钢轨磨耗管理办法
A.1项目部应对所管辖的曲线磨耗每季度监测一次，认真填好记录表，一式两份。每季末上交技术部门一份备案，项目部留一份存档。
A.2钢轨侧磨突然加剧应立即报技术部门，由技术部门确定监测周期。
A.3曲线侧磨应在上股用油漆标出监测点位，一条曲线一般情况不少于１０个监测点，即，缓和曲线不少于２个点，圆曲线不少于６个点，分布均匀。
A.4钢轨侧磨值差2mm达到轻伤标准时，应加设钢轨侧磨值临时点，每星期监测一次，填好记录表，及时上报技术部门。
A.5钢轨侧磨值达到轻伤标准时，要每隔三天监测一次，填好记录表，及时上报技术部门及线路公司生产调度室，并做好换轨备料工作。
A.6钢轨侧磨值达到重伤标准时，立即更换。
研究与探讨 1 概述 我国于20世纪80年代引入钢轨打磨技术，目前大部分铁路局配备了钢轨打磨列车，钢轨打磨技术逐渐成为一项基本的线路维护技术[1]。我国现代化钢轨打磨列车主要依靠进口，大型打磨设备及打磨工艺落后于铁路发达国家[2]。1989年，我国引进第一台钢轨打磨列车，在丰 沙线和石太线实施打磨作业，以消除钢轨波形磨耗[3]。自此开始了钢轨打磨列车应用技术研究，并取得了一些实际应用经验。然而，我国大型养路机械钢轨打磨列车的研发和制造还处于起步阶段，为了推进钢轨打磨列车的引进和国产化进程，中国北车股份有限公司签订了大型养路机械96头钢轨打磨列车技术转让协议及采购合同。2009年11月，中国北车股份有限公司与瑞士SPENO公司通过技术引进、联合设计、合作生产、国产化制造和联合调试等模式，研制了首列GMC96型钢轨打磨列车[4]。目前，该型钢轨打磨列车的国产化比例达到70%。但SPENO公司仅提供6种适用于钢轨直线段的打磨模式，对我国铁路运输状况复杂、密度大、客货混运，以及运输距离较长等实际情况，6种钢轨打磨模式难以满足需求。 基金项目：铁道部科技研究开发计划项目（2010G008-C）。 钢轨打磨量的分析计算 贾怀珍：北京铁路局北京大型养路机械运用检修段，工程师，北京，100070蔡永林：北京交通大学，副教授，北京，100044崔宁宁：北京交通大学，硕士研究生，北京，100044李建勇：北京交通大学，教授，北京，100044姚 迪：北京交通大学，硕士研究生，北京，100044 摘 要：以GMC96型钢轨打磨列车为研究对象，论述钢轨轨廓数据采集与处理。分析打磨前后钢轨轨廓数据，针对打磨接触点、打磨面积计算、单个打磨头的平均打磨量计算进行阐述，提出钢轨打磨量计算方法；分析多种钢轨打磨模式下其打磨量与影响因素间的关系，得到打磨量与打磨角度及压力的关系，为GMC96型钢轨打磨列车打磨模式编制提供参考。 关键词：钢轨打磨；打磨量；打磨模式；GMC96型钢轨打磨列车
钢轨轮廓（磨耗）测量仪 第一节供货范围、技术规格、参数与要求 一、供货需求一览表 序号名称规格型号单位数量交货时间 1 钢轨轮廓（磨耗）测量 仪 台 1 自接到中标通知书起1个月 二、技术要求 正常使用环境条件：周围环境温度：-30～40℃，海拔高度：0～1300m。 （一）钢轨轮廓（磨耗）测量仪 1.1结构性能及技术要求 1.1.1请卖方对钢轨轮廓（磨耗）测量仪的结构及性能按下列组成部分（但不限于此）进行详细描述。 （1）总体构造 （2）外界条件 1.1.2在上述结构性能描述中，要说明各组成部分的构成、规格、数量、功能、重量及工作原理。在说明各组成部分的构造功能时，要说明与竞争对手的产品相比有何特点或优点，与卖方过去的旧型设备相比有何改进；说明在制造过程中应用了什么新技术；说明重要零部件的材质。进行详细描述不限于此。 1.1.3技术要求 （1）适用于铁路钢轨和道岔廓形的高精度检测。 （2）适用于钢轨及道岔磨耗分析。 （3）适用于钢轨连续监测后，对磨耗趋势进行分析。 （4）适用于列车运行线路轮轨关系分析。 （5）适用于打磨车对钢轨的打磨指导。 （6）原装进口主机，为方便使用携带，传感器线内置，整套重量不大于1.5kg,中文操作界面及软件。 （7）现场检测时由笔记本电脑即测即绘出所测钢轨外形及垂磨、侧磨、总磨耗值。现场测量即实时出结果。 （8）仪器须自带陀螺仪，能在现场测量倾角,显示钢轨高低差，并能有效进行高低轨校核。（9）检测精度不低于：±0.011mm，重复性不低于：0.005mm。 （10）仪器能测量轨距，并显示肥边面积、打磨面积及磨耗面积。 （11）仪器可采集分析到轨头宽度、轨顶半径、垂直剩余量、水平剩余量、最大剩余量等参数，提供最全面的科学分析数据。 （12）软件可在所有电脑及win XP、win7、win8操作系统均可安装使用，无需加密狗，软
钢轨波型磨耗概述 1．钢轨波形磨耗的产生机理 钢轨波浪型磨耗(简为波磨)一般有三类：磨损性波磨、塑流性波磨和混合性波磨。轨头有明显的波浪型磨损痕迹，钢轨上呈显可见的波谷与波峰，但无明显磨损凹陷，属于磨损性波磨，也是最常见的一种波浪型磨耗。地铁中产生的主要就是这种磨损性波磨。 根据对波长特征的调查分析，认为磨损性波磨是由于轮对在通过曲线时，轮对扭曲共振导致交替的纵向力，从而在轮对与钢轨间发生纵向滑动而产生波磨。这不仅与轮对的重力角刚度特性有关，而且与曲线曲率及轮轨黏着状态有直接关系，主要是轮轨之间的粘滑振动导致内轨顶面的波磨。当车辆通过曲线半径较小的线路时，由于轮对冲角的改变，轮轨的纵向剪切力超过轮轨黏着极限，轮轨间发生纵向滑动，滑动处形成波谷；滑动后释放了积累的能量，使轮轨又处于黏着状态，轮轨磨损减轻，该处形成波峰。