精品课程《轨道工程》
Railway Track Engineering
钢轨轨头核伤(nucleus flaws)
钢轨在轧制过程中冷却过速，氢气因溶解
度急剧降低，不能完全从金属中析出而形成 的极微小发裂—“白点”。它将随着钢轨使用 的疲劳现象，逐步发展成为核伤。
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z 钢轨涂油
z 钢轨探伤
z 钢轨焊接
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影响预防性钢轨打磨的因素
z 钢轨工作边涂油 z 钢轨顶面摩擦管理 z 曲线地段轨距加宽 z 钢轨冶金技术
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z 利用其他打磨计划的详细信息，以保证打 磨承包人和现场工作人员可以成功、安全 地完成打磨计划。
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打磨质量保证
z 在规定的容差范围内确定优化的钢轨横断面。
z 预计钢轨表面的最小打磨深度，控制滚动接触疲劳 效应。
z 重点控制波磨，以控制打磨后，残留在的钢轨表面 不平顺在一定的限度内。
z 达到指定的表面磨光度。
z 应尽可能保证打磨时间或者打磨路径最短，从而高 效地完成钢轨打磨操作。
划是否满足以下几点要求
z 对于不同区段的轨道和不同位置的钢轨，应确定 不同的预防性打磨最佳周期和金属磨削量。
z 减少钢轨打磨设备的走行距离。
z 详尽的钢轨打磨计划要事先对钢轨进行一次全面 的检查，即在打磨之前，在按计划进行打磨的期 间和钢轨表面条件没有发生显著的变化时候进行 检查。应该保证这个检查是结合钢轨参考断面， 由经过培训的专业人员使用特殊的量测工具来完 成。并最终确定具体的打磨措施，来控制出现的 滚动接触疲劳裂纹以及恢复理想的钢轨断面。
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一、钢轨伤损
Rail Failures
z （一）钢轨伤损
z 钢轨磨耗
z 侧面磨耗
z 波形磨耗
z 交替侧磨 z 垂直磨耗
钢轨磨耗允许限度（标准）
z 钢轨接触疲劳伤损（疲劳裂纹、剥离）
z 轨头核伤
z 轨腰螺栓孔裂纹
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工务工程与管理：铁路轨道结构平顺性
第5讲
钢轨和道岔维修
主讲：谷爱军
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钢轨的侧磨
（Rail side wear）
NEXT
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钢轨过度磨耗、
塑性变形和表面疲劳伤损
原因：由于没有进行钢轨打磨等养护维修措施而造成的钢轨过 度磨耗、塑性变形和表面疲劳伤损。
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打磨消除疲劳层
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校正性（修理性）打磨
• 主要用来消除钢轨的波浪形磨耗、车轮擦伤、 轨裂纹以及接头的马鞍形磨耗；
• 钢轨的一次磨削量较大，打磨周期长。 • 但是这种打磨方式并不能消除引起波磨、钢轨
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曲线钢轨外轨侧磨
外轨
标准断面钢轨
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轨头压溃(crushing)
曲线里轨压溃
里轨
2009‐10‐24
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高速铁路钢轨的主要伤损形式
打磨计划也可以由车载激光系统来执行，利 用软件计算出控制滚动接触疲劳效应的金 属磨削量，并确定最佳的钢轨打磨断面。
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最佳的钢轨打磨
z 保证钢轨垂直断面的钢轨波浪磨耗和焊缝低塌在允许范围内 ，以减少轨道动力效应。
z 保证在磨耗允许范围的打磨参考钢轨断面具有低磨耗、低轮 轨接触应力和良好的机车车辆稳定性等特点。
(nucleus flaws)
NEXT
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钢轨剥离 (shelling)
return
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钢轨波磨
（RAIL CORRUGATION）
波浪磨耗 long-wave
波纹磨耗 short-wave NEXT
