1 概述
目前，我国普速铁路钢轨的服役状况愈发复杂，部分区段钢轨表面磨损、疲劳破坏、擦伤等极为严重，这些伤损直接影响钢轨使用寿命。评估钢轨状态，掌握钢轨薄弱点，有针对性地进行钢轨打磨维修，对提高服役钢轨整体状态，确保铁路运输安全有着重要意义。
目前，钢轨状态评估已有较大的突破。贺延芳、赵立强、马天鸽等人采用频域分析、小波分析和希尔伯特-黄变换，识别钢轨波磨等病害；崔瀚钰、李耀东、于莉等人采用多种接触或非接触式测量仪器，测量钢轨磨耗；李闯等人调查全路高铁线路服役钢轨状态，并研究了钢轨病害产生的原因和整治对策，同时提出定期检测钢轨廓形建议。田常海等人以中国铁路上海局集团有限公司（以下简称“上海局”）京沪线下行K862+892—K917+500为研究对象，通过对比分析通过总质量和钢轨重伤情况，发现1000Mt换轨周期能满足运营需求，对换轨周期给出突破性建议。但目前用于评估钢轨状态的指标较为单一，实际钢轨打磨维修时仍需参考钢轨通过总质量、钢轨廓形、光带、打磨履历、肥边、疲劳裂纹等多项指标。只有综合评价钢轨多项指标，确定钢轨状态，才能更有效指导钢轨打磨维修作业。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
钢轨打磨是重要的钢轨维修手段，旨在解决钢轨表面病害，优化钢轨廓形，改善轮轨接触关系，延长钢轨使用寿命。目前，我国铁路运营里程达到16万km，每年钢轨打磨量约为4万km~5万km。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
普速铁路钢轨打磨以“周期性”为主，即依据钢轨打磨维修周期指导打磨计划编排，根据打磨计划，确定打磨范围后再进行钢轨状态调查、方案设计和打磨作业。同时，主要基于经验判断钢轨状态。经验不同，判断结果会存在较大差异。打磨计划的安排还受较大主观因素影响，导致打磨计划安排不尽合理。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
随着国内高速铁路的快速发展和钢轨廓形打磨理念的深入，对高速铁路钢轨的打磨也占用了大量打磨资源。2017—2021年期间，上海局内高速铁路每年钢轨打磨量由1951km上升至3714km，全年钢轨打磨量占比由39.5%上升至53.5%，导致普速铁路钢轨打磨资源严重不足。目前，不仅存在钢轨打磨资源不足、打磨资源分配不合理、钢轨病害掌握不细致等问题，还存在高速铁路钢轨打磨比重上升等因素，导致普速铁路钢轨养护存在不足。充分利用有限钢轨打磨资源，提高打磨质量，成为亟待协调和解决的问题。评估钢轨状态，可全面掌握在役钢轨状态，有针对性地将有限打磨资源安排至钢轨状态较差的区段，通过“补短板”的方式，提高钢轨整体状态，实现钢轨“周期修”向“状态修”转变。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2 普速铁路钢轨状态评估算法
2.1 评估项目及权重分配
普速铁路钢轨状态评估算法由钢轨状态基础分和病害扣分2部分算法组成。钢轨状态基础分包括：钢轨廓形打磨质量指数（grindingqualityin-dex，GQI）、光带、钢轨通过总质量、钢轨磨耗、近次打磨后通过总质量、钢轨损伤等评分；病害扣分包括鱼鳞伤、掉块、擦伤、肥边、波磨等扣分。
钢轨状态越好，评分越高，其值介于0~100之间，无量纲。对于钢轨状态基础分的评分，由于轮轨关系是影响钢轨状态关键指标之一，给予钢轨廓形GQI评分60%的权重，其他指标权重较小。钢轨状态评估项目权重分配见表1。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
表1 钢轨状态评估项目权重分配
| 项目 | 权重/% | |
| 状态基础分 | 钢轨廓形GQI评分 | 60 |
| 光带评分 | 5 | |
| 钢轨通过总质量评分 | 5 | |
| 钢轨磨耗评分 | 5 | |
| 近次打磨后通过总质量评分 | 10 | |
| 钢轨损伤评分 | 15 | |
| 病害扣分 | 鱼鳞伤扣分 | 10 |
| 掉块扣分 | 5 | |
| 擦伤扣分 | 5 | |
| 肥边扣分 | 5 | |
| 波磨扣分 | 5 |
注：评分=状态基础分-病害扣分。
2.2 钢轨状态基础分算法
2.2.1 钢轨廓形GQI评分