这种粘滑振动不断重复，形成了钢轨表面的波磨。 2．粘滑振动与钢轨波形磨耗的关系 若所有的车辆具有极好的一致性，且运行速度一致，则容易在所经过的曲线上，特别是在圆曲线上形成有规律的振动，这种振动往往使右侧轮子与内轨间发生大的滑动，当轮轨接触面的切向力足以破坏轨道顶面的金属材料时，或使其发生低周疲劳，则波磨就会产生。因此，在一定外界条件共同作用下的粘滑振动是地铁曲线波形磨耗发生的重要原因。任一个外界条件的消失，都能够使波磨消失。 3．波磨容易出现的位置 大量计算分析表明，该粘滑振动的发生规律与现场出现的波磨发生规律相吻合，即这种振动容易出现在曲线内轨的圆曲线上，容易出现在曲线半径较小的区段，容易出现在轮轨粘着条件较好的地下洞内的轨道上，容易出现在轨道刚度较大的整体道床上。 4．钢轨波型磨耗的影响因素（影响粘滑振动的因素） （1）影响粘滑振动的首要因素是蠕滑率和蠕滑力之间的负梯度特性，对粘滑振动形成与否有着决定性作用。 （2）蠕滑力饱和后负斜率不同，可能产生轮对的粘滑振动的频率也不同。蠕滑力饱和后如无下降，无论其他条件如何，均不会发生粘滑振动。 （3）轨道的横向刚度和轮对的扭转和弯曲刚度，轨道的刚度低到一定程度就会使耦合振动消失。调查也发现采用木枕的道岔上没有这种波磨，而整体道床的道岔上有严重的波磨。同样轮对扭转和弯曲刚度的减小也会使耦合振动消失。
铁道行业职业技能鉴定 铁路线路工高级工操作技能考核 准备通知单 试题名称：测量高速铁路曲线钢轨磨耗（无砟轨道） 考核时间：60 min 一、鉴定站准备 1.材料准备 记录用表格。 2.设备设施准备 曲线钢轨磨耗地段100 m线路。 3.工、量、刃、卡具准备 钢轨轮廓仪（台）。 4.考场准备 考试需要在天窗时间内进行，考场要有充足的照明。作业用头灯每人配备一个。 二、考生准备 考生自带劳动保护用品、笔。
铁路线路工高级工操作技能考核试卷 试题名称：测量高速铁路曲线钢轨磨耗（无砟轨道） 一、技术要求 1.能够正确组装仪器，并通过调试使仪器能够正常使用。 2.能够利用仪器检测钢轨的磨耗量。 3.根据检测结果判断钢轨伤损级别，并制定相应的处理方案。 4.作业完毕，整理仪器。 二、考核要求 曲线地段钢轨每10 m各测一处上下股垂磨、侧磨、45度磨耗、总磨耗。 三、考核时限 1.准备时间：0 min。 2.正式操作时间：60 min。 3.计时从考生得到允许作业的命令之时开始，到考生汇报作业完毕之时结束。 4.在规定时间内全部完成，不加分，也不扣分。每超时1 min，从总分扣2分，总超时5 min停止作业。 四、考核评分 考评人数：3人。 评分要点：1.组装仪器的方法正确。2.检测结果及轻重伤钢轨的标记准确。3.提出处理意见。 评分程序：1.作业过程。2.作业质量。 评分规则：1.各项配分扣完为止，不出现负分。2.考评员各自打分，取平均值为总分。 五、否定项 1.未认真执行上下道规定（如未清点工具、材料）。 2.作业中发生磕手碰脚等人身伤害事故。 3.作业完毕工料具发生遗失。
铁路职业技能鉴定参考丛书2008版之 钢轨探伤工 (第五部分高级技师) 一、填空题 1.TB/T 2340-2000标准规定，测定钢轨超声波探伤仪70°探头通道的灵敏度余量应在WGT-3 试块上进行。 2.TB/T 2340-2000标准规定，钢轨超声波探伤仪的阻塞范围不大于20mm 。 3.TB/T 2340-2000标准规定，GTS-60型试块主要用于缺陷检出能力的试验。 4.为了使进入工件的波形转换为横波，除选择适当的入射角外，楔块的纵波声速还要比工件的横波声速小。 5.在钢轨超声波探伤中，凡发现接头有可疑波形，而探伤人员又无法拆检的应通知养路工区拆检或监视。 6.在超声波探伤中，从各个方向都能探测到的缺陷是体积形缺陷。 7.在数字电路中三端或门的逻辑表达式为F＝A＋B＋C 。 8.使用70°探头探测钢轨轨头核伤，若只有二次反射波说明核伤的倾斜方向与声波的入射方向一致 。 9.钢轨探伤中，为了及时发现较小的螺孔裂纹应将37°探头灵敏度尽量提高。 10.钢轨探伤探头内加装的调谐线圈，其主要作用是使探头的谐振频率与仪器电脉冲激励频率相匹配。 11.聚焦探头的焦距相对于其不聚焦的探头一定是小于近场区长度。 12.铁运(2006)200号文件规定，新购置的探头必须由铁路局组织测试，合格后方可使用。 13.超声波探伤仪的接收电路主要由衰减电路、接收放大器、检波器、抑制电路、视频放大器等电路组成。 14.用示波器测得的信号周期为T＝8ms，则频率为125Hz 。 15.大型钢轨探伤车的显示方式是A型显示和B型显示。 16.大型钢轨探伤车目前的探伤速度最高为60km 。 17.在射线探伤中，影响缺陷检测的因素很多，除了X射线胶片和增感屏的特性、散射线对射线照相的影响外，还有几何不清晰度、固有不清晰度、曝光条件、射线的入射方向及透照厚度差等。 18.在铸件射线探伤中，照相上呈比较模糊的树枝状分布的黑色花纹一般是疏松缺陷。 19.磁粉探伤的方法可分为连续法和剩磁法。 20.磁粉探伤中，裂纹所产生的磁痕特征为中间较粗两端尖细、堆积陡峭清晰、外形呈弯曲状。 21.渗透液是渗透法探伤的主要器材，按探伤方法不同主要由渗透液、乳化剂、清洗液和显像剂组成。 22.A型超声波探伤仪电路中的扫描闸门发生器、锯齿波发生器、锯齿波放大器统称为扫描电路。