2009‐10‐24
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保养性（断面廓形）打磨
对曲线地段的钢轨断面进行非对称打磨能明显降低轮轨横 向力和冲角，达到减轻钢轨侧磨的目的。
• 机车车辆通过曲线一般是靠导向轮贴靠外轨产生的 导向力来导向，轮轨磨耗大。而现代化曲线通过理论 证明，在一定的曲线半径和机车车辆结构下，可以不 用轮缘贴靠的轮轨力导向，而是用轮轨蠕滑力导向， 从而使外侧轮缘不贴靠外轨或减小贴靠时的冲角，以 减小轮轨力和磨耗。 • 非对称打磨依据上述理论，通过非对称打磨达到增 大左右轮的滚动半径差，以补偿内外轨的长度差（外 轨轮滚动半径大、内轨小），从而减小导向轮缘力、 冲角以及轮对在曲线上的滑动，达到减磨目的。
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国外高速铁路钢轨打磨
• 日本：钢轨打磨分为临时性打磨和周期性打磨，当钢 轨焊接不平顺在0.3mm以上或钢轨踏面不连续的不平 顺测定为0.6mm/2m、-0.4mm/2m以上时，需进行临 时性打磨；周期性打磨是根据年通过总重和行车要求 定期进行打磨。
z 应该保持钢轨表面均匀一致的粗糙度和打磨面宽度，并使其 在容许的误差范围内。
z 打磨周期应根据不同轨道的几何特征来确定，以维持钢轨磨 耗和疲劳伤损的平衡。
z 避免火灾风险发生。
z 减少每个区段轨道结构的打磨费用。
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预防性打磨成功与否取决于打磨计
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z 打磨计划具体包括：确定钢轨的参考断面，每根 钢轨（曲线外轨、内轨以及直线地段钢轨）的打 磨次数，每次打磨的速度和压力以及估计完成每 个轨道打磨区段的打磨时间。
z 在打磨机械运送到现场之前，将打磨计划发给现 场的工作人员。
z 建立一个数据库，将以前的钢轨打磨计划存进去 ，可以指导打磨的事前和事后检测，并可以判断 由打磨将带来和已经带来的问题。
• 法国：高速铁路维修捣固作业一般3年1个周期，采取 捣固作业后立即对钢轨打磨 。。法国对高速铁路轨
面短波不平顺制定了严格标准，一是钢轨面平直度 （硬弯）：垂直方向fv<0.3mm/3m或0.2mm/1m，水平 方向fl<0.45mm/1.5m；二是轨端头（翘曲）：垂直上 弯fv<0.4mm/2m，垂直下弯fv<0.2mm/2m，水平方向 fl<0.5mm/2m；三是焊接接头：垂直fv<0.2mm/1m或 0.3mm/1.6m，横向fl<0.5mm/1m。
Hunting Movement
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轨腰螺栓孔裂纹 bolt hole crack
Railway Track Railway Track Engineering
其它的钢轨伤损
z 接头马鞍形磨耗 z 轨头飞边 z 钢轨接头错牙 z 轨头掉块 z 轨头压溃 z 轨头剥离 z .......
2
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二、钢轨维修养护
z 钢轨打磨
z 钢轨打磨技术是指人为定期地打磨钢轨表面， 以去除疲劳裂纹并保持良好的钢轨断面。钢轨 打磨技术控制着钢轨（和轮对）表面的塑性变 形、钢轨表面和接近表面的滚动接触疲劳裂纹 ，提高了转向架的通过能力和动力稳定性，延 长了钢轨和轮对的使用寿命。
z 应对打磨结果在现场进行持续监测与记录，以备日 后质量管理检查。
2009‐10‐24
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最佳的钢轨打磨
z 预防性打磨 z 控制钢轨滚动接触疲劳（RCF）伤损的打磨 z 保持工作硬化区 z 保持钢轨的理想断面 z 控制钢轨波磨和焊缝低塌
z 轨头龟裂(head checks): 由滚动接触疲劳引 起;
z 压溃(squats):
z 蜂窝状裂纹(belgrospis):由滚动接触疲劳引 起;
z 尖啸型波磨(roaring rail corrugation);
z 焊缝伤损;
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接触应力
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钢轨的打磨
1. 预防性打磨：在钢轨轨头裂纹开始扩展前将裂纹萌生区 打磨掉，防止接触疲劳型波磨的产生和发展，打磨周期 短，深度浅；
2. 保养性（断面廓形）打磨 ：将钢轨断面打磨成最佳轮 轨接触的几何形状，以延缓波磨和其他疲劳伤损的产生 ，在曲线地段对钢轨断面进行非对称打磨，能明星降低 轮轨横向力和冲角，减少侧磨 ；
剥离及掉块的潜在的接触疲劳裂纹，在以后列 车通过时，这些裂纹还将继续扩展。