金属的公斤数除以打磨轮材料的公斤数 用各自的密度 也可以表示为钢轨的立方毫米体积和打磨轮材料的立方毫米体积 在钢轨矫正的领域中 不使用钢轨金属磨除的体积 实际上是以金属磨量除以面积表示 其他量的尺寸来自打磨速度 因为钢轨头的宽度是已知的 通常以深度来简单地表示材料磨除 90 压力 如果压力太高 打磨轮会很快地出现不匀称磨损 如果压力太小 打磨轮会打滑而失效 速度 有两个尺寸是相关的 大致成反比 速度越低 金属磨除的厚度越大 然而也有操作限制 假如速度太慢 钢轨会局部过热 如果速度过快 打磨轮就难以咬入钢轨 使金属磨除过程变得无效 91 角度 打磨轮所施加的角度有两个影响 在翼缘和侧面 打磨轮使用一个小的轨头半径 在此 几何学上给定了一个量导致更深的金属磨除结果 同样地 在一个小半径上 接触区域就更小 因此 对于一个给定的打磨轮施加压力 特定压力就更高 随着施加更高的特定压力值 打磨工作也就更有效率 好象打磨轮的 牙齿 更起作用 92 施加压力对打磨过程是很重要的 压力必须保持稳定以达到最佳效果 出于这个原因 斯派诺国际使用的是一套自动压力调节系统 93 纵向轮廓短波波痕当打磨短波痕时 打磨轮 跨过 波痕 经过足够遍数的打磨后 将消除波痕 经过打磨 表面仅存的不规则物是一些微小的打磨斑痕 在车轮碾压作用下 这些瘢痕将很快消失 94 就波痕深度而言 磨除凸起的金属与打磨遍数不成线形关系 起初 打磨轮打磨波峰 深度和体积的关系很大 磨除的深度进展很快 随着波痕高度降低 打磨轮接触到更多的金属 就深度而言 工作性能明显降低 最终 打磨轮将沿着整条钢轨磨除金属 被磨除的金属层将稳定在大约首次打磨遍数所达到的深度值的三分之一 或者四分之一 这样 使用连续打磨遍数来设定磨除金属程序时 必须运用一个 估计系数 大约与每遍磨除金属平均值相等 95 虽然 可以看到磨除了短波痕 但是仍然还有工作要做 在波痕的下面 硬斑 根 已经形成 这些硬斑形成钢轨的 记忆 它们加速了波痕的再次形成 因此 许多管理机构增加一到二遍打磨 以确保表面金属质地均匀 不管怎么说 清除所有波痕的成因 更加可取 如果不能清除 波痕绝对会很快再次形成的 因此 如果现场工作时间不够 最好放弃计划工作的一段钢轨 彻底完成较短的一段 96 长波痕对于长波痕的打磨 基本的打磨方式是类似的 同样 就深度而言 清除金属也不是一个常数 它随着遍数的增加而减少 而且 在最后一遍打磨时 另一个影响因数弱化了金属磨除作用 磨轨车连接在一起 形成一个较长的基座 放在长波痕上 由于受到磨轨车机械误差和轨道动力运动的影响 打磨作用不再是绝对的 在某个特定点 每遍磨除的波痕深度变得相对较小 这样就中断了打磨作用 结果是钢轨上所导致的不规则波痕残留 大多数管理机构承认 该残留每测量1米能达到0 3mm 大约与新钢轨的误差一致 97 短波长波 98 横向轮廓钢轨上有轻微的横向轮廓变形 不需要增加打磨遍数 对纵向轮廓的修正作用也将同时改善横向轮廓 99 对于略微扁平的钢轨 横向轮廓需要增加遍数不多的额外打磨 部分是因为 这里需要磨除更多的金属 但是 主要影响是几何形状 因为 在钢轨顶端中央 打磨轮的平面接触一个较大面积 特定的压力较低 磨除金属就不是很有效 过去 这种情况是可以接受的 打磨工人以固定角度 连续使用打磨轮打磨 直到完成工作 但是 对于具有大翼缘的钢轨 固定角度就显得没有效率 钢轨打磨工人的一大部分工作都是为了横向轮廓 额外增加的 100 理想状态下金属磨除举例 101 打磨方法随着活动轴式磨轨车的引入 情况发生了变化 这种磨轨车能迅速调整到所需的最佳工作角度 有了活动轴 