摘要：在当今铁路飞速发展时期，铁路运能不断扩大，导致钢轨病害突出，使用寿命缩短，维修成本增加，严重时危及行车安全。本文主要介绍了现今国内外钢轨打磨的一些主要方法、作用、优点和意义，为更好地掌握、使用和普及打磨方法提供参考。
关键词：钢轨伤损打磨技术线路养护维修使用寿命
中图分类号：U213.4文献标识码：A 文章编号：
Abstract: In the current railway rapid development period, the railway transport capacity expands ceaselessly, thus it causes rail diseases highlight, short service life, repair costs, seriously endanger traffic safety. This paper mainly introduced the current domestic and international rail grinding some main methods, functions, advantages and significance, also provided some references in order to better control, use and popularization and polishing process.
Key words: Rail damage;Grinding technology;Track maintenance and repair;Service life
钢轨是铁路线路的重要组成部分，其质量的好坏直接影响到列车运行的安全性和平稳性。在长期的列车运行条件下，钢轨受自然环境、列车的动力作用和钢轨本身质量等因素影响，表面经常会产生诸如鱼鳞纹、表面剥落、顶面波浪磨耗、内侧侧磨、肥边等病害，造成钢轨寿命缩短，维修养护成本增加，甚至出现断轨现象，严重影响行车安全，因此，必须及时对钢轨病害进行消除或修复，保证铁路运输安全。
目前国内在有关打磨技术应用方面，与国外存在一定的差距。线路维修车间对钢轨、辄叉不能及时进行打磨维修，一直处于修正性打磨阶段，出现钢轨伤损时，才会采取打磨手段，并且打磨类型中的参数，没有统一的标准，这就导致了钢轨各种病害的加速发展，增加了养护工作量和维修成本，主要原因有三个：一是对钢轨打磨的目的、基本的益处及意义没有充分的认识;二是线路技术标准及要求日益提高，维修生产任务很重;三是机械设备数量不足。
一、钢轨打磨的基本益处
在铁路运输系统中，钢轨的使用寿命主要由磨耗和滚动接触疲劳决定.要延长钢轨的使用寿命，需要考虑钢轨制造和养护维修两个方面.具体地说，就是生产高质量钢轨，有效地润滑轮轨界面和对钢轨断面进行科学打磨.钢轨打磨是线路养护维修中的重要手段，铁路维护实践证明，采用打磨的方法来预防钢轨波磨、控制接触疲劳、裂纹扩展和磨耗有较好的效果，并可获得巨大的效益，主要表现在以下方面：
.打磨消除了轨道不平顺，减少了轮轨间的振动，提高轨道的稳定性，降低了线路与机车车辆的维修费用;
.打磨与钢轨涂油相结合，可延长钢轨寿命50%～300%;
.改善轮轨粘着，减小滚动阻力，提高了行车安全，降低轮轨动荷载，即竖向冲击力。冲击荷载的降低，有利于延长轮轨寿命和减少维修次数及燃料消耗。;
.降低了噪声与振动，提高了旅客的舒适度.
铁路运行速度的日益提高及运量的不断增加，对铁路系统的要求越来越高.高速重载线路投入运营后，钢轨出现了各种表面伤损，如钢轨波浪形磨耗、轨面擦伤、轨面剥离、轨侧严重磨损、裂纹和轨头压溃等，且发展速度较快，影响了铁路运输能力和经济效益.要延长钢轨的使用寿命，就必须定期对钢轨进行维护，防止损伤的产生以及进一步恶化，从而保证行车的安全性和舒适性.
