客运专线钢轨打磨验收标准概述

1、铁道建筑Railway EngineeringJune ,2006文章编号:100321995(20060620062204客运专线钢轨打磨验收标准概述许永贤,曾树谷(铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京100081摘要:高速铁路及客运专线对钢轨打磨的要求较高,建立完整合理的钢轨打磨技术标准,是列车安全运行的保障。文章介绍了欧洲标准中钢轨打磨的程序、条件和验收标准,对我国新建客运专线新轨打磨的质量控制和验收,特别是对新型打磨设备及检测设备的引进及国内既有相关设备的改进、配套和利用提供参考。关键词:钢轨打磨打磨条件验收标准中图分类号:U21314;U216165文献标识码:A0前言 普通既有线、特

2、别是重载线路上,利用打磨列车进行钢轨打磨的目的在于消除钢轨波浪形磨耗、轨顶面擦伤、剥离、压溃、焊接区低洼、表面龟裂等轨头病害,以降低轮轨动荷载、提高行车的安全性、延长钢轨的使用寿命、减少轨道养护维修工作量、降低车内及环境噪声、减少行车阻力及牵引能耗;而对打磨前钢轨病害的诊断及打磨门槛值的规定、打磨中打磨机具作业参数的选择及打磨质量的控制、打磨后的作业质量验收标准等,都是以波浪形磨耗深度作为控制指标;提出的打磨技术路线是以最少的打磨机时及劳动力消耗、以最小可能的轨头高度打磨量、追求最大可能的打磨效益,特别是在钢轨寿命、轨道维修、车内及环境噪声及能量消耗方面的效益;而对打磨后钢轨纵断面的平顺性、横

3、断面的规范性、打磨面的粗糙度和外观等参数都没有作为打磨质量的指标提出要求,更没有相应的工程质量检收标准。高速铁路及客运专线的钢轨打磨则有着完全不同的目的和要求,主要在于提高钢轨纵断面的平顺性及横断面的规范性,借以改善行车质量、特别是乘车舒适性。1主要名词术语为了说明方便,对以下名词述语进行说明:1基准断面。通过钢轨打磨希望达到的、处于标准钢轨断面规定公差范围以内的钢轨横断面。2基准线。垂直于轨道纵轴且与两股钢轨顶面相切的直线。3钢轨倾斜角和断面倾斜角。钢轨倾斜角见图1(b ,是指钢轨铺设的名义倾角,如120、130、140,在无超高的轨道上,钢轨倾斜角等于钢轨横断面中心线相对于垂直线或轨底底边

4、相对于水平线的夹角。断面倾斜角见图1(a ,是指打磨后的钢轨顶面的倾斜角。通常情况下,钢轨倾斜角等于断面倾斜角,但在道岔、交叉渡线上,有时要求钢轨垂直铺设(无钢轨倾斜角,但为了便于与相邻的带有倾斜角的钢轨连接,必须将钢轨顶面打磨成一定的倾斜角,即有一定的断面倾斜角。图1在横断面上基准点A 、B 和B 的位置(单位:mm 264基准钢轨。见图1(b 和图1(c ,具有基准断面、并按规定倾角铺设的钢轨。5基准点A 。通过轨顶面上一点的断面切线与基准线之间向轨距内侧方向的夹角等于规定的断面倾斜角,见图1(a 。6基准点B 。基准钢轨的轨距面上,位于基准点A 以下,与基准线平行,距离14mm 的那一点

5、见图1(a 。7基准点B 。通过基准断面轨距角这一点的断面切线与基准线的夹角为45°,见图1(d 。8轨头打磨区。与基准线相垂直的轨顶圆弧半径为准,向轨距内侧方向与之成70°角的轨距角圆弧半径和向轨道外侧方向与之成5°角的轨顶圆弧半径之间所夹的基准轨轨头的区域(见图2 。图2轨头打磨区9打磨区段。钢轨进行连续打磨的轨道长度。10打磨面。用一个回转轴与钢轨纵轴相垂直的砂轮,在打磨钢轨上磨出的、近似于平面的区域。11特征长度。用一个回转轴与钢轨纵轴相垂直的砂轮,每转一圈沿钢轨移动的长度。12扫描断面。测量仪器的探头沿钢轨表面移动的轨迹,由此可引伸出本标准中所需要的其它

