小半径曲线无缝线路的稳定性分析及病害整治

安玉海

摘  要：本文通过分析小半径曲线无缝线路的稳定性，进而提出解决线路稳定性的方法，然后分析了小半径曲线无缝线路主要病害的产生原因及整治措施。

关键词：无缝线路;稳定性;病害

一、无缝线路的稳定性理论

无缝线路，是将轨端不钻孔、不淬火的标准钢轨在工厂焊接成一定长度，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到2000m的长钢轨的铁路轨道。无缝线路最大的特点是它在结构上限制了钢轨的伸缩，当温度变化较大时，钢轨内将集聚较大的温度应力，进而可能造成轨道的膨曲，亦即丧失“稳定”。这将极大地威胁列车的行车安全。因此，无缝线路稳定性分析具有重要的理论与实践意义。无缝线路稳定性分析主要研究轨道的膨曲，即：胀轨跑道的发生规律，分析其产生的原因及主要影响因素。

影响无缝线路稳定性的主要因素有四个：即温度变化、初始平顺性、道床横向分布阻力和列车动力。首先，温度变化引起钢轨纵向温度应力，要保持轨道的稳定，轨道框架一般不足以抵抗轨道变形，正常需要道床的横向约束来保证轨道的稳定。但由于道床是由散体介质构成，道床结构易于发生变化，因而道床约束阻力受到削弱或被破坏是轨道失稳的直接原因。为保证线路稳定性，目前基本上采用Ⅲ型轨枕、Ⅱ型弹条扣件、优质道砟并保持足够的道床厚度、加大道砟肩宽和保持外股150mm道砟堆高、加轨距杆、上地锚拉杆等措施。

二、小半徑曲线无缝线路的稳定性分析

（一）小半径曲线无缝线路的稳定性加强理论。在小半径曲线上，由于曲线轨道实设超高与行车速度不相适应，车轮转向时，作用于钢轨上的附加横向力以及车轮进入或驶离缓和曲线时，对钢轨的横向和竖向冲击作用，使轨道产生变形。曲线轨道的变形，将导致列车在曲线上的摇摆，增加作用于轨道上的横向力，使曲线轨道变形加剧，形成严重的方向不平顺。小半径曲线无缝线路由于承受温度力、纵向力及横向分力，而横向分力又指向曲线外侧，即可能发生跑道的方向，到了高温季节很可能会引起胀轨跑道进而威胁行车安全。

小变形下，道床的横向阻力和轨道横向位移呈非线性关系。因此，小半径曲线无缝线路应采取一定的加强措施以提高道床纵横向阻力和轨道框架刚度来保障行车安全。

小半径曲线的变形曲线图，由许多单波组合而成。波长无规律，但基本上是呈现一个主半波，波长及矢度较大，两侧则为矢度及半波长很小的副半波。按势能驻值原理，在弹性原始弯曲矢度和塑性原始弯曲矢度及等效道床阻力均相等的条件下，曲线的轨道半径愈小，容许的计算温度力愈小，轨道的横向变形量较大。因此我们把曲线加强的重点放在半径小于400m的曲线上。

安装钢轨桩即是线路加强的一个有效措施。采用钢轨桩后，路基土摩擦力通过钢轨桩和拉杆与横向分力和离心力形成方向相反的近似的共线力系，这将有助于降低列车通过曲线线路时的离心加速度，使列车通过更为平稳。

三、小半径曲线无缝线路的病害整治

（一）小半径曲线无缝线路的病害分析。引起小半径曲线无缝线路病害的原因是多方面的，一般病害也是由多个条件共同引发的，病害和影响条件之间一般没有对应关系，只有主次之分，且大部分病害之间相互影响。

通过对造成小半径曲线病害的诸多因素进行分析，最直接的无疑是机车车辆作用在小半径曲线上的附加力。在同等运营条件下，小半径曲线无缝线路钢轨将承受更大的径向力。如果线路局部不平顺，将加剧曲线上股钢轨的磨耗和下股钢轨的压溃，钢轨的磨耗和压溃会减弱轨道的框架刚度并且会使线路轨距扩大，不但会加大其他零配件的磨损程度，而且会使该处不平顺程度加剧，使轨道状态恶化。因此，保持线路的平顺性，以降低机车车辆作用在轨道上的附加力，是延长小半径曲线维修周期、降低维修周期的关键。

（二）小半径曲线病害的整治措施。（1）调整好小半径曲线各部尺寸。1）有计划地整治小半径曲线范围内漫坑，及时消灭小坑。2）每年根据春季测速资料，夏季结合综合维修对超高进行调整。特别对钢轨出现伤损异常的曲线要做重点监测。3）小半径曲线轨距易变化，需进行常态化调整以达到要求的轨距。

4）在小半径曲线拨正中，采用增加副矢点的办法控制曲线圆顺度效果较好。5）在小半径曲线养护中要注意缓和曲线的超高、正矢递减是否符合标准。6）小半径曲线范围内联结零件要经常保持全、紧、润、无失效，扭力矩符合《维规》规定，挡肩破损的混凝土枕要及时修复，失效的要及时更换，道床不洁要及时清筛，道床要饱满。（2）对小半径曲线进行技术加强。1）按《维规》规定安装轨距杆或轨撑时，可根据曲线的实际情况采用增加轨距杆或采取轨距杆与支撑配合使用的方法进行小半径曲线加强。2）在小半径曲线上铺设合金轨和Ⅲ型轨枕及相应的扣件。

结语：无缝线路的稳定性作用机理相对较复杂，本文通过借鉴无缝线路典型分析及自己的工务实践，对小半径曲线无缝线路作了简要分析，并得出了一些结论，同时对小半径曲线无缝线路的病害产生原因及应对措施提出了一些自己的见解，以供参考。

参考文献：

[1] 铁道部，铁路线路维修规则[M]，北京：中国铁道出版社，1997;

[2] 曾宪海，小半径曲线及长大坡道区间无缝线路养护维修技术研究，2012;