楊凱

摘要：本文基于高速鐵路鋼軌擦傷原因及處理措施進行了探討

關(guān)鍵詞：高速鐵路；鋼軌擦傷；處理措施

一、鋼軌擦傷原因分析

1.1擦傷發(fā)生時間分析

某高鐵開通后，在運營過程中，除了動車組、鋼軌探傷車、打磨列車和維修軌道車外，從未有其它列車在線路上運營。期間，也陸續(xù)接到動車組緊急制動的報告，在接到緊急制動的報告后，工務段按規(guī)定對發(fā)生緊急制動地點前后一公里線路鋼軌進行重點檢查。據(jù)統(tǒng)計，2016年，某高鐵上海局管內(nèi)一年發(fā)生動車組緊急制動共25次。經(jīng)檢查，都未造成鋼軌擦傷。鋼軌探傷車、打磨列車和維修軌道車在運行和作業(yè)過程中，未出現(xiàn)打飛輪或緊急制動照成鋼軌擦傷，從而排除了開通運營后鋼軌擦傷的可能性。即鋼軌擦傷發(fā)生在開通運行之前。

1.2擦傷類型分析

輪軌擦傷的主要類型可以分為兩種，一是長大坡道制動擦傷，其形狀通常呈連續(xù)的長條形，擦傷深度不定，可以發(fā)生在一股或兩股鋼軌上；二是列車啟動時輪對空轉(zhuǎn)造成的擦傷其形狀多為橢圓形，也有呈長條形，一般擦傷深度較深，可達0.5mm～2mm，長度為20mm～100mm，寬度為30mm～50mm，通常左右股成對出現(xiàn)。

根據(jù)現(xiàn)場33處輪軌擦傷的情況看，基本上都是呈連續(xù)的長條形，發(fā)生在單雙股、深淺都有，且其擦傷點分布具有一定規(guī)律，根據(jù)某高鐵上行K224+178處擦傷情況，繪制其擦傷位置分布示意圖（如圖1）。以DF4D機車為例，其輪對間距為1.8m，且其他東風系列機車輪對間距基本相同。據(jù)此分析其擦傷位置間距與東風內(nèi)燃機車輪對間距基本吻合，即可以確定現(xiàn)場擦傷多為東風內(nèi)燃機車造成的制動擦傷。

1.3擦傷地段線路特征分析

鋼軌發(fā)生擦傷的地點并不是偶然的，也存在一定的規(guī)律，由相關(guān)數(shù)據(jù)可知，鋼軌擦傷多發(fā)生在長大坡道上。因為，建設初期工程列車運輸組織多為單線正反運行，空出另一線施工，所以長大坡道上下坡都會出現(xiàn)制動擦傷。而鋼軌擦傷多為左右股同時對稱出現(xiàn)在曲線上居多。

1.4擦傷鋼軌材質(zhì)原因分析

某高鐵浙江段所采用的鋼軌為U71MnG強度等級為880MPa，其布氏硬度在260HB-300HB。該鋼軌中含碳量較低，采用Mn元素來提高強度，有較好的韌、塑性，焊接性優(yōu)良。而建設過程中在線路上運行的機車多為東風系列機車，輪對硬度參數(shù)：265HB-320HB間，輪與軌硬度比在1.05～1.15之間，即輪比軌硬度大。現(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的所有擦傷，從其本質(zhì)都是輪軌接觸面相對摩擦產(chǎn)生高溫，導致軌頭頂面金屬組織產(chǎn)生相變，由珠光體組織轉(zhuǎn)變成硬而脆的馬氏體組織，簡稱“白層”。它們有兩個主要特性：一是硬度遠遠大于鋼軌母材的硬度，根據(jù)現(xiàn)場測量其布氏硬度值達600HB～700HB，而正常鋼軌母材在260HB-300HB間；二是仔細觀察會發(fā)現(xiàn)它的顏色跟鋼軌母材顏色有區(qū)別，更白更亮，固得名白亮層。