6、断面形式。13原始断面。在进行任何断面滤波之前的扫描断面的数字式表达形式。14断面滤波器。把断面分解成长波、短波或其它特定波长范围成分的电子仪器。15相位校正滤波器。不引起相移的断面滤波器。16截止波长。幅值的50%可被断面滤波器传递的正弦断面的波长。17滤波断面。用一个断面滤波器对一个原始断面进行滤波所得出的断面。18峰峰幅值移动平均值。如图3所示,在规定长度L 的采样“窗”内沿轨道采样,并按(1式计算不平顺峰峰幅值移动平均值:pp (X ,L =(a 1+a 2+a n n (1式中a 1,a n 为单个不平顺峰峰幅值,X 为线路里程,L 为采样窗长度。图3峰峰幅值的移动平均值(图中n =

7、419均方根(RMS 幅值。如图4所示,在规定长度为L 的采样“窗”内沿轨道采样,按式(2计算不平顺的均方根(RMS 幅值。RMS (X ,L =1LX +L Xy 2(x dx12(2式中X 为线路里程,L 为采样窗长度。如果断面是用y (t , y (t +t ,y (t +2t 等数字形式表示,那么,数字式断面的均方根(RMS 幅值可表示为:RMS (X ,L =ni =1y 2 i (n -112(3其中L 为采样窗长度,X 为线路里程,y i 为不平顺采样半峰值,n 为采样个数。20采样间隔。一个连续采集的扫描断面上,沿轨道采样形成原始断面时,所采用的每个采样之间的轨道长度间隔。21

8、超限百分率。滤波断面的测定幅值超限的钢轨长度,占整个打磨区段内钢轨长度的百分率。图4断面的均方根(RMS 幅值2钢轨纵断面打磨验收标准211打磨条件在钢轨打磨作业完成8d 内或在打磨后通过总重362006年第6期客运专线钢轨打磨验收标准概述30万t之前(哪个条件先到就按哪个条件执行,最好是打磨后立即测量用精密的基准仪器或打磨车上的常规测量仪器对钢轨纵断面进行连续测量1,得出扫描断面,探头扫描的轨迹应在钢轨顶面基准点A横向左右15mm范围之内,并将扫描断面用数字形式表示,得出下一步作滤波分析用的原始断面,再按验收标准规定的波长进行滤波,建立“滤波断面”。再按规定的评定参数、采样间隔及采样窗长度L

9、,进行采样和计算分析。212验收标准根据业主的要求,可在合同中规定下列三项参数中的任何一项作为纵断面打磨质量的评定参数。即规定波长范围内不平顺的均方根(RMS幅值、不平顺峰峰幅值的移动平均值及每100m打磨钢轨长度范围内不平顺峰峰幅值超过规定限值的个数。在一般线路上,采用上述三参数中的任何一项参数,都会给出大致相似的结论。如果采用均方根(RMS幅值或峰峰幅值移动平均值作为钢轨纵断面打磨质量的评定参数,则其验收标准如表1所示。表1均方根(RMS幅值或峰峰幅值移动平均值表示的纵断面验收标准参数标准波长mm103030100100300300 1000采样窗长度Lm016016110510均方根(R

10、MS幅值限定值mm01004010040101201040峰峰幅值移动平均值限定值mm01010010100103001100一级标准允许超限百分率%55510二级标准允许超限百分率%1010表2用峰峰幅值超限个数表示的纵断面验收标准参数标准波长mm1030301001003003001000峰峰幅值的限定值mm01010010100103001100一级标准时,在每100m打磨钢轨长度内,允许单个不平顺超限的个数2501002510二级标准时,在每100m打磨钢轨长度内允许单个不平顺超限的个数200 50如果采样均方根(RMS幅值作为钢轨打磨质量评定参数,则根据规范的规定,纵断面的采样间隔2

11、 mm,其数字化增量1m。打磨前应根据钢轨的实际状态及业主的要求,制订经济、可行的打磨等级,并在打磨合同中予以明确。如果用每100m打磨钢轨长度内不平顺峰峰幅值超限的个数评定钢轨纵断面打磨质量,则验收标准如表2所示。3横断面打磨验收标准311打磨条件应在钢轨打磨作业完成8d之内或在打磨作业后通过总重30万t之前(哪个条件先到就按哪个条件执行,最好是打磨后立即测量用基准仪器1,对打磨钢轨进行横断面测量。每个打磨区段每股钢轨至少测量一处横断面,当打磨区段长度>500m时,每股钢轨应在500m的打磨轨长度范围内测量一处钢轨横断面。当对横断面的验收有争议时,应在打磨区段按10m的间隔,每股钢轨测

