CMC- 20 道岔打磨车打磨方案的探讨

一、引言

道岔作为铁路线路的关键连接设备，其运行状态直接影响列车的运行安全、效率与旅客的舒适度 。随着铁路运输向高速、重载方向发展，道岔钢轨承受的荷载和磨损日益加剧。CMC-20 道岔打磨车是用于道岔钢轨打磨维护的重要设备，合理的打磨方案能够有效改善道岔钢轨表面质量，恢复钢轨廓形，延长道岔使用寿命。因此，深入探讨CMC-20 道岔打磨车打磨方案具有重要的现实意义。

二、CMC-20 道岔打磨车概述

（一）工作原理

CMC-20 道岔打磨车主要通过安装在打磨装置上的 20 个打磨砂轮，在液压驱动系统的作用下，对道岔钢轨进行磨削。打磨车能够根据预设的打磨模式，如打磨角度、打磨压力、打磨速度等，对钢轨表面进行精确打磨。通过计算机控制系统，实现对打磨过程的自动化控制，确保打磨精度和质量。

（二）性能特点

1. 高精度打磨：配备高精度的测量、控制系统，能够实时控制各磨头在不同角度，精度达到±0.5 度，能够精准控制打磨小车的提升和下降，打磨小车的左右横移，精度达到毫米级，作业走行恒速控制误差为 ，根据每次作业前给定的打磨模式，实现高精度的钢轨病害去除和廓形恢复。打磨后钢轨表面粗糙度小于10 微米。

2. 高效作业：打磨装置可同时对2 股钢轨进行打磨，且打磨速度较快（ （2⋅16km/h） ），能够在较短时间内完成大面积的道岔打磨作业，提高工作效率。

3. 适应性强：能够适应不同类型和规格的道岔钢轨打磨需求，可根据实际情况选择不同的打磨模式和打磨参数。

三、道岔钢轨病害分析

1. 鱼鳞纹

鱼鳞纹是道岔钢轨表面常见的病害之一，外观上呈现出类似鱼鳞状的微小裂纹群。其形成主要源于列车车轮与钢轨之间复杂的接触应力。在列车运行过程中，车轮与钢轨表面产生高频次的滚动接触和滑动摩擦，使钢轨表面金属反复承受挤压、拉伸等交变应力 。当这些应力超过钢轨材料的疲劳极限时，就会在钢轨表面萌生微小裂纹，随着列车的持续碾压，裂纹逐渐扩展、连接，形成鱼鳞状纹路。

鱼鳞纹病害会显著降低钢轨表面质量，增加钢轨表面的摩擦系数，导致列车运行时的振动和噪音增大。同时，这些微小裂纹还会成为其他病害进一步发展的诱因，如裂纹不断扩展可能引发钢轨表面金属剥落，严重时甚至会导致钢轨断裂，威胁行车安全。

2. 侧磨

侧磨主要发生在道岔的曲股钢轨上，表现为钢轨侧面金属的逐渐磨损，导致钢轨轨距加宽、轮轨接触关系恶化。列车通过道岔曲线时，车轮与钢轨之间存在较大的横向力，这种横向力使车轮轮缘对钢轨侧面产生挤压和摩擦，长时间作用下致使钢轨侧面金属不断磨损。此外，道岔曲线的轨距设置不合理、轨底坡不正确、列车运行速度与曲线半径不匹配等因素，也会加剧钢轨的侧磨程度 。

侧磨病害会改变道岔的几何尺寸，影响列车的运行平稳性和安全性。严重的侧磨可能导致车轮轮缘与钢轨侧面的接触面积减小，增加脱轨风险。同时，侧磨还会加速车轮和钢轨的磨损，缩短其使用寿命，增加维护成本。

3. 肥边

肥边是指钢轨头部侧面因塑性变形而产生的金属凸起。在列车通过道岔时，车轮轮缘与钢轨侧面的剧烈挤压和摩擦，使得钢轨表面金属发生塑性流动，逐渐堆积在钢轨头部侧面形成肥边。尤其是在道岔尖轨与基本轨、心轨与翼轨的密贴部位，由于受力集中，更容易出现肥边现象 。

肥边的存在会破坏钢轨的正常廓形，影响轮轨的良好接触。当车轮碾压到肥边部位时，会产生较大的冲击力和振动，加速钢轨和车轮的损伤。而且肥边还可能刮伤车轮踏面，引发车轮故障，同时肥边处也容易产生应力集中，导致钢轨裂纹的产生和扩展。

4. 顶面低塌

顶面低塌主要表现为钢轨顶面局部出现凹陷，常见于道岔尖轨尖端、心轨咽喉区等部位。其形成原因较为复杂，一方面，列车车轮在这些部位通过时，受力状态复杂且集中，车轮对钢轨顶面的冲击和挤压作用频繁，导致钢轨表面金属逐渐疲劳、塑性变形，进而出现凹陷；另一方面，钢轨材质不均匀、热处理工艺不当等内在因素，也会降低钢轨的抗磨损和抗变形能力，促使顶面低塌的形成 。

顶面低塌会改变钢轨顶面的受力分布，使列车通过时产生较大的振动和冲击，影响行车的平稳性和舒适性。严重的顶面低塌还会导致车轮与钢轨的接触面积减小，增加车轮的轮重减载率，危及行车安全，同时也会加速钢轨病害的进一步发展。

5. 波磨

波磨是指钢轨表面沿长度方向呈现出周期性的波浪形磨损。在道岔区域，波磨的产生与列车的运行速度、轴重、轨道的刚度不均匀以及轮轨系统的动力学特性等因素密切相关。当列车以一定速度通过道岔时，轮轨之间的动力相互作用会引发钢轨的振动，若振动频率与轨道系统的固有频率接近，就会产生共振现象，加剧钢轨表面的磨损，形成波浪形的磨损纹路 。