二、钢轨打磨的技术分类
国际上一般将钢轨打磨技术分为预备性、预防性和修复性打磨.国内一些专家将钢轨打磨分为矫正性打磨、维护性打磨、预防性打磨、病害性打磨、预打磨、保养性打磨和校正性打磨等。鉴于钢轨打磨技术的分类较多，一般将钢轨打磨根据打磨作用区域不同可以分为表面打磨和外形打磨;根据作用的目的不同可分为校正性打磨、保养性打磨和预防性打磨。下面主要对表面打磨和外形打磨进行介绍，表面打磨与外形打磨都是为了改善钢轨使用性能和延长使用寿命。
表面打磨
表面打磨是要控制和清除钢轨表面已有的缺陷。轨面缺陷包括：轨面波纹，轨头塌落，焊接不平顺，磨耗，钢轨塑性变形，轨头烧伤，高低不平，接头错位等。轨面缺陷直接与轮轨竖向动力作用有关，控制表面缺陷可减小竖向振动、竖向冲击力和噪声。表面打磨通常是在钢轨表面形成缺陷以后才进行。
外形打磨
通过对轨头打磨成各种形状以改善轮轨接触状态而达到控制病害发生和发展的目的称外形打磨。传统的表面打磨只是简单地将轨头磨平。外形打磨则是根据需要将轨头打磨成一特殊形状，而不是简单地恢复到原来的外形。
对具有表面缺陷或发生塑性变形的钢轨而言，外形打磨一般要经历三道工序：第一道工序就是清除钢轨表面已有的缺陷，第二道工序是将变形的轨头整形，最后一道工序是将轨头打磨成所要求的形状由于外形打磨具有维护性质，是经常性的措施，因此表面缺陷通常没有足够的时间形成，外形打磨常简化成一道工序。外形打磨可解决如下问题：
.控制钢轨侧磨和侧向轮轨作用力;
.控制钢轨疲劳;
.控制渡磨。
尽管外形打磨可以解决上述问题，但一种特定的打磨外形只适合一类问题，即不同的问题需要不同的打磨外形，不存在一种适合所有问题的打磨外形。必须注意，打磨后的钢轨寿命随运量而变，例如，钢轨经外形打磨后在无润滑措施的重载运输条件下只能通过10MGT运量，通过20MGT运量后钢轨将完全报废。这说明钢轨需要经常性的维护和打磨。另外，钢轨恶化还与线路几何形状和轨道条件有关，例如在小半径曲线地段，钢轨更易磨损，因而需要更多的维护和打磨。
三、钢轨打磨的作用及原理
控制侧磨
实践表明，曲线地段上、下股钢轨具有与轨头中心线非对称的断面形状时，有利于机车车辆的导向。在直线地段，由于蛇形运动也会引起钢轨侧磨，通过外形打磨也可达到控制直线地段钢轨侧磨的目的
为了使曲线地段钢轨具有良好的导向作用，通过外形打磨必须确保轨与轮对大半径滚动圆接触，内轨与轮对小半径滚动圆接触，达到减小轮缘与钢轨侧面的冲击，控制侧磨。为打磨与来打磨钢轨磨耗后的断面外形，据澳大利亚报道，前者的耐磨寿命比后者提高了70-80%。
控制疲劳
外形打磨的第二个作用是控制钢轨表面的疲劳，尤其对曲线轨道轨头内侧的疲劳缺陷有效。
钢轨疲劳与轮轨接触状态有关。当轮轨一点接触时，轮轨接触附近应力高度集中，容易造成轨头疲劳，裂纹和剥落。为了控制钢轨疲劳，可通过打磨潜在的疲劳区，使轮轨接触点向轨头中心转移，如图4所示。在小半径曲线地段，由于轮缘与钢轨冲击，形成两点接触两点接触与一点接触相比，接触应力降低，有利于减缓疲劳。
通过外形打磨使轮轨接触点在疲劳形成前偏离原接触区，最大应力重分布。对于润滑良好的轨道和高强度钢轨，疲劳是主要问题，侧磨是次要因素，外形打磨主要是控制疲劳。
控制波磨
