地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施

章志平　许一凡

【摘要】小半径曲线段是钢轨结构强度中最为薄弱的部分，因此在实际的投入应用中较易受到病害的干扰，通过对国内某段小曲线钢轨进行跟踪调研后，综合分析了小半径曲线易遭受的病害类型，并对病害形成的原因进行简要分析，根据分析的结果针对性的提出减缓小半径曲线钢轨磨耗的具体措施，以求延长小半径曲线段的使用寿命，保证小半径曲线段的良好运行状态。通过在某小半径曲线钢轨地段进行相应的维护测试，经对比取得了良好的效果，通过对经验的总结成文，望对相关路段的维护人员提供参考。

【关键词】小半径曲线；病害成因；整治措施

地铁运行的全程轨道中小半径曲线段最容易受到磨损危害，当车辆行驶至曲线段时轨道的弯度迫使机车转弯，由于高速行驶的车辆拥有较大的惯性，因此会对曲线段的轨道产生强大的冲击力，当此冲击力过大时就容易使轨道发生形变，同时对轨道造成侧磨和波磨的危害，当轨道长期没得到合理的措施就会对轨道的内外轨造成偏载，这就会加剧钢轨的磨损程度，造成车辆行驶的震荡，在严重时甚至会使行车的安全造成威胁。

一、小半径曲线钢轨磨耗类型分析

小半径曲线段钢轨磨耗的发生是较为复杂的过程，该过程的演化与钢轨的质量、材质及养护等多个因素有关，同时还与车辆的行驶角度、冲击力范围及车辆型号有关，因此对小半径曲线钢轨的磨耗分析需要从多个角度探讨，其中钢轨位置不正确是造成钢轨磨耗问题产生的主要原因。

1、小半径曲线钢轨侧磨问题分析

小半径曲线钢轨发生侧磨最为常见，该种问题的主要是由线路自身存在问题造成。不同于地铁行驶在直线段，曲线段的钢轨会与地铁的车轮发生滑动，同时由于曲线段钢轨对地铁车速度的减少作用，使得钢轨在曲线段相同的牵引力下受到更大的作用力，导致列车和钢轨受到更大的磨损，大大缩短了钢轨的使用寿命。当曲线段钢轨被安置角度超高时，会加重钢轨发生磨损的程度，安置超高的钢轨会降低钢轨对列车冲击力和冲击角的承受程度，直接影响到小半径曲线段轨头的磨耗程度，导致小半径曲线段使用寿命降低。此外，经过长期对地铁路段的跟踪研究发现轨底坡的大小也会影响小半径曲线钢轨发生侧磨的程度，轨底坡角度的不同会直接改变钢轨与车轮的几何接触点，从而改变了轨道的受力大小，因此调节好轨底坡的大小可以有效缓解对钢轨轨头的磨耗。另外，钢轨的大小不合理也会直接导致钢轨侧磨问题的产生，车轮在行驶的過程中与钢轨之间会存在一定的间隙，当轨距调节不合理时，车轮就会相对于线路中心发生偏离，两个车轮就会在钢轨上发生不同形式的摆动，会使车轮在轨道上发生蛇行运动，该种形式的运动会严重破坏车轨的稳定性，当车轨间距过大时甚至会引发列车脱轨事故。

2、小半径曲线钢轨波磨问题分析

小半径曲线钢轨另一种常发生的损害就是轨道波磨，当道床的刚度适宜时就能有效减少轨道波磨问题的发生，因为道床的刚度直接影响到车轮与轨道之间的振动。当轨道存在不平顺时，道床刚度适宜就可以利用弹性作用减少轨道受车轮的附加力，从而缓解了轨道波磨的程度。当板床的刚性不合适时，就会引起车轮对轨道的粘滑振动，而该振动是导致轨道波磨发生的主要原因。道床的铺设通常要求道碴密度高，粒径级优良，这样可以有效增加道床的阻尼值，道床的阻尼值直接决定了轨道阻尼值，一旦道床的弹性能力不好，就会增加轨道在不平顺时所受到的粘滑振动，长时间的车辆振动会发生叠加，使轨道波磨问题趋向严重。此外曲线半径的不同，也会对轨道波磨的状况造成影响，曲线半径越小，车轮与轨道之间发生滑动的概率就会增加，从而就会提高波磨损坏的程度。地域环境的不同也会导致轨道波磨发生的程度不同，在气候潮湿的地区，车轮与轨道之间的粘着系数降低，轮轨间发生粘滑振动的几率增加，加剧了钢轨波磨问题的产生。

二、避免发生小半径曲线钢轨磨耗的若干建议

1、避免发生小半径曲线钢轨侧磨的若干建议

为了避免轨道侧磨的发生可以提高钢轨的质量，在曲线轨道地段采用合金钢轨或淬火钢轨等高质量钢轨，提高钢轨对车路摩擦的耐性。为了减少钢轨与车轮之间的摩擦几何节点，就要求检测人员定时对钢轨的高度进行测量，根据车辆实际的载重合理安排曲线段轨道高度，减少钢轨的侧磨问题。针对规矩的问题还需要工作人员定期检测，尽量将车轮的中心点落在钢轨的中心位置，增加钢轨与车轮之间的接触面积。此外，为了减少曲线段钢轨与车轮之间摩擦的大小，必须定期根据车轨的磨损情况涂以润滑油，以延长钢轨的使用寿命。就目前车轨的使用现状来看，车轨发生侧磨损坏不可避免，为了避免钢轨损坏过度发生行车危险，这就要求工作人员制定严格的操作规范，定期对车轨的磨损情况进行排查，对磨损严重的钢轨及时进行更换。

2、避免发生小半径曲线钢轨波磨的若干建议

考虑到曲线段钢轨的受力特点，需要正确安排好曲线段钢轨的轨距、超高和轨向等，钢轨的不平顺性将会加大钢轨波磨的程度，因此工作人员需要对不平顺段的钢轨及时作出调整。为了提高钢轨的受力程度，就要有效提高钢轨的弹性程度和阻尼值，其主要做法是增设轨下垫板，调整板床的质量，减少轮轨之间的粘滑振动的发生几率，提高曲线段钢轨的使用寿命。为了改变轨道受到的切向力，调整钢轨受到的振动，减少钢轨波磨的发生，可以通过涂油的方式改变钢轨之间的摩擦系数。另外，在实际的使用过程中对钢轨的有限打磨也可以调整钢轨受力，使得钢轨与车轮之间处于最佳的接触状态，减少钢轨受到的波磨损伤。

三、结束语

小半径曲线钢轨因为其特殊的位置而与直线段钢轨的受力情况不同，更易受到车轮施加摩擦力的影响，在钢轨的实际应用中较为常见的磨损问题就是车轨的侧磨和波磨，通过对这两种问题发生的原因进行，针对性的提出检修时的维护手段可以有效的提高钢轨的使用寿命，降低了企业的维修成本，但就目前的状况来看仍无法完全避免钢轨磨损问题的发生，因此需要工作人员不断总结工作经验，提出更加有效的维护方案，实现对工作质量的进一步优化。

参考文献

[1]黄明雄.山区铁路小半径曲线钢轨伤损分析田.铁道标准设计，2002 （7）：23-25.

[2]黄为.山区铁路小半径曲线钢轨接头病害综合整治技术[J].铁道标准设计，2006（9）：15-17.

[3]国际重载协会.国际重载铁路最佳应用指南-线路施工与运营维修[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[4]徐小龙.小半径曲线脱轨原因分析及对策措施[J].铁道标准设计，2003（2）：3-5.