GQI评分SGQI是以各曲线、直线钢轨廓形GQI评分为基础的算法，根据各曲线、直线长度进行加权求和，有
$$S_{\mathrm{GQI}}=\sum_{i=1}^{n}\left(S_{\mathrm{GQI},i}\times\frac{l_{i}}{L}\right),\quad\sum_{i=1}^{n}l_{i}=L_{\circ}\qquad（1）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（1）中：n表示直线和曲线段数之和；i表示直线或曲线钢轨段的序次数；SGQI，i表示第i条直线或曲线钢轨段的GQI评分数值；li表示第i条直线或曲线钢轨段的长度，km；L表示本次检测区段的全长，km。
2.2.2 光带评分（GD评分）
光带评分SGD由光带宽度和光带位置评分加权得到，为
$$S_{GD}=\sum_{i=1}^{n}S_{KD,i}×0.7+\sum_{i=1}^{n}S_{wZ,i}×0.3\qquad（2）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
$$S_{KD,i}=\begin{cases}100×\frac{l_{i}}{L}(光带宽度≤B)\\100×(1-\frac{|a_{i}-B|}{70-B})×\frac{l_{i}}{L}(光带宽度>B)\end{cases}\qquad（3）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
$$S_{wZ,i}=\begin{cases}100×\frac{l_{i}}{L}(b_{i}>20)\\100×(1-\frac{|b_{i}-20|}{20})×\frac{l_{i}}{L}(b_{i}\leq20)\end{cases}\qquad（4）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（2）—（4）中：SKD，i为第i条直线或曲线钢轨段的光带宽度评分；SWZ，i为第i条直线或曲线钢轨段的光带位置评分；ai为第i条直线或曲线钢轨段光带宽度；B为计算参数，曲线半径小于3000m的曲线上股，B为45，其他钢轨B为30；bi为第i条直线或曲线钢轨段光带距非工作边的长度。
2.2.3 钢轨通过总质量评分（MT评分）
钢轨通过总质量评分是根据《普速铁路线路修理规则》（以下简称《修规》）6.1.1条规定的线路设备大修周期及曲线钢轨更换周期确定的。
MT评分SMT计算公式如下：󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
$$S_{MT,i}=\begin{cases}100&C_{TW,i}\leqslant C_{min}\\100-\frac{C_{TW,i}-C_{min}}{(C_{max}-C_{min})/100}&C_{min}<C_{Tw,i}\leqslant C_{max}\\0&C_{TW,i}>C_{max}\end{cases}\qquad（5）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
$$S_{MT}=\sum_{i=1}^{n}S_{MT,i}×\frac{l_{i}}{L}\qquad（6）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（5）—（6）中：SMT，i为第i条直线或曲线钢轨段的钢轨通过总质量评分；CTW，i为第i条直线或曲线钢轨段通过总质量，Mt；Cmin和Cmax根据曲线半径R取值，Mt。Cmin和Cmax取值见表2。
表2 Cmin和Cmax取值
| R/m | Cmin/Mt | Cmax/Mt |
| R≤400 | 100 | 200 |
| 400<R≤800 | 200 | 400 |
| 800<R≤1200 | 400 | 700 |
| 1200<R或直线 | 700 | 1000 |
2.2.4 钢轨磨耗评分（RW评分）
钢轨磨耗评分SRW依据《修规》3.6.3条钢轨轻伤、重伤标准进行分级计算，有