纵向和横向工作有了更多的搭接 大大减少了总打磨遍数 但是 要完全从该特点受益 操作工必须具有相当的专业水平 102 经过实践和经验积累 开发一套在特定条件下使用 有特定的顺序的不同角度的模式 是有可能的 把该角度模式输入计算机存储 操作工仅需要进行选择 就可以获得设定在该磨轨车上的所有角度 在钢轨头上所形成的打磨面的位置和宽度 是选择角度的一个重要内容 该套角度必须在实践中认真检查 以确保它们不会在钢轨上产生不希望出现的扁平削边 103 0o至 15o 70o至 6o 6o至 2 5o 70o至 4o 打磨扁平或者具有翼缘钢轨的常用方法是 首先打磨两翼侧边 然后再打磨两侧翼角 最后打磨钢轨行车表面 本技术确保打磨轮以最大的特定压力工作 104 质量下列几个标准可以用来描述打磨完工的钢轨质量 彻底清除了短波痕 包括硬斑 减少或降低长波痕 达到允许误差内 如果该操作对商业速度有价值的话 横向轮廓达到所希望轮廓的允许误差内 形成足够多的打磨面 不至于在轮廓上形成脊角 可以接受的表面粗糙度 钢轨表面没有大的色差 蓝色是因为过热形成的 105 在钢轨投入使用几天后 再进行观察是判断打磨结果的一个有效方法 通行遍数决定了接触带和残留表面粗糙度 106 技术标准以下为欧洲标准推荐使用的参数系列 107 本标准适用于波痕长度至 1000mm 108 根据各个铁路经营者的选择 标准A和B的质量等级可以经济地进行调整 A标准 更加严格的条件 高磨损公差 B标准 不太严格的条件 平均磨损公差 1 允许极限值是以打磨后有关处理的不规则物为基础 每个度量轨道的基准长度取各个情况中的 较高值 2 如果怀疑该值过大 才需要校验 Ra 粗糙度深度 DIN4768 的算术平均值 3 仅需要人工测量系统 4 其他数值可用于降低噪音的打磨 109 110 用户决定加 减横向轮廓误差偏差 作为钢轨角度和目标轮廓的一个功能 根据各个铁路经营者的选择 标准A和B的质量等级可以经济地进行调整 A标准 更加严格的条件 高磨损公差 B标准 不太严格的条件 平均磨损公差 1 在特殊情况和辅助轨道中 可能出现偏差 例如 在不能使用轮廓成型打磨技术的情况下 比如护轨 2 用于r 600mm 弯道处的内轨 111 第五部分道岔打磨 112 回顾 直线轨道打磨自35年前使用打磨车以来 初期 钢轨打磨仅是为了清除钢轨表面的波浪磨耗 当出现短沟纹和短波痕使轨道结构产生了巨大的震动影响时 它们就需要进行处理 后来 长波痕作为另一个危害 也被检测出来 特别是列车在较高速度行驶时 如120kph和更高 由此出现了打磨单元组成块 这个特点可以 给磨石提供一个更长的基座 这样将更加有效地 磨除长波痕 113 随着轴负荷的增加和列车提速 轨道要求条件也提高了 已经十分关注钢轨头的横向轮廓 今天 只有轮轨轮廓恰当结合 才能确保稳定的行车条件 并减少表面疲劳 这一点已经被广泛接受 因此 磨轨车已经安装了活动轴式打磨单元 这样 为了有效地重塑钢轨头轮廓 要把磨石移动到最需要的工作面上 就成为可能 114 今天 现代磨轨车都由计算机控制 并能够在严格的公差范围内精确成型 例如 按照CEN技术规范要求 既定目标轮廓的最大偏差为 0 3毫米 现在 随着钢轨表面问题的知识增加和钢轨校正经验的积累 已经迈向一种磨轨车的十分尖端的日常操作 115 当表面缺陷达到预定的极限 钢轨需要打磨 或者跟据运输吨级制定的周期 进行定期维护 为了提供最佳的行车条件 新钢轨也常常进行打磨 从一开始 就为了延迟可能的波浪出现 新建线路在运营之前 也要进行例行打磨 现在 如 预防 维护 和 修理 术语 打磨是今天轨道工程师的标准词汇 