钢轨打磨与钢轨管理策略

钢轨打磨是钢轨整体管理策略的一部分，只有与其他维护作业协调配合，钢轨打磨才能更好地发挥其作用。

    钢轨一直是线路基础设施中最重要和最昂贵的构件之一。为了最大限度地延长钢轨寿命、优化钢轨资产成本，有必要采取一种协调、综合维修与更换的管理策略。在过去的三十年中，钢轨打磨一直是钢轨整体管理策略中的一个重要组成部分，只有与其他维修作业协调配合，才能更好地发挥其作用。这种综合管理策略包括以下方面：钢轨检查/试验；钢轨超声波检测（UT）；钢轨断面测量；波形磨耗测量；钢轨打磨；制作打磨；转辙机与道岔打磨；钢轨润滑；钢轨更换（重铺）。

    钢轨检查与测量为确定钢轨维修及更换所需的正确作业形式提供了决策条件数据。根据现场检测数据，可确定需要采取的维修作业形式和具体作业地点。由于线路、运输和地点参数各不相同，如曲率、吨位、钢轨规格、车轮状况、速度等，这些现场检测数据对于钢轨尤为重要。

    这些条件数据通常包括钢轨内部缺陷，以及经专用钢轨超声波探测车检测到的与疲劳有关的缺陷。这些条件数据还包括通过轨道几何尺寸检测车上安装的激光探测系统或钢轨断面光学测量系统所检测到的有关钢轨断面和磨损状况。检测车可以是铁路自有的，也可以是租用的，可用来测量线路几何尺寸，在某些情况下还可对钢轨波纹磨耗进行测量。这些数据可直接用来制定维修及或更换作业计划，也可通过适用的钢轨质量及维修计划分析软件来完成。

    这些维修计划编制软件包，如ZETA-TECH公司的RailLife（钢轨寿命），RailWear（钢轨磨损）和GrindManage（钢轨打磨控制）等，使用以下数据制定钢轨打磨计划及实施对钢轨的全面管理：钢轨断面；左、右钢轨；钢轨波形磨耗；激光检测波形磨耗地点和相对程度；钢轨内部缺陷；从属缺陷类型；断轨；钢轨铺设记录；年运输水平；曲率。

    钢轨管理采用的综合过程是一个多步骤过程，包括：

    ⑴ 通过检测系统获得钢轨状态数据。通过不同的试验及检测系统获得的钢轨状态数据被存入数据库，以便进行分析，确定采取何种作业形式。检测系统包括：超声波探测（缺陷类型）；钢轨断面测量（钢轨磨损及断面信息、波形磨耗测量（钢轨表面波形磨耗信息）。

    ⑵ 通过人工及外观检查获得的数据，作为对这些数据的补充。目前某些类型的钢轨状态数据还不能通过检测技术获得。通过线路检查人员对线路的整体状态进行检查，在下一次钢轨相关检测之前，发现缺陷，或发现上述检测系统不能发现的缺陷。包括：断轨；钢轨表面疲劳（滚动接触疲劳，表面疲劳、破裂、剥落等）；钢轨磨损及流动状态。

    ⑶ 分析数据，与铁路标准进行对比。

数据在不同层面进行分析：

    在基本层面上，按过限不过限与铁路标准进行对比。如果超限，采取适当的维修作业；如果未超限，留下一次检测。一般情况下，采用以下二级标准：维修标准，提出必须纳入计划安排的工作项目；安全标准，通常要求立即采取行动。

    最常用的标准是磨损标准、内部疲劳缺陷标准和表面疲劳缺陷标准（波形磨耗、车轮烧蚀等）。

    在下一层面分析中，利用数据确定钢轨质量下降和故障程度，提出短期、中期、长期维修及更换要求。短期、中期、长期钢轨更换地点的具体情况见图1和表1。

    ⑷ 利用分析数据确定维修作业。直接利用上述第三步的分析结果，可确定维修要求和具体的维修作业，包括维修作业的地点和计划。对于长期计划而言，还包括预算分析和预算要求。最常用的维修作业有钢轨打磨、钢轨润滑、钢轨重铺或更换。图2表示的是通过GrindManage打磨计划软件制定的钢轨打磨计划。