$$S_{RW}=\sum_{i=1}^{n}\left(S_{RW,i}×\frac{l_{i}}{L}\right)\qquad（7）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（7）中，SRW，i为第i条直线或曲线钢轨段的钢轨磨耗评分，根据每条曲线磨耗情况计算得到。根据《修规》第3.6.3条，钢轨磨耗未达到轻伤时，计算公式如下：
$$S_{RW,i}=50+50\left[\frac{2}{3}×(1-\frac{W_{1i}}{D})+\frac{1}{3}×(1-\frac{W_{2i}}{F})\right]\qquad（8）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
钢轨磨耗达到轻伤但未达到重伤时，计算公式如下：󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
$$S_{RW,i}=50-50\left[\frac{2}{3}×(1-\frac{W_{1i}}{D})+\frac{1}{3}×(1-\frac{W_{2i}}{F})\right]\qquad（9）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
若钢轨磨耗达到重伤标准，则SRW，i为0。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（7）—（9）中，SRW，i为第i条直线或曲线钢轨段的钢轨磨耗评分；W1i和W2i为第i条直线或曲线钢轨段的垂磨和侧磨数值；根据不同的速度等级和磨耗标准，参数D和F取值不同，mm，D和F取值见表3。
表 3D和F取值
| 速度等级v/(km/h） | D/mm | F/mm | ||
| 钢轨磨耗未达到轻伤 | 钢轨磨耗达到轻伤但未达到重伤 | 钢轨磨耗未达到轻伤 | 钢轨磨耗达到轻伤但未达到重伤 | |
| υ≤120 | 9 | 11 | 14 | 19 |
| 160≥υ>120 | 9 | 11 | 12 | 16 |
| υ>160 | 8 | 10 | 10 | 12 |
2.2.5 近次打磨后通过总质量评分（LMT评分）
根据各曲线或直线最近一次的打磨记录，计算最近一次打磨后至今的累计通过总质量，对各直线和曲线进行评分，打磨作业要求依据为《修规》4.12.3条。LMT评分SLMT计算公式如下：
$$S_{LMT}=\sum_{i=1}^{n}S_{LMT,i}×\frac{l_{i}}{L}\qquad（10）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
$$S_{LMT,i}=\begin{cases}100&C_{TW,i}\leqslant G_{min}\\\frac{100(G_{max}-C_{TL,i})}{G_{max}-G_{min}}&G_{min}<C_{TL,i}\leqslant G_{max}\\0&C_{TL,i}>G_{max}\end{cases}\qquad（11）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（10）—（11）中，SLMT，i为第i条直线或曲线钢轨段的近次打磨后通过总质量评分；CTL，i为第i条直线或曲线钢轨段最近一次打磨后至今的累计通过总质量，Mt；钢轨曲线半径不大于1200m时，Gmin和Gmax分别为50Mt和100Mt，曲线半径大于1200m时，Gmin和Gmax分别为100Mt和200Mt。
2.2.6 钢轨损伤评分（FGQ评分）
检测范围内每千米内出现1处轻伤扣30分、重伤扣70分，扣完为止。FGQ评分SFGQ计算公式如下：
$$S_{FGQ}=100-\frac{1}{L}\left(F_{G轻}×30+F_{G重}×70\right)\qquad（12）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2.3 病害扣分算法
2.3.1 鱼鳞伤扣分（YLS扣分）
根据检测地段内发生鱼鳞伤的曲线、直线个数所占比例（1条直线或曲线存在1处鱼鳞伤，则计数为1个）计算相应的扣分。轻型鱼鳞伤扣30分，重型鱼鳞伤扣70分。其中，轻型鱼鳞伤为钢轨表面仅有疲劳裂纹，未发展为掉块的鱼鳞伤；重型鱼鳞伤为钢轨表面疲劳裂纹已经发生疲劳掉块的鱼鳞伤。
轻型鱼鳞伤和重型鱼鳞伤如图1所示。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
