钢轨打磨基础知识(总)

钢轨打磨第一部分SPENO公司简介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。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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。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。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。第二部分钢轨伤损形式及其危害我们的印象中,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.钢轨伤损的类型独立的缺陷钢轨“焊合”的不平道碴的印痕塌陷（儒变、黑色斑点）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。钢轨的纵向变形极短波距波形（30~100mm）短波距波形（100~300mm）长波距波形（300~1000mm）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。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。拐角处塑性变形（边缘磨耗）工作面边缘塑性变形（边缘肥边）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。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。初期钢轨工作表面伤损在钢轨在拐角处发展后钢轨工作表面伤损钢轨拐角处的剥落钢轨磨损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。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。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。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。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。第三部分钢轨维修设备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。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。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。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。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。Graphfrom图像形式km%depthsin8classes深度以8个级别划分12345678132.9002818730000133.0003017520000DigitalanalysisⅠ数字分析Ⅰkmbeginrepresentativeclasskmbegin开始里程表示的级别结束里程12345678267.000270.000270.000278.000DigitalanalysisⅡ数字分析ⅡExampleoutput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。激光系统测量范围标准截面测量截面模拟图像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。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)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。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。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。第四部分管理钢轨校正项目的规划和实行钢轨的校正用途：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