鑒于以上原因分析，可以知道，高鐵鋼軌擦傷一般發(fā)生在建設初期，由建設過程中的工程列車（多為東風內(nèi)燃機車）造成的制動擦傷，而非在高鐵建成運營后動車制動造成的。鋼軌擦傷發(fā)生地段長大坡道的概率遠遠大于平坡，且多為左右股對稱出現(xiàn)，曲線上多于直線。鋼軌擦傷發(fā)生后，一般情況下難于被發(fā)現(xiàn)。未及時發(fā)現(xiàn)和處理的鋼軌擦傷，開通運營后白亮層更明顯，而運營一年到一年半后白亮層上會出現(xiàn)橫向裂紋，最終會出現(xiàn)軌面上剝離掉塊，嚴重影響線路的平順性，并危及行車安全，必須及時處理。

二、鋼軌擦傷預防及處理措施

根據(jù)高速鐵路鋼軌擦傷的原因來看，首先要重視預防，特別是在建設過程中怎么預防工程車輛運行給鋼軌造成的傷害是我們急需解決的問題。鋼軌擦傷一旦出現(xiàn)，只能通過換軌或打磨（銑磨）的處理方式來解決。

2.1鋼軌擦傷的預防

由于機車啟動和制動擦傷多數(shù)發(fā)生在高鐵建設過程中，監(jiān)理和路局工務提前介入人員應對鋪軌過程，或驗收中仔細檢查鋼軌軌面情況，重點檢查長大坡道上鋼軌是否出現(xiàn)擦傷或出現(xiàn)白亮層，可以通過鋼軌頂面布氏硬度測量來確定是否擦傷。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應盡快在建設過程中盡早處理，否則將其遺留到開通運營后再處理將增加難度，并威脅行車安全。高鐵建設過程中應建立工程列車調(diào)度指揮機制，合理組織運輸，減少鋼軌擦傷的發(fā)生，并建立工程列車緊急制動及列車輪對空轉(zhuǎn)臺賬，便于準確找到鋼軌擦傷地點，盡早采取措施。

2.2換軌焊接處理

鋼軌擦傷達到重傷或無法通過打磨處理的情況下，只能通過鋼軌更換處理。首先是在建設初期就發(fā)現(xiàn)鋼軌擦傷時，應根據(jù)擦傷情況制定具體的更換方案。但應遵循區(qū)間不得使用鋁熱焊且要盡可能減少焊縫，盡量避免焊縫相錯的現(xiàn)象發(fā)生。其次是在運營之后，再發(fā)現(xiàn)嚴重擦傷，根據(jù)擦傷分布情況，若單一處采用插入不少于20m短軌用鋁熱焊焊接；若是多處集中擦傷可采用長軌更換，減少插入焊縫數(shù)量。

3.3打磨處理

鋼軌擦傷較輕的可以通過打磨處理，其中打磨可分為人工打磨和大機打磨。對于個別出現(xiàn)的輕微擦傷可以通過人工小機打磨，打磨時應兼顧鋼軌原有廓形，打磨時前后應順接好。人工打磨可以采用廓形卡尺對鋼軌廓形進行控制。對于區(qū)間內(nèi)多處出現(xiàn)的輕微擦傷可采用大機進行打磨，打磨前對鋼軌進行全面調(diào)查，包括鋼軌光帶及廓形情況等。根據(jù)調(diào)查情況，制定專項打磨技術(shù)方案及設計廓形。一般大機打磨能處理深度0.5mm左右的鋼軌擦傷。

三、結(jié)語

高速鐵路鋼軌擦傷現(xiàn)象并非只在某高鐵出現(xiàn)，在已建成的高鐵多有發(fā)生，且有多次因鋼軌擦傷嚴重而更換鋼軌。高速鐵路鋼軌擦傷嚴重影響軌道的平順性、列車運行的穩(wěn)定性及旅客乘車的舒適性，同時經(jīng)過長時間運行碾壓會引起鋼軌的剝離掉塊或橫向疲勞裂紋，導致鋼軌折斷，嚴重威脅行車安全。而鋼軌擦傷后，在無法通過打磨處理的情況下，只能更換鋼軌，存在施工風險及成本浪費。希望通過本文引起大家對鋼軌擦傷的重視，能更好地幫助大家預防和處理高速鐵路鋼軌擦傷。

參考文獻：

[1]劉豐收，李闖，田常海.我國高速鐵路鋼軌早期傷損研究[J].鐵道建筑，2018，58（01）：138-140.

[2]邢麗賢.提速條件下鋼軌傷損特點及鋼軌傷損分類的研究[D].中國鐵道科學研究院，2008.

（作者單位：中國鐵路呼和浩特鐵路局集團有限公司集寧工務段）