小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施 小半径曲线的换轨周期，主要由上股钢轨的侧面磨耗和波形磨耗来控制。我国铁路行业小半径曲线上的钢轨有98％是由于侧面磨耗超限而报废的。对于小半径曲线上的钢轨而言，轮轨的磨耗和损伤十分严重，具体表现在曲线上股钢轨侧磨加剧，导致几何形状发生改变，有效截面减小，影响运营安全。因此，必须在钢轨磨损达到一定限度时就更换钢轨，以保证列车的运营安全。严重的钢轨侧面磨耗减少了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费大量的资金，而且还干扰运营任务的完成。因此，延长钢轨使用寿命对解决轨道交通因钢轨磨耗而出现报废的问题具有积极意义。 1 曲线钢轨磨损机理 钢轨磨耗主要有垂直磨耗、侧面磨耗、鞍型磨耗和波形磨耗（简称波磨）等。其中影响最大的是钢轨的侧面磨耗和波形磨耗，下面就这两种磨耗机理进行简单阐述。 1.1 波磨机理 波形磨耗是指钢轨使用后钢轨顶面出现的波形不均匀磨耗。按其波长分为短波（波纹形磨耗）和长波（波浪形磨耗）两种。据研究，钢轨波形磨损形成的充要条件是轮轨接触点上的法向力和切向力联合作用结果，使旧钢轨轨头内产生2～7mm深的塑性区，并且在纵向负蠕滑率作用下，塑性区向上向前产生碾压变形基础单波，同时踏面经过不均匀磨耗和压宽，由单波发展成多波，从而导致波形磨损的发生和发展。在轮轨系统中，影响钢轨波磨形成的因素很多，大致分为两类：一是轮对的扭转粘滑振动的强度，它决定了是否会形成钢轨波磨；二是在车辆运行条件下，钢轨波磨是否会进一步发展，是加速还是减缓波磨的发展，则取决于轨道弹性和阻尼、机车车辆及其走形部构造特性、曲线半径、轮轨间粘着系数及轮轨蠕滑力特性曲线、轨道不平顺等因素(见图1)。 图１波磨示意图
城市轨道交通钢轨波纹磨耗成因的探讨Discussion on the Cause of Rail Corrugation in Urban Rail Transit 1 引言 随着我国城市轨道交通建设的飞速发展，城市轨道交通已逐步成为城市中振动及噪声的主要污染源。由于轨道结构是振动传播的重要环节，因此环境影响评价中对于振动及噪声超标的敏感点，一般均要求在轨道结构上采取减振措施，以谋求线路开通后周边建筑物的振动及噪声满足要求。 在各类减振轨道结构中，扣件减振是最经济、最方便施工、最便于养护维修及更换的减振措施，国内外城市轨道交通中均有采用。然而在对我国新开通的城市轨道交通线路调研中，发现采用减振扣件的一些区段出现了类似高铁线路上的钢轨波纹磨耗问题（以下称为钢轨异常波磨问题），波长为60mm 左右，并伴随有轮轨啸叫声。城市轨道交通中因减振带来的异常波磨问题已逐渐成为当前轨道结构领域亟待解决的问题及研究热点。 2 钢轨波纹磨耗的定性分析 为全面掌握北京地铁钢轨异常波磨的情况及分布规律，课题组对钢轨波磨情况进行了系统、深入调研，并对发生波磨地段的长度、波磨特征、里程、车辆速度、线路条件、减振扣件类型等进行了详细统计，整理了详实的基础数据资料，并在此基础上对波磨的分布规律进行深入的总结分析[1]。 2.1 异常波磨的主要特点及定性分析 纵观国内外钢轨波磨成因的理论，大体分为动力类成因和非动力类成因两大类，动力类成因指钢轨波磨是轮轨系统动力作用的结果，非动力类成因主要从钢轨材质、冶炼、加工工艺等方面解释波磨的成因。 对于五号线钢轨异常波磨的成因，主要就以下几方面的特点进行定性分析,见表1。 此外，对于扣件刚度对波磨的影响问题，从既有文献来看，一般认为降低轨道刚度对于减缓波磨有利[5，6]，但地铁工程的实践表明，扣件刚度的降低虽增加了轨道弹性，但反而更易引起钢轨波磨。扣件刚度对波磨的影响，有以下几方面。 一方面，扣件刚度的降低使得轨道变形加大，轮轨接触面积随着增大，因此轮轨接触应力有所降低，有利于减缓钢轨波磨； 另一方面，扣件刚度的降低将导致在动荷载作用下钢轨更易发生弯曲振动，故易导致钢轨异常波磨产生； 再者，为降低扣件刚度，需对垫板的材料配方、几何参数等进行设计，刚度调整的同时将使得扣件系统的阻尼特性发生改变。相关测试结果表明，扣件刚度的降低可能导致其高频下的阻尼值降低较多，导致轮轨接触界面振动加剧，加速异常波磨的产生[1]。这可能是目前已开通线路上各种减振扣件地段的波磨程度差异较大的主要原因之一。 因此，扣件刚度调整是否会导致波磨的产生是各种因素综合作用的结果，不能仅从扣件刚度的大小直接判定是否易导致钢轨异常波磨产生。 3 动力仿真分析 在以上定性分析的基础上，通过建立车辆/轨道系统动力仿真模型，从轮轨垂向振动理论的角度，通过对轮轨系统的随机响应振动特性进行动力仿真计算，以对钢轨异常波磨的成因进行理论分析。 目前在诸多钢轨波磨成因理论中，轮轨垂向振动理论认为轮轨接触频率与钢轨波磨有直接关系[5]。因此动力仿真分析主要通过计算能反映轮轨相互作用状况的轮对加速度频谱特性来评估轮轨接触作用与钢轨波磨形成的相互关系问题。影响因素主要考虑扣件刚度、扣件阻尼及车辆速度。 仿真分析中车辆采用B型车，轨道不平顺采用随机不平顺激扰，钢轨为60kg/m钢轨。车辆速度除有特别说明之外均为70km/h。 3.1.1扣件刚度的影响 摘要本文在对北京地铁部分线路钢轨波纹磨耗问题进行系统调研及定性分析的基础上，通过建立车轨动力仿真模型，对扣件刚度、阻尼及车速与钢轨波纹磨耗的关系进行了动力仿真分析，并提出相关建议，为既有线整治及新线预防提供参考。 