116 道岔处的钢轨表面问题道岔处的钢轨遭受着与直线轨道钢轨一样的情形 短沟纹 短波痕 长波痕 钢轨头轮廓塑性变形 表面疲劳问题 轨头检查 和表面损坏 碎石路基印记 117 这些不规则物损伤的危害是明显的 更高动力和震动对轨道所有部件形成更加强烈的应力 这样 降低了运行的舒适性 并且维护的工作量也大大增加了 由于道岔部件的维护和更换很昂贵 所以 道岔部件的损坏更让人头疼 118 为了降低未打磨轨道的长度 开始考虑到打磨道岔钢轨 该处的情况与直线轨道不同 因为磨石通过护轨和交叉的空间有限 所以就不能使用现有的大型磨轨车械进行打磨 119 道岔打磨车1981年制造了第一台安装有一个特殊打磨单元的机器 能够打磨护轨区域 采用较小直径的磨石 130mm替代了常用的250mm 但是 这些磨石仅能够 在钢轨的行车面上工作 虽然 还不能进行完整的轮廓重塑 但是产生了道岔打磨的首次试验 120 直至1983年 一种用于道岔和平交道口打磨的特殊机器才投入使用 他共有16个打磨头 所有的电机都是活动轴式的 它们中的12个 每根钢轨6个 安装了130mm直径的磨石 专门打磨行车面和两翼侧面 其余4个 每根钢轨2个 安装了特殊成型的 较薄的260mm直径磨石 专门打磨两侧翼角 这样 整个钢轨头都可以被打磨了 121 之后 为了更加关注生态问题 满足社会要求的机器 所有新生产的机器都安装吸尘系统 对那些指定用于市区交通网络隧道中的机器 都额外安装了催化尾气清洁系统 目前 已经制造了一系列24磨石的机器 另外 这些机器已经成功地在高速线路中的一些很长的道岔上使用 这些直通轨道上行驶的列车速度高达300kph 122 一种新型道岔磨轨车在1998年投入使用 这种16磨石的机器不仅具有吸尘 而且有连续的横向轮廓控制的特点 独立控制的打磨电机 提高了该机器的生产力 正如所解释的 正在制造一种能够在关键区域自动提升和降低打磨单元的装置 很快可以投入工作 123 道岔打磨的技术规范 124 纵向轮廓对于纵向轮廓 完全有必要彻底清除短波痕结构 波痕长度达300mm 这通常是转化到小于0 02mm不规则物允许的可测深度 长波痕的长度允许有更大的存留波形深度 达0 3mm 125 横向轮廓一些对横向轮廓有益的观点 一般 运行线路轨道轮廓的打磨目标相当于所安装钢轨的滚轧成型的轮廓 也可能规定有其他轮廓 直线轨道安装有一个倾斜度 主要有1 40或者1 20 道岔钢轨一般都因为施工原因 都垂直安装 由于列车行驶 发现横向轮廓磨损倾向邻近的钢轨 因此 也表明了轮廓有一个倾角 126 通过打磨 可以形成一个有用的横向轮廓 过去 一些铁路机构仍然在垂直位置按所滚轧钢轨的轮廓成型 因此 车轮和钢轨的接触区靠近翼角 最终 行驶的列车还将恢复磨损的轮廓 这样 金属损失就加倍了 由于打磨两翼侧面 形成一个垂直面 由于行车 翼角面又降低了 打磨最佳横向轮廓的更好的选择是 采用像直线钢轨一样的磨损适应钢轨 这样 车轮驶过道岔时 就产生较少的侧面运动 并且打磨时 清除的金属量也较少 127 打磨能够提供连续不断的良好接触条件 并在道岔长度内 改变目标轮廓 在任何情况下决不会有意义 打磨误差可能与通行线钢轨的一致 根据线路速度和特征误差 可能规定为 1 0 0 7mm 但是高质量的轨道还要求更小的误差 0 3mm 128 对于特殊的情况 可以考虑具体的目标轮廓 一旦表面疲劳 主要发生在翼角 一种低翼角面的特定轮廓就有益 在急弯处的高钢轨遭受增加的侧面磨损 不对称横向轮廓减少了这种影响 它们也可以在道岔运用 并且有助于减少磨损 总之 打磨恰当的横向轮廓有助于提供更好的行车条件 