12、量一处横断面。随着钢轨打磨目的不同,对于横断面打磨精度的要求是不同的。有时纯粹是为了清除钢轨顶面的波浪形磨耗,则没有必要对横断面进行精确打磨,可有时为了控制钢轨顶面的倾斜度(断面倾斜度,要求打磨后的钢轨断面接近于用“基准钢轨”表示的理想断面,则对横断面要求有很高的打磨精度。应当根据当地情况和打磨目的,由业主提出合适的打磨精度等级,并在合同中作出规定。钢轨横断面的验收标准是按打磨后的钢轨横断面与理想横断面(也就是基准钢轨的横断面在轨头打磨区内的偏差程度来制订的。为此,对于直线和曲线下股钢轨应当把打磨后的钢轨断面与基准断面在基准点A所在的轨顶圆弧半径方向及基准点B所在的轨头高度位置对准,按与基准轨

13、断面切线相垂直的方向测算两断面最大正、负偏差(图5。按规范规定,沿断面的采样间隔215°或其数字化增量1mm。若打磨断面高出基准断面,则偏差为正。对于曲线上股钢轨,应按两断面的基准点A和基准点B所在的轨顶圆弧半径方向和轨距角半径方向对准,测算两断面的最大正、负偏差。图5打磨横断面相对于基准断面的偏差46铁道建筑June,2006312验收标准钢轨横断面打磨验收标准如表3所示。表3钢轨打磨横断面验收标准参数标准等级偏差限定值mm016110117 QR S达限百分率%8010010080100100其中,横断面打磨分Q、R、S三个等级。表中的偏差限定值(mm应在合同中作出具体注释。如0

14、16mm的偏差限定值应注明是0160-013mm、或016+012 -014mm、还是0160-016mm。表中达限百分率(%是指处于偏差限定值以内的打磨断面的数量在总的打磨断面数量中所占的百分比。如采用Q级打磨时,偏差限定值在016mm以内的断面应占80%,所有打磨断面的偏差应在110mm范围之内。或者反过来说,当选定偏差限定值为1mm时,Q级打磨应当是100%的断面达标,R级打磨时应当是80%的断面达标,S级打磨时对达标数不作规定。不管采用哪个等级,所有打磨断面的偏差均应在117mm以内。4表面粗糙度打磨验收标准1钢轨打磨后,就在基准点A左右10mm范围以内的同一钢轨打磨面上沿钢轨纵向立即

15、进行表面粗糙度测量。在一个完整的特征长度范围内,连续布置6个测点,计算6个测定值的平均值。2验收标准计算平均值的6个数据中,表面粗糙度>10m或者在所有平均值中,表面粗糙度>10m 的16%。5外观打磨验收标准1测量打磨面宽度及打磨面宽度的变化,观察打磨区表面颜色。2验收标准。打磨面最大宽度在轨距角圆弧上为4mm,在轨距角圆弧和轨顶圆弧的连接圆弧部分为7 mm,在轨顶圆弧上为10mm,从轨头打磨区向非打磨区应平滑过渡,磨面宽度的最大变化在沿钢轨长度100mm的范围内应不大于打磨面最大宽度的25%,轨头打磨区无连续发蓝带。6结语以上介绍的对打磨后钢轨纵断面、横断面、表面粗糙度和打磨面

16、外观的验收标准均是欧洲标准,对我国新建客运专线新轨打磨工程的质量控制和验收,特别是为新型打磨设备、检测设备的引进及国内既有相关设备的改进、配套和利用提供参考。参考文献1PrE N1323132000,欧洲标准S.修回日期:2006-03-30(责任审编王红高速铁路无碴轨道结构新书介绍我国第一本全面系统阐述高速铁路无碴轨道结构设计、计算和运用关键技术的著作高速铁路无碴轨道结构一书最近在铁路科技图书出版基金资助下由中国铁道出版社出版,本书由我国铁路青年专家赵国堂博士编著,铁道部原副部长、现任铁道部高速铁路建设领导小组副组长蔡庆华教授级高级工程师作序,中国铁道出版社傅希刚高级编审担任责任编辑。全书共分七章,前三章讨论有碴轨道对高速铁路的适应性、国外高速铁路无碴轨道应用特点,提出高速铁路无碴轨道结构