    ⑸ 钢轨维修作业效果的监测。作为钢轨整体管理过程的一部分，对维修作业实施监测是非常重要的，它包括对钢轨打磨和钢轨润滑的监测。新一代的分析工具可保证对钢轨打磨过程的效果进行监测，它不仅仅监测钢轨材料的流动，更重要的是对控制疲劳或磨损所进行的钢轨断面打磨效果进行评估，见图3。

    它同时还可对钢轨断面进行长期检测，根据钢轨的长期特性，确定打磨周期。

    对于钢轨润滑也同样，根据从钢轨断面测量系统获得的实际磨损数据，利用这些分析工具可对钢轨磨损率进行检测，并根据这些信息对润滑过程的效果进行评估；根据实际情况确定是否需要对润滑能力进行修改。

钢轨打磨控制

    钢轨打磨控制是整个钢轨维修策略的一个重要的部分。它包括：确定打磨要求，包括最终钢轨断面（模板）和表面条件标准；制定打磨策略，确定打磨重点，例如波形控制、疲劳缺陷控制、磨损控制等。对于出现不同问题的轨道区段，可采取不同的策略；制定打磨计划，提出打磨地点、打磨遍数和打磨速度等；钢轨打磨过程监测；质量控制，确定轨道中钢轨的最终断面是否正确，缺陷清除深度是否适当等。

    新一代的打磨控制工具可完成对轨头断面的分析、与理想的模板进行比较（曲线和直线的模板各不相同），制定钢轨打磨计划。这些工具也可利用大量的指数，如SmartGrind打磨质量指数，直接对质量管理实施监测，见图3。

    这些打磨控制工具可完成车载钢轨断面系统测量到的断面与钢轨断面模板的比较，对比较发现的差异进行计算，并根据这些差异确定合适的打磨形状。作为初期工作的一部分，首先要确定所需的钢轨断面，同时确定需要制作的整套模板。完成这些，需要根据实际的车轮条件以及轮/轨条件，分析钢轨出现的各种问题（波形磨耗、疲劳、磨损），确定发生的地点（曲线外轨、内轨，直线）。

    只有将实际断面与理想断面进行比较，计算出差异，才能分析打磨要求，确定理想的断面，其中包括确定打磨遍数、形状和打磨速度。详细的打磨计划制定结果见图2。 

钢轨维修控制

    钢轨维修的各种作业各自是独立的，但通过综合安排，可对钢轨维修作业进行优化处理。这包括做出选择，是否需要钢轨重铺（钢轨更换），或将多种维修作业（钢轨打磨、钢轨试验、钢轨润滑等）结合进行，以延长钢轨的使用寿命。

    必须强调的是，这些钢轨维修和更换作业是相互依存的，因此在制定维修计划（以及制定维修计划之后的分析）时必须考虑到维修作业之间的相互关系。通过钢轨打磨可克服钢轨表面缺陷，降低钢轨内部缺陷的发展速度，在某些情况下还可减少钢轨磨损，从而减少钢轨的更换。

    钢轨润滑通过降低钢轨磨损减少钢轨的更换。但数据显示，增加钢轨润滑会减少钢轨材料从轨角和轨顶的流动，从而增加了钢轨打磨的需求，造成疲劳损伤的积累、缺陷进一步的发展，而这些本可以通过磨耗本身来消除。钢轨打磨与钢轨润滑之间的最佳平衡可最大限度地提高钢轨的使用寿命，同时减少钢轨的更换量。

    尽管钢轨维修作业，如打磨和润滑，可延长钢轨的使用寿命，延缓或减少钢轨更换的需要，甚至改变钢轨更换的时间（或累计通过吨位），但都无法避免钢轨的更换。打磨或润滑有时可将钢轨更换前的使用寿命提高一倍，甚至更高。钢轨打磨、润滑、更换之间的合理分配是一个经济成本效益决策。其他铁路及地铁系统的经验告诉我们，有效的钢轨打磨、润滑和检查，一方面可保证较低的钢轨故障率，同时还可将钢轨的使用寿命延长一倍甚至更高。

    通过对钢轨维修作业的综合考虑，可制定出优化的更换计划：根据钢轨磨损情况，主要是曲线钢轨磨损情况，进行曲线维修换轨；根据钢轨疲劳（中间为磨损区段）情况，对较长区段全面进行换轨。同时，钢轨更换计划的制定还需与钢轨打磨、钢轨润滑和钢轨试验计划统筹考虑。