以及减少道岔部件的更换 因而延长服务寿命 129 表面条件打磨后 表面条件的技术规范与直线轨道的一样 一般规定平均每5mm长的粗糙度 最大值为10微米 其他通常规定的数值是 翼角区域的打磨面允许宽度为5mm 中心半径15mm 130 打磨技术当在道岔处打磨钢轨时 原则上 所运用的打磨方法与直线钢轨是一样的 首先 清除两翼侧面多余的金属 再打磨翼角和横向轮廓 最后打磨接触带表面 但是 打磨一个道岔的两根钢轨需要有以下不同的注意事项 131 1 护轨区域在基本轨的一侧行车 没有干扰 因此 不需要任何特别的打磨战略 行车钢轨与护轨之间的距离 决定了磨石的形状和尺寸 但是 以现有的磨石 38mm的距离仅能保持没有问题 是可能对护轨区域进行彻底的钢轨轮廓成型的 132 2 岔尖在岔尖接触基本轨的区域 需要特别注意 当岔尖打开时 基本轨可以彻底打磨 因为岔尖和基本轨之间的距离 至少与护轨的情况一样 如果打磨岔尖与基本轨头接触处一侧的金属 会产生危害时 也应特别注意 但是 在这个区域 我们时常面临 锋利边角 或者翼角唇的问题 清除它们是有益的 总之 打磨翼角限定在 70度角度内 通常在这个区域不会出现负面影响 133 在岔尖关闭的情况下 打磨钢轨会变得更加复杂 首先 车轮驶过基本轨 此后由岔尖稳定地接管 直至车轮再次驶入完整的钢轨头轮廓 在这种情况下 打磨就受到从水平到翼角区域的限制 当磨石以倾向翼侧面的角度工作时 在从基本轨驶入岔尖时 一定会切割到基本轨 为了安全起见 在该区域 打磨仅在 1和 70度翼角间进行 134 当打磨翼角倾斜时 在该关键区域 打磨电机要提升 过后再放下来 磨石的升降运动与机器的工作速度自动协调 操作员按下一个电钮 就可启动 在大约50厘米内精确执行 没有打磨的基本轨翼角 可以在驶过该点后打磨 135 在岔尖与基本轨闭合时 一些铁道部门仍然不会打磨岔尖 但是 实践表明打磨该区域是有益的 因为 岔尖不会因为清除了一些金属而受损 从基本轨过渡到岔尖将十分顺滑 可以避免打磨过和没有打磨过之间的小台阶 而且 就减少动力而言 连续打磨可以获得最佳的结果 全线打磨将会是将来总体工作的趋势 136 3 辙叉 岔心 应该区分固定辙叉和移动辙叉 移动辙叉可以按照上述方式进行保养 从水平向翼角打磨 但一些铁道机构认为 在该区域磨石一般应该被提升起来 137 固定式辙叉的情况更加困难 中间轨道和辙叉本身之间有个空隙 车轮很容易跨过该空隙 但是 磨石却因为其尺寸有限 不能轻易驶过 当驶过该区域时 有装置可以把磨石锁定在某个位置 但是 在磨向该处时 也总是有迅速碰到辙叉尖端的危险 因此 要在辙叉接触区域连续改变其尺寸处保持正确的压力 是一件非常困难的事 138 带有不同滑轨的辙叉的几何尺寸相当复杂 一般采用焊接和连续打磨的人工工作进行维护 现有的相对较大的磨轨车不可能进行那种手工工作 因此 决定根本不进行辙叉打磨 在该空隙之前 收起磨石 过了该辙叉后 又放下 139 有要求需要提供一种包括辙叉区域的彻底的道岔打磨服务 是否可以安排机器与一组轨道从事手工工作的养护工人形成组合式工作 讨论还在进行中 也提到了 一种用于辙叉区域的特殊打磨随行机 辅助机器 进一步发展还有潜力 但是 现阶段的情况是 除了辙叉区域外 轨道钢轨打磨的结果是满意的 140 在岔尖关闭的情况下 打磨钢轨和辙叉时 要保持某种策略 在第一遍打磨翼角期间 磨石必须在上述区域 岔尖区域和辙叉区域收起来 这时 为了使用恰当的打磨模式 并确保磨石的正确收放 需要操作员高度集中精力 为了使用自动计算机控制以简化这项工作 研究工作还在继续 141 辅助工作打磨不能独立完成全部工作 