图 1 轻型鱼鳞伤和重型鱼鳞伤
YLS扣分SYLS计算公式如下：
$$S_{YLS}=\frac{1}{N}\left(n_{轻}×30+n_{重}×70\right)\qquad（13）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（13）中，N为检测曲线和直线总数；n轻为有轻型鱼鳞伤曲线和直线数量之和；n重为有重型鱼鳞伤曲线和直线数量之和。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2.3.2 掉块扣分（DK扣分）
检测地段内每千米出现1处轻型掉块扣10分，中型掉块扣20分，重型掉块扣40分。轻型掉块指掉块未达到轻伤标准；中型掉块指掉块达到轻伤标准，但未达到重伤标准；重型掉块指掉块达到重伤标准。掉块轻伤、重伤标准参照《修规》第3.6.3条。DK扣分SDK计算公式如下：
$$S_{DK}=\frac{1}{L}\left(F_{D轻}×10+F_{D中}×20+F_{D重}×40\right)\qquad（14）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（14）中，FD轻，FD中和FD重分别为轻型掉块、中型掉块和重型掉块的数量。
2.3.3 擦伤扣分（CS扣分）
检测地段内每千米出现1处轻型擦伤扣10分、擦伤未达到轻伤标准中型擦伤扣30分，重型擦伤扣；中型擦伤指擦伤达到轻伤标40分。轻型擦伤指准，但未达到重伤标准；重型擦伤指擦伤达到重伤标准。擦伤轻伤、重伤标准参照《修规》3.6.3条。CS扣分SCS计算公式如下：
$$S_{CS}=\frac{1}{L}\left(F_{B轻}×10+F_{B中}×30+F_{B重}×40\right)\qquad（15）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（15）中，FB轻，FB中和FB重分别为轻型擦伤、中型擦伤和重型擦伤的数量。
2.3.4 波磨扣分（BM扣分）
检测地段内每千米出现1处轻型波磨扣20分、重型波磨扣60分。轻型波磨指波磨未达到轻伤标准，重型波磨指波磨达到轻伤标准。波磨轻伤标准参照《修规》3.6.3条。BM扣分SBM计算公式如下：
$$S_{BM}=\frac{1}{L}\left(F_{C轻}×20+F_{C重}×60\right)\qquad（16）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（16）中，FC轻和FC重分别为轻型波磨和重型波磨的数量。
2.3.5 肥边扣分（FB扣分）
检测地段内每千米出现1处轻型肥边扣15分、重型肥边扣40分。轻型肥边指肥边未超过整治标准，重型肥边指肥边超过整治标准。肥边整治标准参照《修规》3.6.12条。FB扣分SFB计算公式如下：
$$S_{FB}=\frac{1}{L}\left(F_{E轻}×15+F_{E重}×40\right)\qquad（17）$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
式（17）中FE轻和FE重分别为轻型肥边和重型肥边的数量。
2.4 钢轨状态分级
依据各项钢轨评估分数，分别对钢轨状态基础分和钢轨病害扣分加权求和。钢轨状态基础分减钢轨病害扣分后，可计算钢轨状态评分。根据评分对钢轨进行分级，具体分为A，B，C共3级。A级代表钢轨状态良好，可以暂时不安排钢轨打磨；B级代表钢轨状态合格，建议安排钢轨打磨；C级代表钢轨状态较差，建议优先安排钢轨打磨。钢轨状态分级标准见表4。
表4钢轨状态分级标准
| 序号 | 分数 | 等级 |
| 1 | 85分（包含）—100分 | A |
| 2 | 70分（包含）—85分 | B |
| 3 | 70分以下 | C |
3 应用效果
在打磨钢轨前，对钢轨开展检测，根据上述评估方法对钢轨进行评级，将钢轨分为A，B，C共3级。根据评估结果编制打磨计划，优先对B级和C级钢轨进行打磨，A级钢轨少打磨或不打磨。通过这种“补短板”方式，提高钢轨整体状态，优化打磨资源配置。通过在上海局管内京沪线、陇海线、京九线、沪昆线等四大干线应用钢轨状态评估结果指导钢轨打磨，对比分析2020年、2021年的评估结果表明：通过钢轨状态评估，可掌握和提升服役钢轨状态水平、优化钢轨打磨资源配置、提高钢轨维修效率。
