因此,必須及時消除或修復鋼軌損傷,以免影響軌道交通運營安全。這些修復措施如鋼軌塗油、鋼軌打磨等,其中鋼軌打磨因其效率高而被世界各國鐵路廣泛采用。
有四種類型的鋼軌打磨策略:
1)矯正研磨(缺陷研磨)(圖2)
這種打磨策略的主要目的是消除或減少在線鋼軌的缺陷。壹般采用主動研磨工藝,研磨量(0.5mm-4-6mm之間)是預先設計好的,操作間隔比較長,通常由缺陷的嚴重程度決定。
矯正打磨不是很經濟,主要是需要去除鋼軌表面大量的金屬,使用大量的打磨工藝,降低了鋼軌的潛在使用壽命。但是為了保證鋼軌在短時間內不會失效,矯正打磨是非常必要的,尤其是在更換鋼軌預算緊張的時期。然而,鐵軌在這種情況下可能會導致列車限速。
2)過渡研磨(圖3)
這種打磨策略是壹種長期的鋼軌使用策略(3~6年),旨在將矯正性打磨系統改為預防性或周期性打磨系統。這種策略需要經過幾個打磨周期,尤其是在鋼軌沒有得到適當維護的情況下。但從預防性研磨或周期性研磨策略的成本效果來看,過渡研磨是保證有限資源合理利用的較好選擇。
過渡磨削策略必須具有的作用:
a)降低某些鋼軌損傷的嚴重性,例如鋼軌波紋和滾動接觸疲勞;
b)實現預期的鋼軌斷面形狀,從而降低損傷的發展速度;
c)逐步實現最佳鋼軌斷面形狀。
過渡磨削去除的鋼軌金屬量小於矯正磨削,例如磨削量在0.3mm-1.0mm之間,在每個磨削循環中鋼軌磨削量逐漸減少。
3)預防性研磨或定期研磨(圖4)
由於主軌表面缺陷已經通過矯正打磨或過渡打磨消除,接下來可以進行預防性打磨。這種打磨策略的目的是消除或控制鋼軌表面缺陷,確保鋼軌表面狀況和良好的形狀。通常需要去除少量金屬(0.2~0.3mm),磨削周期比較頻繁或可控。
預防性打磨非常經濟,尤其是只需要去除少量金屬,減少了打磨工具的使用,最大限度地提高了鋼軌的使用壽命。
打磨周期取決於影響鋼軌劣化率的因素:
a)通過的噸位;
b)主要列車類型和貨物類型,即靜態輪載和動態輪載;
c)軌道類型;
d)軌道特性,尤其是曲線曲率、超高和軌道支撐條件;
e)運行特性,尤其是運行速度。
4)特殊拋光
這種打磨策略是為了達到上述三個目的之外的壹個特殊目的。例如:
a)實現特殊的鋼軌斷面形狀,通過打磨超過軌頭允許磨損極限來延長鋼軌的短期使用壽命。比如當輪軌接觸面積接近20~30mm寬時,接觸面積過於集中,可以采用這種打磨策略去除輪軌相應的金屬量,打磨軌距內側。鋼軌打磨量必須與通過線路的主列車車輪截面相匹配。
b)實現特殊的鋼軌斷面形狀,減少車輪懸空的概率。通過這種打磨策略,為了沿著車輪踏面橫向移動鐵軌接觸區域,鐵軌部分的形狀可以沿著軌道線改變。如果輪軌接觸區寬度為20~30mm,幾公裏後,輪軌接觸區可能從軌頭中部向軌距內側移動。
c)實現非常平滑的軌道接觸表面,從而降低輪軌接觸區域的噪音。這種打磨策略在高速線路和城市軌道交通線路上的應用越來越普遍。經過特殊磨削工藝後,鋼軌表面粗糙度小於12.5μmRA,但最佳鋼軌表面粗糙度為4~6μmRA,最大鋼軌磨削寬度為4~6mm。在這種情況下,鋼軌類型就顯得尤為重要,因為對於硬度較低的鋼軌,打磨效果會被車輪迅速去除,而對於硬度較高的鋼軌,打磨效果會保持較長時間。