现场组织和准备十分重要 各自的程序也十分明确 一般由铁路职工完成 测量工作总是伴随着打磨工作 但是 在道岔处 打磨需要更多的辅助工作 142 1 记录为了了解波磨的实际深度 以及形成波磨最终被清除的记录文件 在每一遍打磨期间 可以测量纵向轮廓 测量小车是磨轨车的标准配置 也可以对横向轮廓检查并做记录 当操作员需要信息 以正确设置磨轨车时 要人工进行精确测量 这些记录由DQM装置完成 它也用于对打磨前后的情况 形成文件 143 根据当地的情况 一般在打磨前后 有时在其间 对每个打磨段的每根钢轨做一次横向轮廓记录 对于直线线路 就意味着每一公里做一个横向轮廓 在道岔处 可能意味着每50m 这样 大量时间花在记录上 最先进的机器安装使用了横向轮廓和文件形成的连续记录器 可以简化操作员的工作 144 2 清洁由于打磨 金属在摩擦轮作用下 从钢轨上脱落下来 因此 灰尘四处飞扬 再落到轨道内 在道岔打磨与直线打磨之间 清洁的方式是完全不同的 145 现代机器配置有高效的吸尘系统 虽然如此 它们也不能避免 一些灰尘落到岔尖要在其上移动的滑板上 摩擦颗粒是最不应该被留在那里的东西 在第一次打磨后 在转向前 该基座要认真清洁 道岔磨轨车装备有特殊装置 以高压水方式确保高效清洁 另一种有效的方法是 用塑料覆盖关键区域 146 3 润滑清洁之后 按照铁路技术规范 机组将用黄油 对滑板进行润滑 为了避免由于道岔卡死 导致交通阻碍 清洁和润滑十分重要 根据岔尖的长度 清洁大约需要5分钟 147 高速线路的道岔需要更加认真地清洁 因为 列车以高达300kph的速度驶过 气流可能吸起落在枕木上的打磨灰尘 列车驶过之后 可能又落回滑板上 因此 打磨之后 所有的灰尘都从钢轨底部和枕木上冲洗掉 148 打磨作业条件道岔打磨不仅需要更多的打磨技术 而且需要设定工作操作面 对于直线轨 一般一个打磨程序由几段相当长的工段组成 每班都有几乎相同的钢轨条件 这样设定程序十分容易 例如 一个500米长的弯道需要打磨8遍 下一段10遍 接下来2000米的直线段仅需要4遍 149 工作实施所需时间的计算也十分简单 不会经常改变已有的工作间歇 通常这些工作间歇 打磨区段的转移 都相当长 并且有时甚至就包括一整个不间断的工作班 150 道岔打磨是一项更加复杂的工作 如果不是在整个车站区域工作 那么一个工作班涵盖一大片区域 因此 磨轨车一直在繁忙的轨道上移来移去 在车站内工作间歇一般较短 非生产等待时间与有效打磨之间的干扰也不总是得到较好的平衡 当在交叉路口打磨时 两条轨道都要同时中断 151 1 工作时间道岔之间的钢轨条件可能变化很大 打磨遍数同样也不同 单道岔打磨是一个小项目 每遍打磨时间短 有时仅约一分钟 但是 需要增加辅助时间 用整个机器的长度来清洁道岔 因此一台小机器将更有用 改变工作方向时 得增加下一遍磨轨车配置的时间 152 完成一个道岔所需时间 不像人们所想象的那样 不是完全由波磨深度决定的 首先 所有横向轮廓起了一个较大的作用 钢轨成型需要额外的打磨遍数 使用较小的机器 这倒不是一个加减一遍的问题 而可能是三遍的问题 每一次都要增加上述额外次数 153 工作转移时间一般也相当短 有时仅允许15分钟 在这15分钟内 得把机器从其等待位置就位到道岔位置 并且要把它调整到工作状态 这些都可以很快完成 但是 关于净打磨时间 每一分钟都在计算 并最终加在相当长的非生产时间中 154 从工作转移中 减去所有这些项目后 我们可以使用的剩余时间来进行打磨工作 道岔打磨的工作速度是3kph 为了精确控制机器 通过已经说过的道岔特殊区域 对于平轨来说 这样慢的速度也是需要的 