外形打磨的第三个作用是控制波磨，尤其是在控制以货运为主重载运输线曲线内股上的短波长磨耗效果明显。一般波磨波长范围为30～60cm。波磨的形成与高度直力集中有关。当磨耗轮的反向凸缘作用在曲线下股钢轨外侧时，轮轨间呈凸一凸接触状态，导致接触应力显著增加，塑性变形发生，波磨出现。
一般来说，控制侧磨与控制疲劳所采用的打磨方法是不同的，也就是说不可能采用一种打磨方法既达到控制侧磨又能控制疲劳。但对于波磨，情况则不同。通过特别的外形打磨可同时控制波磨和侧磨或疲劳。
总之，无论打磨原因如何，任何的打磨都会对去除疲劳表面材料有所帮助.另外，通过定期打磨来去除表面金属可能推迟钢轨剥离缺陷的发生.归纳起来，实施钢轨打磨主要可以取得以下效果：
.通过修复性打磨，消除钢轨波形磨耗等短波不平顺;提高行车平稳性和安全性;降低列车与线路的振动以延长各部件的使用寿命和降低行车产生的噪声;
.打磨除去因接触疲劳而产生的轨头表面疲劳裂纹、剥离等病害，延缓和控制轨面疲劳病害的发生与发展，延长钢轨的使用寿命;
.消除钢轨生产过程中的表面脱碳层、残余应力、表面粗糙及焊接接头不平顺等，控制钢轨磨损及疲劳等病害的产生与发展速率;
.不同的曲线半径、直线及运营条件下，通过不对称打磨将钢轨型面打磨成不同的目标型面，改善曲线地段轮轨的接触应力状态，防止轮轨接触高应力区和直线蛇形运动的出现，减少因轮轨不良接触造成的轨头塑性变形等病害，提高车辆的曲线通过能力。
四、钢轨打磨的意义
钢轨打磨已有较长的历史，从最初简单的“修复性打磨”发展到能控制各种缺陷的萌生、发展及轮轨相互作用力的预防性打磨。尤其是后一种方法，针对缺陷形成的机理进行外形打磨，取得了非常好的效果。如果将两种方法结合使用，可以达到更好的效果。
外形打磨对侧磨、疲劳和渡磨三类问题特别有效。对不同的问题采用不同的轨头外形打磨图式。尽管打磨只是许多线路养护维修方法之一，但却是非常重要的措施。缺乏打磨措施的钢轨寿命远低于打磨过的钢轨。由于钢轨是线路养护维修的重点，量大且病害多，从经济的角度看，延长钢轨的寿命意味着节约大量的资金，经济效益明显。
结论：在过去的几年里，轨道养护维修工作不得不正视以下因素：
.列车速度的不断提高;
.在些线路上铁路运量大幅度增长;
.货车轴重增加;
.运输的平均密度增加。
当行车速度和车辆荷载增加时，轨道踏面的平顺性和稳定性变的更加重要了。当钢轨出现不平顺时，单纯依靠捣鼓和拨道，已不足以改善线路质量。
通过对国内外钢轨打磨技术的全面了解，论述钢轨打磨的原理，适用范围，优点来提高我们对钢轨打磨技术的认识和重视程度，加大对钢轨打磨的技术、人力和资金的投入，来消灭诸如鱼鳞纹、表面剥落、顶面波浪磨耗、内侧侧磨、肥边等病害，延长钢轨使用寿命，确保行车安全，有效节约养护成本和工作量。
参考文献
雷晓燕.《钢轨打磨原理及其应用》.《铁道工程学报》，2000年3月第01期。
黄信基.《我国铁路钢轨维修作业的讨论》.《铁道勘测与设计》，2006年4月第06期。
金学松，杜星.《钢轨打磨技术研究进展》.《西南交通大学学报》，2010年2月第45卷第1期。
郭福安，张梅.《客运专线钢轨打磨的思考》.《中国铁路》，2008年3月第01期。
Alain Guidat.《预防性钢轨打磨的基本益处》.《上海铁道科技》，1997年第03期。
Peter Sroba.《钢轨缺陷预测与打磨控制》.《西铁科技》，2009年第03期。