李克飛，王 進，黑勇進，吳宗臻

（1.北京市軌道交通建設管理有限公司設備管理總部，北京 100068；2.城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)與安全監(jiān)控北京市重點實驗室，北京 100068；3.中國鐵道科學研究院集團有限公司城市軌道交通中心，北京 100081）

鋼軌在生產、運輸、儲存和安裝過程中不可避免地會出現碰傷、軋痕、銹皮、結疤等表面缺陷，這些病害對軌道平順性有一定影響，導致輪軌動力作用增大，損傷軌道和機車車輛部件，危及行車安全。鋼軌預打磨是對鋪設上道新鋼軌的打磨作業(yè)，可以去除鋼軌表面脫碳層，修復或減輕鋼軌表面?zhèn)麚p，從而縮短輪軌磨合期，延長輪軌使用壽命。

鋼軌預打磨作為線路開通前消除鋼軌表面病害、優(yōu)化鋼軌廓形的有效手段，國內外許多學者對其形式與參數、技術要求、作業(yè)流程、驗收標準等進行了研究和探討［1-3］。20 世紀 90年代，美國北伯林頓鐵路公司首先在新建線路中開展了鋼軌預打磨作業(yè)［4］。2003年底，我國原鐵道部發(fā)布了TB 10413—2003《鐵路軌道工程施工質量驗收標準》［5］，要求新鋪設的I 級鐵路開通前應對全線鋼軌進行預打磨。2014年5月，鐵路總公司運輸局印發(fā)了運工線路函〔2014〕227 號《普速鐵路鋼軌打磨指導意見》［6］，要求新線和成段鋪設的新鋼軌應在軌道精調或精搗完成后按照設計廓形進行預打磨。鋼軌預打磨在高速鐵路也得到了廣泛應用。2014和2018年，鐵路總公司分別印發(fā)了鐵總運〔2014〕357 號《高速鐵路鋼軌打磨管理辦法》［7］和鐵總工電〔2018〕48 號《高速鐵路鋼軌快速打磨管理辦法》［8］，要求高速鐵路在軌道精調完成后采用鋼軌快速打磨車進行鋼軌預打磨，并應滿足廓形、打磨深度等要求。

城市軌道交通存在行車密度大、曲線多、曲線半徑小、減振地段多等特點，導致鋼軌表面病害的影響因素多且復雜［9-10］。多條城市軌道交通線路在開通前開展了鋼軌預打磨作業(yè)。如廣州地鐵2號線開展了鋼軌預打磨工作，打磨后軌道光帶穩(wěn)定，軌面均勻無瑕疵，磨合期縮短到1～2 周，減少了磨合期內輪軌磨耗［11］。

然而目前尚無針對城市軌道交通鋼軌預打磨的技術要求及驗收標準。為了提高城市軌道交通鋼軌預打磨質量，加強新建線路鋼軌預打磨管理，本文對城市軌道交通鋼軌預打磨的技術要求、作業(yè)要求、質量驗收要求及其發(fā)展方向進行探討，提出鋼軌預打磨技術要求及驗收標準。

1 鋼軌預打磨的技術要求

為規(guī)范城市軌道交通鋼軌預打磨作業(yè)管理，本文提出的城市軌道交通鋼軌預打磨技術要求及驗收標準適用于最高運行速度不超過160 km/h、采用鋼輪鋼軌系統(tǒng)的城市軌道交通的鋼軌（不含道岔）預打磨作業(yè)。

新建或新換鋪上道的鋼軌可在軌道精調或精搗完成后進行鋼軌預打磨。鋼軌預打磨應滿足廓形、打磨深度等要求。鋼軌預打磨的目標廓形為設計廓形，技術要求詳見表1。原則上，鋼軌預打磨應先于線路正式開通運營前完成。

表1 鋼軌預打磨技術要求

2 鋼軌預打磨的作業(yè)要求

2.1 作業(yè)前要求

1）預打磨作業(yè)前，線路幾何尺寸、形位、軌下基礎等應符合相關技術標準要求。

2）預打磨作業(yè)前，鋼軌焊接接頭應滿足設計要求；輪軌接觸區(qū)域鋼軌表面損傷最大深度應不大于0.2 mm。如不滿足要求，應在預打磨前對線路進行處理，滿足要求后方可進行鋼軌預打磨。