155 一分钟内可以打磨50延米长 现在使用的最小机器的长度是14米 在道岔两端就得多移动约20米 加上刹车和加速 可以容易地计算出每遍2分钟 如果就操作原因来说 由于工作结束 有必要临时清洁机座板 那么就有必要完成一半工作 就得离开道岔 整个过程又要另外几分钟 这样 就很清楚了 在15分钟间歇内 只能完成2遍打磨 156 已经发现 完成一个道岔所需时间和任何其他参数之间的唯一直接关系是工作转移长度 因此 最认真地计划道岔打磨工作就十分重要了 工作转移越长越好 道岔打磨的上一遍错过两分钟 那么因为使用下一个至少要15分钟的转移 可能导致等待更长的非生产时间 157 2 工作区段长度正如前面已经明述的 打磨工作段的长度十分重要 打磨一个总长50米的短道岔 每遍需要2分钟 打磨一段长度为150米的 需要4分钟 因此 长度增加三倍 时间增加两倍 158 连续道岔应一次打磨 由于在经济上有利 包括道岔之间短距段的直线轨 也十分有用 但是 必须认真计划 由于操作原因 不得不离开一个道岔时 应尽可能移动到附近的另一个道岔 并在那里开始工作 而不是等待下一个开始工作的机会 159 一次打磨临近道岔是有意义的 但是 必须考虑到 这些道岔的条件可能完全不同 鉴于其余的道岔需要另行打磨 仅有一部分打磨遍数可以涵盖这两个道岔 这也可能被中间的轮廓记录所影响 因此 必须认真权衡用什么样的方法 不仅最佳 而且最快 160 打磨实践 161 生产量关于每小时完成的工作量长度米 取决于许多参数 如上述解释的 的确不是取决于波纹的深度 却更取决于横向轮廓的形状 工作条件的影响是最显著的 工作转移和打磨工作段的长度是主导因数 162 一台16磨石的短磨轨车与一台24磨石的长磨轨车 在特定的工作条件下 生产率几乎是相同的 注意到这一点 十分有趣 在十分短的工作区段内 小机器甚至更有优势 一般来说 考虑到长道岔打磨的平均时间 全段打磨一个道岔 需要大约40分钟 163 选择打磨道岔有不同的方法 可以贯通打磨一个主线路段的所有道岔 在这种情况下 通常不打磨轮廓偏差 如果岔尖闭合的基本轨上 有一些表面波磨 在这些基本轨的短距区段内 在转轨器轮廓偏差位置时 应另行打磨 164 另一种情况是 当一个车站内的所有道岔需要打磨时 在这种情况下 两种方法都采用 贯通轨道法和偏差法 在这种情况下 一系列连续道岔可以被有效打磨 无论什么任务 为了获得不仅技术上正确 而且有经济效果 认真计划 注意和计划实施的灵活性是重要的 165 标准情况通过一些例子 注意到了一些每天工作所面对的标准情况 在过去认为不可能打磨或者没有价值打磨的区域进行维护轨道 通过业主与承包商紧密合作 是有可能的 不间断的合作将进一步促进发展 166 1 短距单道岔为了获得从来没有打磨 或者曾经打磨过的 过的直线轨到道岔有足够的过渡 如果要打磨单道岔 就需要打磨转辙器前和岔尖后的一段长度 标准长度通常是每边10米 根据道岔类型 每个道岔将要打磨50至150米 有时 与岔尖相关的或者根本不相关的基本轨处 偏差也被完全打磨了 167 2 连续道岔如果与临近道岔一起打磨 或者与具有不是太长的中间直线轨的道岔一次打磨 可以节省大量时间 但是 在平行轨道间的交叉点工作时 需要中断两条线路 为了不失去宝贵的工作时间 该工作需要认真计划和零活实施 168 3 单交叉和双交叉道岔单交叉和双交叉道岔是难以打磨的 一端有一系列辙叉 另一端有很高的护轨 道岔间的中间轨道十分短 辙叉不能有效打磨 因为这些原因 目前 留着这些钢轨 暂不打磨 169 基本轨的损伤与弯道处的低轨类似 经常出现波纹 并且横向轮廓出现变形