关键词城市轨道交通钢轨波纹磨耗成因分析动力学 Abstract: This paper has made a dynamic simulation analysis based on the corrugation problem in some metro lines to make a system research and analysis, through establishing vehicle rail dynamic simulation model to analysis faster stiffness, damping and relation between train velocity and rail corrugation to propose advices for the references of the existing metro line and new construction line. Keywords: Urban Rail Transit; Rail Corrugation; Cause Analysis; Dynamics
中华人民共和国铁道部部标准 TB 2097-89 钢轨允许磨耗限度 1 主题内容与适用范围 本标准规定了钢轨的垂直磨耗、侧面磨耗及波形磨耗的允许限度。 本标准适用于38、43、50及60kg/m国产与非国产钢轨。 2 总则 2.1 钢轨磨耗超限是钢轨伤损的一种类型。钢轨磨耗量由总磨耗、垂直磨耗与侧面磨耗表征。总磨耗表示由于磨耗而使钢轨头部断面积减少的程度。 总磨耗=垂直磨耗＋侧面磨耗。 2.2 本标准是划分因磨耗而造成的钢轨轻、重伤的依据。磨耗达到重伤限度的钢轨应立即更换，不得再使用于本等级线路上；磨耗轻伤钢轨应注意观察其磨耗的发展趋势及其他类型伤损的相伴发生。 钢轨产生波形磨耗时应及时打磨，波形磨耗钢轨达到允许限值时应立即更换。 2.3 根据下列原则制定钢轨允许磨耗限度； 2.3.1 钢轨磨耗达到允许限度时尚能保证钢轨具有足够的强度与抗弯性能。 2.3.2 钢轨达到允许磨耗限度时机车车辆轮缘在最不利情况下不致接触到接头夹板。 2.3.3 波磨钢轨的波谷深度达到允许限度时不致引起轨道部件的损伤及养护工作量的急剧增加。 3 钢轨允许磨耗限度 3.1 各类钢轨磨耗量达到表1所列数值之一者即为轻伤钢轨。 中华人民共和国铁道部1989-09-01批准 1990-05-01实施
1 TB 2097-89 3.2各类钢轨磨耗量达到表2所列数值之一者即为重伤钢轨。 3.3 波形磨耗分为波纹磨耗与波浪磨耗两种。根据波形磨耗的类型，波谷深度的允许限度值见表3。 注：波纹磨耗波长为30～80mm，波长大于80mm时为波浪磨耗。 4 钢轨磨耗的测量 4.1 钢轨磨耗量测以标准断面为基准。 4.2 垂直磨耗在钢轨垂直中心线处量测。侧面磨耗在钢轨轨顶下14mm处量测，见图1。波形磨耗量测波谷深度。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/178767589.html, 高速铁路钢轨磨耗的分析研究 作者：于家敏 来源：《科学与财富》2020年第02期 摘要：高速铁路列车轴重轻，速度快，钢轨的磨耗有其自身的特点，本文作者通过对全国主要著名的几条高速铁路钢轨磨耗情况的长期跟踪观测，重点分析与总结了高速铁路钢轨的磨耗特点。通过结果表明：高速铁路直线段钢轨的垂直磨耗量与磨耗速度相对比较小，而小半径曲线地段钢轨的侧面磨耗严重，已影响到钢轨的使用寿命。建议在小半径曲线地段使用在线热处理钢轨，同时进行钢轨润滑，以减少钢轨磨耗。 关键词：高速铁路;钢轨;垂直磨耗;侧面磨耗 引言钢轨磨耗是影响钢轨使用寿命的重要因素，按照磨耗的部位的不同，钢轨磨耗分为垂直磨耗与侧面磨耗，其中垂直磨耗在钢轨轨顶面宽三分之一处，距标准工作边测量，侧面磨耗在钢轨踏面，按标准断面下的16毫米处测量。目前，普通速度的钢轨的垂直磨耗，侧面磨耗重伤标准分别是11毫米与19毫米，高速铁路钢轨的垂直磨耗，侧面磨耗重伤标准分别是10毫米和12毫米。直线段钢轨的磨耗以垂直磨耗为主，而曲线段钢轨上股以侧面磨耗为主，下股以垂直磨耗为主。 高速铁路列车轴重轻，速度快，钢轨的磨耗有其自身的特征。我国高速铁路钢轨磨耗虽然己经开展了一些研究。但由于我国高速铁路尚处于运营初期，高速铁路钢轨的磨耗特征及规律还需要持续的跟踪研究。本文通过对我国高速铁路钢轨磨耗情况的长期跟踪测量，分析总结了高速铁路钢轨磨耗的一些规律及特点。研究结果表明：尖轨和基本轨磨耗发展呈现逐渐收敛的趋势;基本轨垂向磨耗在轮载过渡区前后较大，在轮载过渡区相对较小，直尖轨垂向磨耗比曲尖轨更严重;曲尖轨侧向磨耗明显大于直尖轨，在轮载过渡区前侧向磨耗较小，轮载过渡区侧向磨耗明显，基本轨侧向磨耗主要集中在尖轨前端及岔前区域，直基本轨侧向磨耗比曲基本轨更严重。试验结果可为磨耗仿真研究提供试验验证，同时可为高速道岔的养护维修提供科学指导。 一.磨耗的跟踪观测情况 从2008年我国第一条高速铁路开通以来，开始对多条高速铁路钢轨的磨耗情况进行了长期的跟踪观测，测点布置及观测时间。利用轨头廊形测量仪对钢轨测点测量了轨头外形，然后利用软件计算出钢轨的垂直磨耗和侧向磨耗。 二.磨耗的分析与结果 1.直线段钢轨外形与磨耗情况