波磨会引起列车运行时的剧烈振动和噪音，增加轮轨之间的动作用力，加速钢轨和车轮的磨损，降低轨道结构的使用寿命。同时，波磨还会影响列车的运行平稳性，对车辆的悬挂系统、轴承等部件造成额外的疲劳损伤，增加维护成本和安全隐患。

四、CMC-20 道岔打磨车现有打磨方案及存在问题

（一）现有打磨方案

目前，CMC-20 道岔打磨车常用的打磨方案主要包括预防性打磨和修理性打磨。预防性打磨是在钢轨尚未出现明显磨损或疲劳裂纹时，定期对钢轨进行打磨，以消除钢轨表面的微小缺陷，改善钢轨表面质量，延缓钢轨磨损。修理性打磨则是在钢轨出现较严重的磨损、裂纹等病害时，对钢轨进行打磨修复，恢复钢轨廓形和表面质量 。

（二）存在问题

1. 打磨模式单一：现有打磨模式是根据物总留下来的残余资料整理出，以磨石角度为基准，从内 45 度至外13 度，共计 6 种打磨模式。

2.打磨方案随意：道岔打磨车现场作业时，每个施工队班组长根据自身掌握的打磨经验，结合现场道岔区域钢轨病害类型，用有限的 6 种打磨模式，随意编排打磨方案，由于没有统计和梳理各施工队既往的打磨经验，导致各队每次的作业质量起伏不定，难以实现打磨方案的标准化操作。

3. 打磨参数设置不合理：在实际打磨作业中，打磨参数的设置往往缺乏科学依据和经验支持，打磨小车横移距离、打磨功率、打磨速度、打磨角度设置不合理，导致打磨效果不佳，要么钢轨表面有愣子；要么打磨过度，浪费钢轨金属和作业时间；要么打磨不足，无法去除病害和有效恢复钢轨廓形。

4. 缺乏有效的质量评估与反馈机制：打磨作业完成后，对打磨质量的评估不够全面、准确，无法及时发现打磨过程中存在的问题，也不能根据评估结果对打磨方案进行有效调整和优化。

五、CMC-20 道岔打磨车打磨方案优化

（一）打磨参数优化

1. 打磨角度：根据道岔钢轨不同部位的磨损特点和廓形要求，合理调整打磨砂轮的角度。例如，对于钢轨踏面，可采用较小的打磨角度，以避免过度打磨；对于钢轨侧面，适当增大打磨角度，确保侧面磨损部分得到有效修复。车辆走行方向最前方磨石选择角度最大，其后依次减小。

2. 打磨功率：对于磨损较轻的钢轨，采用较小的打磨功率；对于磨损严重的钢轨，适当增加打磨功率，但不要超过 75% ，防止功率过大导致钢轨表面产生新的损伤。

3. 打磨速度：综合考虑打磨效率和打磨质量，选择合适的打磨速度。在保证打磨质量的前提下，尽量提高打磨速度，以缩短作业时间。同时，根据钢轨不同部位的打磨难度，适时调整打磨速度。同时考虑速度和打磨功率的配比，防止产生钢轨烧蓝，打磨速度不超过 7km/h 为宜。

（二）打磨模式多样化

根据 CMC-20 道岔打磨车自身特点，结合钢轨不同角度，重新明确打磨模式，第一大类是基本模式，用于全覆盖钢轨表面；第二大类是修正模式，根据钢轨病害所在角度不同，用于重点基本模式之间的棱子；第三是专用模式用于切除肥边等特殊病害。

（三）打磨方案固定化

结合现场不同的病害类型，形成对应于不同病害类型的打磨方案，基础模式应内外交替进行，由两侧向轨顶逐步开展，在现场实际验证后，固定下来，以降低道岔打磨的技术应用门槛，提升CMC-20 道岔打磨车标准化作业水平，保证打磨作业质量。

（四）建立质量评估与反馈机制

1. 打磨质量评估指标：制定全面、科学的打磨质量评估指标体系，包括钢轨廓形精度、表面粗糙度、残余应力等。通过专业的测量仪器对打磨后的钢轨进行检测，评估打磨质量是否符合要求。

2. 反馈与优化：根据打磨质量评估结果，及时反馈给打磨作业人员和技术管理人员。分析打磨过程中存在的问题，对打磨方案进行调整和优化，为后续的打磨作业提供参考，形成闭环管理 。

六、打磨方案优化效果验证

（一）固定打磨模式

固定打磨模式，1-6 号模式，角度从内 45°至外 13^∘ ，用于全覆盖钢轨表面；7-14号模式，根据钢轨病害所在角度不同，用于重点去除 1-6 号模式之间的棱子；15 号模式专门用于切除肥边。

（二）固定打磨方案

根据现场 5 大类钢轨病害类型，结合实际线路条件，形成了 CMC-20 道岔打磨车打磨方案，并在日常的施工作业中不断优化和完善。

七、结论

本文通过对 CMC-20 道岔打磨车打磨方案的探讨，分析了道岔钢轨磨损情况、现有打磨方案存在的问题，并提出了打磨方案优化措施。试验结果表明，优化后的打磨方案能够有效提高道岔打磨质量和效率，延长道岔钢轨使用寿命。在实际应用中，应根据不同道岔钢轨的具体情况，灵活运用优化后的打磨方案，并不断完善质量评估与反馈机制，进一步提升 CMC-20 道岔打磨车的打磨效果，为铁路运输安全提供有力保障。