高铁钢轨磨耗、探伤与维修护养.doc

高铁钢轨磨耗、探伤与维修护养高铁钢轨磨耗、探伤与维修护养一、城市轨道的钢轨磨耗钢轨磨耗主要是指钢轨的侧面磨耗和波浪形磨耗。至于垂直磨耗一半情况下是正常的，随着轴重和通过总重的增加而增大。轨道几何形位设置不当，会使垂直磨耗速率加快，这是要防止的，可通过调整轨道几何尺寸解决。钢轨的波浪形磨耗(简为钢轨波磨)是钢轨伤损的一种表现形式。目前在中国内地已开通运营城市轨道交通的城市,如上海、广州以及南京等,均已不同程度地出现了钢轨波磨的现象[1-3]。波磨的产生加剧了轮轨动力作用,加速了车辆转向架及轨道部件的损坏,增加了工务部门的养护维修费用;由波磨引起的列车高频振动降低了乘车的舒适度,严重时甚至可能危及列车安全;另外,列车通过波磨钢轨时所发出的啸叫声也成为轨道交通噪声的主要来源之一。要从根本上消除波磨对行车和轨道养护造成的不利影响,采取有效的预防和治理措施,必须弄清楚波磨产生的原因和发展的规律,对影响波磨的因素进行份测和追踪,以掌握波磨的特征。本文正是基于上述的考虑而进行的。1、国外城市轨道交通钢轨波磨特征综述钢轨波磨作为城市轨道交通钢轨伤损的主要形式之一,早已引起了发达国家轨道交通工务部门的重视。美国、加拿大、法国、意大利和日本等国先后对所在地区的轨道交通线路上的波磨进行了大范围的观测与统计,总结出了轨道交通钢轨波磨的一些特征。Tassilly等[4]在20世纪80年代末期对巴黎都市轨道交通管理局(RATP)运营的巴黎地铁和法国快速轨道网络线路上的钢轨波磨进行了观测,结果发现:波磨主要出现在曲线上且种类各异,波长一般在50~300mm之间;波磨或出现在曲线下股钢轨(混凝土整体道床波磨波长较短),或出现在上股钢轨(有砟轨道上波长较长),或上下股均有波磨产生。DonaldR.Ahlbeck等人[5]对1969年至1989年间的47篇有关钢轨波磨的科技报告及研究文献进行了综述,总结了波磨出现的轨道类型、运营速度、曲线半径,以及波磨波长、波深等特征。其中:城市轨道交通钢轨波磨出现的曲线半径在366m之内,波磨波长介于50~200mm之间;波深与波长相关,短波波磨的波深一般小于0.2mm,最大波深达0.9mm。二、国内的城市轨道交通钢轨磨损实例。上海轨道交通1号线波磨特征统计份析为了全面地了解上海轨道交通钢轨波磨的情况,份析波磨的成因,以达到针对性地提出减缓钢轨波磨的措施和相应的技术参数,对上海轨道交通1号线部份曲线和直线的钢轨进行了连续布点测量,并对波磨测量数据进行统计份析。2.1被测线路的条件及波磨测量方案本次测量所选线路条件如表2所示。所选线路均铺设60kg/m钢轨,轨下基础为长轨枕埋入式整体道床,轨枕数量按1680根/km配置,钢轨扣件采用DTⅢ型扣件。采用SEC-RC电子平直仪(1m长),对所选定曲线的下股钢轨和直线左右股钢轨每隔20m进行一次测量。各线路对应测点数如表3所示。2.2钢轨顶面特征及波磨宏观特征钢轨顶面特征能反映钢轨目前的状况和车轮在钢轨上运行的状态。通过观察发现,测试曲线线路的下股钢轨普遍压溃,轨顶面波磨比较明显,轮轨接触带基本覆盖整个轨顶顶面,并在外侧边形成多处肥边,轨面伴随有长裂纹和剥离,如图1所示。在波磨显着地段,波峰光滑,波谷有密集的裂纹,部份地段波峰、波谷纹相连。2.3波磨的波长和波深特征统计份析波长和波深(即峰峰值)是衡量钢轨波磨的最重要的两个指标。根据波长固定机理,波磨的产生与轮轨系统的某阶振动密切相关。通过列车运行速度v与波磨波长λ计算所得的频率f=v/λ,往往是判断导致波磨产生的振动来源的依据;同时,不同波长和波深的波磨对列车通过的动力冲击响应的影响也不同。二者结合起来共同反映波磨的轻重程度。二、高速铁路轨道的探伤1、钢轨内部的核伤和裂纹可用探伤车来检测；探伤的种类有如下两种：（1）周期性探伤。根据探伤作业计划，每隔一定周期，在“天窗”时间内，钢轨探车以30~40km/h的速度边向钢轨洒水，边向钢轨发射2500Hz、2MHz的超声波，根据各种反射波来判断钢轨内部的伤损。超声波探头单侧装有4个，发射角度分别为0°和37°各一个，70°的有两个。探伤结果有多种表示方法。（2）精密探伤。使用钢轨探伤车对全线进行探伤，找出伤损钢轨的处所和部位，再由探伤工使用各种小型精密探伤仪，逐处进行精密探伤，对照伤损判别标准，确定伤损等级，采取相应措施。2、探伤的种类常用的无损探伤方法有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤、萤光探伤、着色探伤等方法。3、高铁常用的探伤根据钢轨的探伤设备工作原理，分电磁探伤和超声探伤两大类。超声波探伤比较常用于高铁轨道的探伤。超声波的接收和产生原理相似，当超声波遇到不连续性时，即会产生反射，反射的超声波使压电晶片振动，继而在压电晶片两端产生电压。最主要是如何将