3）預打磨作業(yè)前應對打磨區(qū)段線路進行調查，對影響預打磨作業(yè)的軌旁設備先采取措施進行處理。

4）預打磨作業(yè)前應進行現場調查和技術交底，根據線路實際情況設置打磨遍數、打磨深度、打磨車參數等，并根據技術標準和現場調查情況制定鋼軌預打磨作業(yè)方案及技術方案。

5）清除作業(yè)地段線路兩側的可燃物，落實防火措施，同時制定預打磨作業(yè)應急預案。

2.2 作業(yè)中要求

1）中雨或中雪及以上天氣不宜進行露天預打磨作業(yè)。

2）預打磨作業(yè)速度應根據鋼軌打磨車特性及其他條件確定。

3）應及時檢查預打磨作業(yè)覆蓋范圍、打磨量等，如有必要應及時調整預打磨方案。

4）在預打磨銜接區(qū)域，重疊打磨長度不應小于10 m。

5）多遍打磨時，應將每遍打磨的起點和終點位置錯開，不應出現突變點。

6）道岔區(qū)域不打磨，預打磨時道岔前后應保留一定安全區(qū)域。

7）預打磨作業(yè)過程中，應確保集塵裝置正常運轉。應每日清潔集塵裝置，清理下來的鐵屑及積塵必須集中進行環(huán)保處理，不得污染軌道與環(huán)境。

8）鋼軌打磨車作業(yè)單位負責做好打磨車的消防工作。

2.3 作業(yè)后要求

1）應將打磨架完全收至固定位并鎖定。

2）清點工機具、器材等物品，確認齊全后方可開車。如發(fā)現零部件、裝載物料及工機具遺失，應及時報告和排查。

3）應對鋼軌打磨車運行徑路上的道岔狀態(tài)進行檢查確認。

4）相關設備管理單位應及時恢復作業(yè)中拆除的設備。

3 鋼軌預打磨的質量驗收標準

鋼軌預打磨作業(yè)完成后7 d 內采用相關測量設備對預打磨鋼軌進行橫斷面測量，對預打磨質量進行檢查驗收。鋼軌預打磨的驗收項目包括：打磨深度、打磨面粗糙度、打磨廓形、表面硬度、鋼軌波磨、發(fā)藍帶等。相關項目驗收不合格時應分析原因，并及時安排重新打磨，以滿足相關標準要求。

1）鋼軌預打磨后應消除鋼軌微小缺陷及銹蝕，消除鋼軌在軋制過程中形成的軌面斑點及微小不平順。鋼軌表面應平順、無斑點。

檢驗數量：施工單位全部檢驗，監(jiān)理單位平行檢驗10%。

檢驗方法：施工單位觀察檢驗，監(jiān)理單位檢查施工單位檢驗記錄，并進行平行檢驗。

2）鋼軌預打磨后應開展預打磨深度檢驗，軌頂中心區(qū)域預打磨深度不小于0.2 mm。

檢驗數量：每5 km 作業(yè)里程中隨機選定包含直線和曲線的200 m 區(qū)段進行檢驗，左右股鋼軌各選取6處進行檢驗。

檢驗方法：施工單位利用廓形儀檢驗，監(jiān)理單位檢查施工單位檢驗記錄，并進行平行檢驗。

3）鋼軌預打磨后軌頂表面粗糙度不大于10 μm。

檢驗數量：每5 km 作業(yè)里程檢驗1 次，應至少連續(xù)檢驗6個點，測點間距1～2 m，取平均值。

檢驗方法：施工單位采用鋼軌粗糙度測量儀檢驗，監(jiān)理單位全部見證檢驗。

4）鋼軌預打磨后應開展鋼軌廓形檢驗。

檢驗數量：每5 km 作業(yè)里程中隨機選定包含直線和曲線的200 m 區(qū)段進行檢驗，左右股鋼軌各選取6處進行檢驗。

檢驗方法：施工單位采用鋼軌廓形儀檢驗，監(jiān)理單位全部見證檢驗。

檢驗時，在y?z坐標系內將目標廓形未旋轉時的軌頂最高點與工作邊z-16 位置點（在z向距軌頂最高點16 mm 的點）2點對齊，如圖1所示，圖中軌頂中心的橫坐標為0。

