动车联络线小半径曲线减磨措施研究

钱小益 上海铁路局科研所

动车联络线小半径曲线减磨措施研究

钱小益 上海铁路局科研所

动车联络线小半径曲线严重的侧磨对动车运行安全有着极不利的影响，结合现场调研及相关理论研究，提出四种减磨措施，并对实际线路进行改造。安全性及后期磨耗效果分析结果表明，几种减磨措施对小半径曲线减磨有着良好的效果，能够延长钢轨的更换周期一倍左右。

动车所；联络线；小半径曲线；减磨

1　前言

上海铁路局管辖的虹桥动车所、南翔动车所联络线中，部分小半径曲线外轨侧磨问题十分严重，换轨周期非常短。严重的钢轨磨耗减小了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费了大量的养护维修资金，而且还会干扰正常运输任务的完成，对动车的运行安全也十分不利。因此，关于小半径曲线磨耗的问题亟待研究。

2　小半径曲线减磨措施

结合小半径曲线轮轨磨耗影响机理及现场调研，本文提出了针对动车联络线小半径曲线改造的一系列减磨方案，主要包括调整外轨超高、轨距加宽、调整轨底坡、使用减磨剂4个方面。根据不同的曲线形式，选择南翔动车所3条钢轨侧磨较快的曲线为研究对象，通过采用不同的减磨方案对3条曲线进行试验改造，具体改造方案如表1所示，其中封浜动车线钢轨同步更换为新轨。

表1 线路改造方案表

3　改造曲线安全性分析

鉴于本次改造部分指标已超过相关线路养护维修规范要求，而对于联络线等特殊地段，行车平稳性要求较低，因此必须确保采取的减磨措施不会危及行车安全。目前，国内外车辆运行安全性通常以脱轨系数（轮轨垂向力与横向力之比）作为评判基本指标，我国除采用脱轨系数外还将轮重减载率（减载量△P与静轮载P的比值△P/P）作为辅助的评价指标。《高速铁路工程动态验收技术规范》中对脱轨系数和轮重减载率给出了评价标准。

脱轨系数Q/P：≤0.8；轮重减载率△P/P：≤0.65

本文采用地面动力学测试方法，对改造线路进行动态的轮轨力测试，涵盖改造曲线通过的所有车型（CRH1、CRH2、CRH380、CRH5），速度范围为（15~40）km/h。通过测得的轮轨垂向力和横向力求得脱轨系数和减载率，从而对改造曲线安全性能进行评价。从表1中可以看出，封浜动车线线路改造情况最为复杂，相关改造指标也最大，因此主要以该曲线为例进行安全性评价。线路改造完成后对该曲线脱轨系数和轮重减载率分别如图1、图2所示。

图1 脱轨系数

图2 轮重减载率

从图1、图2中测试结果来看，列车脱轨系数及轮重减载率均处在安全标准范围内，满足《高速铁路工程动态验收技术规范》中线路安全的要求。

4　小半径曲线减磨效果分析

为了对小半径曲线减磨措施的效果进行分析，本文借助钢轨廓形测量仪对改造后的钢轨廓形进行了跟踪观测，并制定了详细的观测方案，按照2个月为一个周期，定期对钢轨廓形数据进行采集。本文涉及从改造完成后共计进行的3次采集数据，分别为线路改造后、改造后2个月及改造后4个月。

4.1钢轨廓形测试观测情况

根据3条曲线上股钢轨廓形观测结果可以看出改造后南翔高修1道和南翔110-156#道岔间渡线外轨三次廓形变化不大，而封浜动车线外轨第二次采集廓形较第一次采集廓形磨耗较明显，且重要集中于轨距角处，主要原因是该条曲线为改造时新换钢轨，轮轨之间存在着一定的磨合过程。

整体上来看，在观测周期内3条曲线钢轨都发生了不同程度的磨耗，但对比改造前的线路情况来看，侧磨有一定程度的减缓，此外，从现场铁屑的大量减少也可以说明这一点，如图3所示。

图3 封浜动车线钢轨改造前后现场铁屑对比示意图

4.2改造后线路钢轨磨耗情况分析

由于外轨主要发生侧磨，因此只分析钢轨侧磨和总磨耗面积，以改造后第一次廓形数据作为原始数据，第二次、第三次测试相对于第一次测试磨耗情况如图4～8所示（南翔110-156#道岔间渡线外轨侧磨变化不明显，因此只给出磨耗面积对比示意图）。

图4 封浜动车线外轨侧磨量

图5 封浜动车线外轨磨耗面积

图6 南翔高修1道外轨侧磨量

图7 南翔高修1道外轨磨耗面积

图8 南翔110-156#道岔间渡线外轨磨耗面积

从上图中可以得出两个测试周期内钢轨磨耗量的最大值统计，第三次测试距第一次测试时间为4个月，则可以推算出月平均磨耗量，具体数据如表2所示。

表2 曲线外轨相对磨耗值统计表

4.3改造前后小半径曲线减磨效果分析

通过改造后的磨耗数据与改造前数据进行对比，可以看出，三条曲线改造后月平均磨耗量均有大幅度的降低，改造前后小半径曲线磨耗值对比如表3所示。

表3 改造前后小半径曲线外轨磨耗量对比分析表

从表中磨耗量的降幅来看，本文提出的针对小半径曲线减磨的措施效果明显，能够有效地减少钢轨的磨耗，单纯从平均磨耗量上来看，钢轨的换轨周期可以延长1倍左右。

5　结论

本文针对动车联络线小半径曲线的磨耗问题开展研究，提出通过增大外轨超高、轨距加宽、增大外轨轨底坡、使用减磨剂4个减磨措施对小半径曲线进行线路改造，并对改造后线路的安全性以及减磨效果进行了分析，从相关数据分析来看，3条曲线改造后线路安全，且磨耗量及磨耗速率均有了明显的降低，足以说明几种减磨措施有良好的效果，下一步将针对不同减磨措施开展研究，从而明确各措施对减磨效果所占的权重。

［1］沈钢，张定贤.轨底坡对曲线钢轨侧磨影响的研究［J］.铁道学报，1994，03.［2］高长宇.曲线钢轨侧面磨耗的形成机理及减缓措施［D］.西南交通大学，2003.

［3］易波.小半径曲线上钢轨侧磨的轮轨作用机理浅谈 ［J］.铁道建筑，2007，12.

［4］任朝阳.小曲线半径对动车组轮缘磨耗的影响及对策 ［J］.中国铁路，2011，04.

责任编辑：王华 张建强

来稿日期：2016-05-13