2010年9月第36卷第9期北京航空航天大学学报J o u r n a l o f B e i j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s S e p t e m b e r 2010 V o l .36 N o .9 收稿日期:2009-07-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50727502,60804060);铁道部科技研究开发计划资助项目(2008G 020-C ) 作者简介:孙军华(1975-),男,湖北荆门人,副教授,s j h @b u a a .e d u .c n . 基于结构光视觉的钢轨磨耗测量方法 孙军华 王伟华 刘 震 张广军 (北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191) 摘 要:分析了基于结构光视觉的钢轨磨耗测量原理,提出一种钢轨磨耗车载动态测量方法.结构光视觉传感器安装在列车底部,测量钢轨内侧横断面轮廓.以钢轨轨腰轮廓作为测量基准,利用最近点迭代(I C P ,I t e r a t i v e C l o s e s t P o i n t )算法确定光平面测量坐标系到设计 坐标系的旋转矩阵和平移向量,将测量轮廓与设计轮廓对齐,在此基础上计算磨耗值.与已有的方法相比,该方法无需单独设置用于基准测量的视觉传感器,采用同一传感器实现了基准测量和磨耗测量,有效降低了系统成本,操作性强,且无需进行多传感器的全局校准,保证了测量精度.实验结果表明:该钢轨磨耗测量方法具有较好的重复性精度. 关 键 词:钢轨磨耗;结构光;基准对齐;最近点迭代匹配中图分类号:T N 247 文献标识码:A 文章编号:1001-5965(2010)09-1026-04 R a i l w e a r m e a s u r e m e n t m e t h o d b a s e d o n s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o n S u n J u n h u a W a n g W e i h u a L i u Z h e n Z h a n g G u a n g j u n (S c h o o l o f I n s t r u m e n t S c i e n c ea n dO p t o -e l e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,B e i j i n gU n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,B e i j i n g 100191,C h i n a ) A b s t r a c t :T h e p r i n c i p l e o f r a i l w e a r m e a s u r e m e n t b a s e d o n s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o n w a s a n a l y z e d .Am e t h -o d f o r d y n a m i c a l l y m e a s u r i n g r a i l w e a r s i nv e h i c l e -m o u n t e dw a s p r o p o s e d .T h e s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o ns e n s o r w a s i n s t a l l e d a t t h e b o t t o m o f t h e t r a i n ,a n d t h e s e c t i o n p r o f i l e o f t h e r a i l w a s m e a s u r e d .T a k i n g r a i l w a i s t a s m e a s u r e m e n t b e n c h m a r k ,t h e r o t a t i o nm a t r i x a n dt r a n s l a t i o n v e c t o r b e t w e e n l i g h t -p l a n e c o o r d i n a t e f r a m e a n d d e s i g n e d c o o r d i n a t e f r a m e w e r e e s t i m a t e d b y i t e r a t i v e c l o s e s t p o i n t (I C P )a l g o r i t h m ,t h e n ,t h e r a i l w a i s t p r o -f i l e w a s r e g i s t e r e d t o d e s i g n e d p r o f i l e ,b a s e d o n w h i c h t h e r a i l w e a r s w e r e c a l c u l a t e d .C o m p a r e d w i t h p r e v i o u s m e t h o d s ,t h e