3.1 C级钢轨状态提升更明显
B级钢轨打磨前、后钢轨状态评分对比如图2所示。
C级钢轨打磨前、后钢轨状态评分对比如图3所示。
对比2020年和2021的评估数据，京沪线、沪昆线、京九线、陇海线B级钢轨打磨后钢轨状态评分分别提升11.32，7.14，9.81，10.32，平均提升9.65；C级钢轨状态评分分别提升17.41，19.84，19.08，11.33，平均提升16.92。对C级钢轨打磨后，钢轨状态评分的提升比B级更加明显，故优先打磨状态较差的钢轨，能明显提升钢轨整体状态，充分利用钢轨打磨资源。
3.2 钢轨打磨资源配置更合理
利用评估数据，确定A，B，C共3个等级的钢轨。根据钢轨不同等级，合理配置钢轨打磨资源，优化钢轨打磨计划。A级钢轨不打磨或少打磨，将更多的钢轨打磨资源安排至C级、B级钢轨，据此优化钢轨打磨资源配置，充分利用钢轨打磨资源，提高钢轨打磨效果。2020年、2021年各级钢轨打磨里程分别如图4、图5所示。
2020—2021年上海局共打磨A级、B级、C级钢轨416.58km，1467.83km，1931.46km，打磨C级、B级钢轨数量明显多于A级钢轨。2020—2021年上海局A级、B级、C级钢轨打磨里程占比如图6所示。
3.3 钢轨状态提升
2020—2021年上海局各等级钢轨占比统计如图7所示。
通过合理配置钢轨打磨资源，优先打磨状态较差的钢轨。2020—2021年，上海局管内4大干线钢轨整体状态得到明显提升。
4 结论
（1）针对目前钢轨打磨资源不足和配置存在不合理、钢轨病害信息不细致，导致无法及时养护普速铁路状态不良钢轨的问题，实施钢轨状态评估，可精确掌握钢轨状态，优化钢轨打磨计划，将有限钢轨打磨资源安排至状态较差的区段，通过“补短板”的方式，提高钢轨整体状态，实现钢轨“周期修”向“状态修”的转变。
（2）普速铁路钢轨状态评估算法，综合考虑钢轨廓形GQI、光带、钢轨通过总质量、钢轨磨耗、近次打磨后通过总质量、钢轨损伤等指标，并计算相应评分，这些评分作为钢轨状态的基础分。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
依据钢轨各类病害情况计算相应扣分。将基础分和病害扣分加权求和作为评分结果。根据评分结果将钢轨分为A，B，C共3级，实现钢轨状态的指标化和数据化，为指导钢轨打磨维修提供数据支持。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（3）针对B级和C级钢轨，打磨后钢轨状态评分分别提升了9.65和16.92，C级钢轨状态提升更加明显。可见，优先打磨状态较差的钢轨，可更充分地利用打磨资源。2020—2021年，上海局4大干线上，打磨A，B，C级钢轨416.58km，1467.83km，1931.46km，占比分别为10.91%，38.47%，50.62%，打磨C级、B级钢轨数量明显多于A级钢轨。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（4）根据钢轨状态评估结果，优化钢轨打磨资源配置，A级钢轨不打磨或少打磨，将更多的钢轨打磨资源安排至C级、B级钢轨，充分利用有限的钢轨打磨资源，对提升钢轨整体状态有较为明显作用。2020—2021年，上海局管内4大干线上，A级钢轨占比由7.92%提升至34.99%，B级钢轨占比由53.15%提升至54.96%，C级钢轨占比由38.92%降低为10.05%。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
文章来源：
原文名称：普速铁路钢轨状态评估研究󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
作者信息：张翼1，董立群2，李金良1，徐凤生3，苗倩1，马国祥4（1.中铁物总运维科技有限公司，北京100036；2.山东现代学院，山东济南250104；3.中国铁路上海局集团有限公司，上海200071；4.浙江省轨道交通运营管理集团有限公司，浙江杭州310005）
期刊信息：铁道技术监督 2024年3期󠄐󠄹󠅀󠄪󠄡󠄨󠄞󠄡󠄨󠄨󠄞󠄡󠄩󠄥󠄞󠄩󠄢󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