圖1 鋼軌打磨廓形檢驗定位點示意

鋼軌預打磨后軌頭廓形驗收標準見表2。

表2 鋼軌預打磨后軌頭廓形驗收標準 mm

5）鋼軌預打磨后，打磨面最大寬度應滿足軌頂縱向中心線兩側10 mm 以內區(qū)域為10 mm，10～25 mm 區(qū)域為7 mm，其余打磨區(qū)域為5 mm。打磨面寬度的最大變化量在沿鋼軌長度100 mm 的范圍內不應大于打磨面最大寬度的25%。

檢驗數量：每5 km作業(yè)里程檢驗1處。

檢驗方法：施工單位使用鋼板尺檢驗打磨面寬度，監(jiān)理單位見證檢驗。

6）鋼軌預打磨后開展鋼軌表面硬度檢驗，打磨后鋼軌表面硬度應滿足鋼軌母材硬度要求。

檢驗數量：每5 km 作業(yè)里程隨機選定包含直線和曲線的200 m 區(qū)段進行檢驗，左右股鋼軌各選取6 處進行檢驗。

檢驗方法：施工單位采用便攜式里氏硬度計檢驗打磨后鋼軌表面硬度，監(jiān)理單位見證檢驗。

7）鋼軌預打磨后應開展波磨谷深平均值超限率檢驗。

檢驗數量：每5 km 作業(yè)里程隨機選定包含直線和曲線的200 m區(qū)段進行檢測。

檢驗方法：預打磨作業(yè)完成后7 d 內，施工單位采用波磨檢測儀連續(xù)測量，監(jiān)理單位見證檢測。

表3為驗收區(qū)段按不同波長的波磨谷深平均值超限率驗收標準。波磨檢測儀的測量精度應不低于0.01 mm。圖2為波磨谷深平均值計算示意。

表3 波磨谷深平均值超限率驗收標準

圖2 波磨谷深平均值計算示意

根據圖2，得出谷深平均值計算公式為

式中：D為坐標x處的谷深平均值；L為分析窗長，不同波長的分析窗長見表3；ri為第i（i=1，2，…，n）個谷深值；n為1個分析窗長內的谷深值數量。

波磨谷深平均值超限率檢測區(qū)段的軌道結構形式必須保持一致，軌道結構形式不同的區(qū)段應分別進行驗收。此外，檢測區(qū)段的選取應避開焊縫、鋼軌接頭等處。波磨檢測基準線為走行帶中心線。

8）鋼軌預打磨后應檢查鋼軌打磨面，軌頭打磨區(qū)應無連續(xù)發(fā)藍帶。

檢驗數量：施工單位全部檢驗。

檢驗方法：目視檢查。

9）鋼軌預打磨完成后應將無砟道床及軌枕上的鐵粉清除干凈。

檢驗數量：施工單位全部檢查。

檢驗方法：目視檢查。

4 鋼軌預打磨的發(fā)展方向

鋼軌預打磨作業(yè)的高速化、差異化、信息化是鋼軌預打磨技術的發(fā)展趨勢。

4.1 預打磨作業(yè)的高速化

城市軌道交通新建線路存在工期緊張、調試過程繁雜等實際情況。軌道精調或精搗完成后進行鋼軌預打磨作業(yè)時間并不寬裕，有限的打磨時間和打磨作業(yè)的特殊性給城市軌道交通建設帶來挑戰(zhàn)。預打磨作業(yè)高速化可以提高鋼軌預打磨的效率，是未來的發(fā)展方向之一。

4.2 預打磨廓形的差異化

針對不同車輛、線路和軌道結構參數，通過鋼軌預打磨作業(yè)的精細化和差異化，形成適合于不同線路條件的鋼軌廓形，優(yōu)化輪軌廓形匹配，達到提高行車安全性、降低輪軌振動噪聲、控制鋼軌接觸疲勞和裂紋擴展、緩解磨耗等效果，是未來預打磨作業(yè)精細化管理的需要。

4.3 預打磨作業(yè)的信息化

預打磨作業(yè)信息化是鋼軌預打磨作業(yè)信息輸入和輸出的集中體現。通過預打磨計劃的制訂、預打磨方案的執(zhí)行及預打磨質量的反饋進行鋼軌預打磨管理。建立統(tǒng)籌的預打磨計劃、預打磨工藝和預打磨質量的信息化管理平臺，為鋼軌預打磨作業(yè)實施及鋼軌運營期管理提供信息化支撐。此外，預打磨作業(yè)信息化是未來預打磨作業(yè)智能化的基礎。