p r o p o s e d m e t h o d d o e s n o t n e e d a s p e c i a l l y v i s i o n s e n s o r t o m e a s u r e t h e b e n c h m a r k . B e n c h m a r k m e a s u r e m e n t a n d w e a r m e a s u r e m e n t a r e a c h i e v e dw i t h o n e s a m e v i s i o n s e n s o r .S y s t e m c o s t i s e f f e c t i v e l y r e -d u c e d ,a n d i t i s o p e r a b l e .M e a s u r e m e n t a c c u r a c y i s a l s o g u a r a n t e e d d u e t o n o n e e d o f g l o b a l c a l i b r a t i o no f m u l t i -s e n s o r .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e r e p e a t a b i l i t y p r e c i s i o n o f t h e m e t h o d i s h i g h . K e y w o r d s :r a i l w e a r ;s t r u c t u r e d -l i g h t ;b e n c h m a r k a l i g n m e n t ;i t e r a t i v e c l o s e s t p o i n t 钢轨磨耗检测是铁路安全运营的重要保证,对于制定合理的铁路运输计划和降低维护成本非常重要 [1-2] .长期以来,对钢轨磨耗的检测都是由 人工采用专用卡尺抽样检测,这种方式效率低下, 无法实现动态测量,且耗费大量人力物力,在测量中不可避免地引入了测量者的人为因素,影响了测量的精度和可靠性. 目前,随着机器视觉测量技术的发展与日臻 成熟,基于结构光视觉的钢轨磨耗测量已受到广泛的重视.磨耗的测量均需选取有效的测量基准,将视觉传感器测量得到的钢轨轮廓与标准设计轮廓对齐,然后根据磨耗定义计算磨耗值.文献[3] 选取钢轨头部未被磨损的一侧作基准,采用一种基于近景摄影测量中的二维直接线性解析纠正方法,通过坐标变换实现左右轮廓图像的对准.该方法光条不易受遮挡,便于在线处理.但需要两个视 DOI :10.13700/j .bh .1001-5965.2010.09.023
钢轨打磨问题浅析 摘要：通过对国内外钢轨打磨问题的研究，从钢轨打磨原理着手，分析了目前钢轨打磨过程中存在的问题，提出了相应的效果评价指标，从而能够提高钢轨的使用寿命，进一步的降低经济成本。关键词：钢轨打磨评价指标使用寿命 1 引言 近年来随着我国高速铁路以及重载铁路的发展，钢轨伤损这种情况已逐渐明显的加重，尤其是钢轨的滚动接触疲劳伤损。钢轨伤损不仅影响行车品质，甚至可能导致断轨，严重影响行车的稳定性和安全。因此，提高铁路钢轨使用寿命，已成为目前急需解决的问题。钢轨打磨线路养护维修中的一种重要方法，在国外已得到广泛的应用能够有效得提高铁路钢轨使用寿命。 钢轨打磨是用来提高钢轨寿命和使用性能的一种手段，经过大量实践和理论研究，都印证了这种措施的实用性和可靠性。在技术层面，钢轨打磨主要用来消除钢轨的波形磨耗以及接触疲劳等因素对钢轨寿命的负面影响。同时，钢轨打磨还依赖于高品质材料和一些新进的润滑措施。通过这些手段，可以大量地减少上述的负面影响。自上世纪30年代起，国外的铁路检测部门将打磨方法运用到消除钢轨表面的波纹、磨耗以及剥落等类型的轨头病害。早期，钢轨打磨是通过人工操作，后期逐步发展了新的打磨设备，出现了大型钢轨打磨车。目前国内大部分铁路局已配备系列的钢轨、道岔打磨
列车，目前我国轨道方面钢轨打磨的任务主要是消除钢轨塑性流变和波形磨耗，针对线路的曲线部分和直线部分的打磨手段也基本类似。北京、上海、广州等城市地铁工程也将钢轨打磨车采取为线路养护维修过程中的必备大型维护车辆，钢轨打磨技术已然成为一项关键的线路维护技术。 随着钢轨打磨技术和线路维护技术的发展，现在钢轨打磨已经从“修复性打磨（表面打磨）”开始向“预防性打磨（外形打磨）”转变。修复性打磨是在线路运营时，根据钢轨波浪磨耗或接触疲劳伤损的严重程度，打磨清除钢轨表面所产生的缺陷；预防性打磨是预防性打磨是指对钢轨进行特定廓形的打磨，周期性的打磨少量金属，避免缺陷的产生，减少病害的发生，控制病害的发展，这样能最大限度的延长钢轨使用寿命，改善轮轨接触状况，减小轮轨摩擦，降低轮轨噪声和车辆轮对损伤情况。 2 分析钢轨打磨原理 钢轨打磨的基本原理是把钢轨轮廓打磨成利于延长钢轨寿命的 形状，改变轮轨横向耦合轮廓的接触面，提高轮轨接触纵向平顺性，使轮轨接触应力最小化以减小磨损。预防性打磨主要从三个方面来控制：控制侧磨，控制疲劳和控制波磨。 修复性打磨与预防性打磨主要作用都是提高钢轨使用性能和延 长使用寿命。一般来说，钢轨打磨不但可以达到控制侧磨、疲劳、波磨、降低竖向冲击力的作用，还可以延长钢轨寿命。结合优质材
Optoelectronics 光电子, 2016, 6(3), 121-125 Published Online September 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/178767589.html,/journal/oe https://www.doczj.com/doc/178767589.html,/10.12677/oe.2016.63017 文章引用: 金铭, 张秀峰. 基于PSD 的钢轨磨耗自动检测装置的开发[J]. 光电子, 2016, 6(3): 121-125. Development of Automatic Measurement Device of Steel Rail Abrasion Based on PSD Ming Jin, Xiufeng Zhang * College of Electromechanical Engineering, Dalian Nationalities University (DLNU), Dalian Liaoning Received: Aug. 26th , 2016; accepted: Sep. 13th , 2016; published: Sep. 16th , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/178767589.html,/licenses/by/4.0/ Abstract In order to meet the actual demand, a new detection method of steel rail abrasion based on PSD (Position Sensitive Device) is proposed after research current characteristics and methods of steel rail abrasion detecting equipment at home and abroad. Developed detecting device uses photoe-lectric detector, microprocessor and data analysis. Finally, the paper has carried on the experi-ment and analyzed the results; throughout the experiment, it can conduct the detector with high speed and accurate data and reliable performance. The developed device is portable and accurate detector with human machine conversation function. It improved many disadvantages of hodier-nal detectors, such as low-efficiency, big size, unwieldy mass. Keywords Rail Abrasion, PSD, Microprocessor, Measurement Device 基于PSD 的钢轨磨耗自动检测装置的开发 金 铭，张秀峰* 大连民族大学机电工程学院，辽宁 大连 收稿日期：2016年8月26日；录用日期：2016年9月13日；发布日期：2016年9月16日 Open Access * 通讯作者。
钢轨打磨概述及提高打磨质量 随着铁路高速重载趋势的发展，钢轨的波形磨耗和因接触疲劳而产生片状剥落、开裂等病害呈上升趋势。钢轨打磨作为解决钢轨表面缺陷、控制轮轨接触位置和控制钢轨外形的手段，应用越来越广泛。不管是对于除去钢轨表面缺陷还是保持钢轨合适的外形轮廓、保证行车稳定性来说，钢轨打磨都是经济和实用的技术。首先对线路常见的钢轨病害做了分类说明，并针对各种病害产生的原因，危害做了分析，指出了钢轨打磨的重要性。接着以广铁集团使用的PGM-96C型钢轨打磨13241#列车的打磨作业为例作了简要介绍，从打磨方法、打磨工艺等方面进行了分析，并从一次切削量、打磨速度、打磨遍数、打磨功率、磨头水平横移量及偏转角度等方面来研究如何提高钢轨打磨作业的质量。 标签：钢轨病害；钢轨打磨重要性；打磨方法；打磨工艺 0 引言 随着我国铁路提速，高速、重载线路的发展，钢轨的接触疲劳伤损现象越来越普遍且日趋严重。这些伤损的大量出现，影响了列车的行车安全，有时还会造成钢轨断裂，列车脱轨等重大事故，危害极大。分析钢轨的接触疲劳伤损类型和伤损原因，找出防治措施，对于我国铁路事业的发展具有十分重要的意义。 1 钢轨主要病害分析 1.1 钢轨的纵向变形 钢轨的纵向变形表现为周期性的波浪磨耗。 （1）波长非常短（波长30～100mm）“极短周期波形”的变形多发生于铁路直线部份。在160公里/小时速度下的运行线路，铁轨的不规则冲击所成形。 图 1 极短波距波形（30～100mm）（2）短波长（波长100～300mm）变形常在发生在铁路的曲线区段，通常发生于短轨一侧的轨道。它可以解释为：转弯时固定在车轴上的两个车轮所碾过的长度不一样所造成的。 图 2 短波距波形（100～300mm）（3）长波（波长300～1000mm）变形通常是由铁路上只有单一型号的车辆运行所造成的。 图 3 长波距波形（300～1000mm）（4）较长波（波长1000～2500mm）的变形也许与铁轨的制造工艺有关。 （5）实际上，会几种波长的变形，经常会同时出现在钢轨同一部位。 我单位所使用的PGM-48型DM01、DM02车磨石直径为254mm，故在打磨
曲线钢轨侧磨的原因及预防措施 我于2010年12月至2011年2月，对牡丹江工务段管辖滨绥线381km+900m-583km +000m 曲线共计215条，和83km的直线。进行了关于钢轨侧磨的调查。对曲线钢轨侧磨的有了新的认识，对曲线钢轨侧磨的影响因素进行了进一步的探索。对钢轨侧磨指标进行了系统分析。掌握了曲线钢轨侧磨的变化规律。制定了预防措施。 一、调研目的： 1、熟练掌握测量钢轨侧磨的方法。 2、通过直线与曲线的侧磨对比来分析同等条件下磨耗的比例。 3、对曲线侧磨提出综合整治或预防措施 二、调研方法： 1、对钢轨侧磨进行实地测量。 2、与技术员和工长进行实地测量，对数据进行认真分析。 3、把数据综合整理、对比。 4、查阅有关的钢轨台账。 三、调研内容及过程： （一）概述 我国地域辽阔，地形复杂，山区、丘陵地区占很大比例。特别是山区，曲线铁路占有很大的比例，而在山区大坡道铁路小半径曲线上，钢轨的侧向磨耗就更为严重。这些地段，小半径曲线的换轨周期，完全由上股钢轨的侧磨来控制。根据调查资料，我国小半径曲线上的钢轨有98%是由于侧面磨耗超限而报废的。严重的钢轨侧面磨耗削弱了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费大量的资金，而且还干扰运输任务的完成。因此减缓小半径曲线钢轨侧面磨耗的速率，从而延长钢轨使用寿命对于我国铁路具有重大的意义。 曲线是轨道结构强度中的薄弱环节。当机车、车辆进入曲线后，车体受机车牵引随惯性向前运行，轨道迫使机车、车辆转弯，这样势必形成车轮冲击轨道，造成轨道变形，轨道和车轮同时受到磨耗。当离心力和向心力得不到平衡而造成的内外轨偏载时，更加剧钢轨的磨耗。因此如何减缓曲线上的钢轨的磨耗，延长其使用寿命，降低维修成本，保证行车安全，成为工务工作的一项重要内容。 牡丹江工务段管辖滨绥线381km+900m-583km +000m，地处山区，线路基础大部分还是日、俄时期修建的，线路设计标准低，大多顺山铺设。曲线多、半径小、坡度大。形成线路条件、质量先天不足。该段线路共有曲线215条、延长132.65km，其中半径在650m以下的曲线有139条/80.82km，半径在350m以下的曲线有42条/12.53km，最小半径240m，最大坡度15‰。曲线上股钢轨的使用寿命一般为24～36月，按先用钢轨50kg/m钢轨计算成本投资每公里约60万元，仅小半径曲线每年需要更换钢轨12km，钢轨费用投入约660万元。 随着使用内燃以来、列车的运行速度、机车车辆轴重、行车密度都大大提高，使得轨道各部件的受力增加，曲线钢轨的侧磨成为一个比较突出的矛盾。据调查统计，宾绥线R ≤350m的曲线上，钢轨平均寿命为1～2年，最短的仅为7～8个月。我段管内的山区铁路，在半径R≤600m的曲线上，钢轨的平均寿命仅为2～3年。2007年又开行了重载货物列车。半径＜600m的曲线外股钢轨侧磨加剧，这样不仅给养护维修带来许多工作，而且大大增加
波浪磨耗测量简介 随着我国大提速和高速铁路的发展，线路状态对列车运行的影响，越来越集中在两个方面：长波长不平顺影响列车运行的舒适度；而短波不平顺，对列车走行部分的影响更为严重。钢轨波浪磨耗，表面擦伤是钢轨短波不平顺的主要表现。严重时，不但加剧车辆走行部的振动，影响行车安全，列车的这种响应，反过来加剧线路状态的恶化。。。 因此，今后钢轨波浪磨耗，表面擦伤等的检测应该随着铁路的高速化更加引起重视。 这里主要介绍波磨检测的新技术。 既然波浪磨耗属于轨道的短波不平顺，前面，介绍高低测量的一些基本问题都适用。首先要解决的问题也是测量基准问题。因此，可以分成两大类，即惯性基准和弦测法。利用轴箱加速度计测量波磨国内外都有大量的研究和论述，这里不再重复。下面介绍一下在最近引进的轨检车中，采用的以弦测法为基础的波磨测量技术。 一概述： 最近引进的轨检技术，波磨测量其中之一是：意大利Tecnogamma 公司的波磨检测装置。以往的波磨测量装置不同，采用弦测法和激光位移测量来实现。现安装于检测中心200公里/小时的轨检车上。 二弦测法 钢轨波浪磨耗检测利用弦测法原理来实现。本系统用三个光电位移计，构成三点不等弦的测量。 : 波磨检测系统的弦测法. 1 第一测量点; 2 第二测量点; 3 第三测量点. 为了在波长从30 mm 到3000 mm 的测量范围内得到最优化的波长测量效果，三个测量点
按照传递函数以一定的距离排列。 具体为: - 第一到第二测量点的距离为19 mm, 称为弦。 - 第一到第三测量点的距离为250 mm，为基准。 用三个光电位移计，构成三点不等弦的测量传感器安装在转向架上，这样系统本身只受第一系弹簧悬挂的影响。这种安装可以在横向和垂直方向得到最好的检测效果。 检测系统可以在波长从10mm 到3000mm 的范围内检测波磨，下图是其传递函数。 短波和中波长的传递函数 三光电位移计： 光电位移计是采用三角测量原理实现的。与钢轨没有任何机械接触，也无需机械定位系统。由线激光束与高速面阵摄像机组成。(如图所示)。