邵長鳳

(佳木斯鐵路工務(wù)段,黑龍江 佳木斯 154002）

前言

鐵路線路在平面上由直線和曲線組成。機(jī)車車輛在曲線上行駛時，輪軌間橫向力、導(dǎo)向力和摩擦力，較之在直線上要大得多，因此曲線地段的線路質(zhì)量比直線地段更難保養(yǎng)。隨著近幾年來鐵路大面積提速，提速后的曲線動態(tài)變化大，鋼軌不均勻側(cè)磨，曲線橫移、軌距擴(kuò)大、檔肩擠壞的問題，充分暴露無遺出來。因此，針對新情況來取有效措施，是工務(wù)人員必須研究的課題。

1 輪軌荷載分析

當(dāng)列車在曲線地段運行時，可將輪軌荷載為三項：直線軌道垂直動荷載、曲線軌道橫向水平力系數(shù)、偏載系數(shù)β。

2 直線軌道垂直動荷載

輪軌最大可能荷載（動荷載）用當(dāng)量靜荷載表達(dá)。直線軌道上的垂向當(dāng)量靜荷載用下式表示：

式中Pd——車輪作用于鋼軌上的垂直當(dāng)量靜荷載（kN）；

P0，P120，P160——相當(dāng)于速度為0、120、160km/h時，車輪作用于鋼軌上的垂直靜荷載（kN）；

α，α1，α2——速度系數(shù)，其值是根據(jù)鐵路干線軌底應(yīng)力實測資料，經(jīng)統(tǒng)計求出軌底應(yīng)力的平均值σ和均方差Sσ，按置信率99.4%，即σ+2.5Sσ求算最大可能值，再經(jīng)回歸分析求出的。

2.1 曲線軌道橫向水平力系數(shù)

曲線地段的輪緣導(dǎo)向作用及直線地段轉(zhuǎn)向架的蛇行運動，在輪軌之間產(chǎn)生橫向水平力及垂直力的偏心作用，使鋼軌承受橫向水平彎曲和扭轉(zhuǎn)，由此而引起的軌頭及軌底的邊緣應(yīng)力相對于其中心應(yīng)力的增量用f系數(shù)表示。TB2034-88中，按不同曲線半徑規(guī)定的f系數(shù)值對于我國鐵路的軌道強(qiáng)度檢算仍具有普遍的適用性。

2.2 偏載系數(shù)β

行駛在曲線上的列車，未被平衡的超高會導(dǎo)致內(nèi)外股鋼軌偏載，因此而引起的鋼軌附加荷載，它用偏心系數(shù)β表示，即：β=(2*Δh*H)/S2

式中 Δh——未被平衡超高(mm)；H——機(jī)車或車輛重心高(mm)；S——內(nèi)外股鋼軌中心距，為1500mm；我國機(jī)車的重心高最大為2300mm，為此 β=0.002Δh。

為此，列車速度v愈大、軸重t愈大、曲線半徑R愈小、曲線未被平衡超高Δh愈大，對鐵路軌道強(qiáng)度要求愈高。

3 曲線病害產(chǎn)生危害

3.1 主要病害

一是鋼軌傷損病害。二是軌道幾何尺寸易超限。三是連接零件易松動且破損率高曲線上連接零件承受的沖擊力和橫向作用力都比較大。四是緩和曲線的方向不良。五是曲線橫向外移，使曲線半徑變小。

3.2 曲線病害產(chǎn)生的原因分析

3.2.1 曲線超高設(shè)置不合理。

3.2.2 軌枕預(yù)留軌底坡是1/40，用于直線段是合理的，而在曲線地段，形成偏載。

3.2.3 車輪踏面對鋼軌的沖擊摩擦，使其踏面形成不均勻磨耗。

3.2.4 曲線設(shè)計不合理。

3.2.5 曲線計算偏角與實際偏角不符。

3.2.6 曲線的管理標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，軌距加寬沒進(jìn)行及時調(diào)整。

3.2.7 作業(yè)不規(guī)范，未對線路進(jìn)行綜合整治。

3.2.8 關(guān)健部位控制不嚴(yán)，我國的緩和曲線多采用直線型超高順坡的三次拋物線型，在緩和曲線的起終點處均有一個折角，列車通過時會產(chǎn)生沖擊和振動，使線型難于保持。

3.2.9 曲線標(biāo)志標(biāo)記的缺失或不準(zhǔn)。

4 曲線病害的整治方法

4.1 設(shè)置合理的曲線外軌超高

定期進(jìn)行測速，計算超高，結(jié)合鋼軌的磨耗和光帶合理設(shè)置超高。超高按如下公式計算：

h=11.8V2j/R

Vj=∑NiQiV2i/∑NiQi同時滿足下列條件：

①h≤hmax；②11.8V2H/R≤h≤11.8V2max/R；③11.8V2max/R-△h欠≤h≤11.8V2H/R+Δh過

式中：h=實設(shè)超高(mm)，Vj=平均速度(km/h)，R-曲線半徑(m)

Ni-實測各類列車的速度 (km/h)，Qi-各列列車的重量(T)

Vi-實測各類列車的速度(km/h)，hmax-實測最大超高(mm)

VH-貨物列車平均行車速度(km/h)，Vmax-線路容許速度(km/h)

Δh欠-容許最大欠超高(mm)，Δh過-容許最大過超高(mm)

4.2 對設(shè)計不合理，與《修規(guī)》標(biāo)準(zhǔn)不一致的曲線進(jìn)行修正，確保符合相關(guān)規(guī)范要求。

4.3 對理論正矢總和與實測正矢總和存在較大出入的曲線進(jìn)行測量。

4.4 適當(dāng)改變軌底坡。將現(xiàn)有的1/40的軌底坡加大到1/20。

5 曲線地段的養(yǎng)護(hù)

小半徑曲線地段應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，堅持“預(yù)防為主，防治結(jié)合，養(yǎng)修并重”的原則。使路基參數(shù)達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，防止路基基礎(chǔ)變化帶動上部建筑的變形，并按規(guī)定更換失效軌枕枕，根據(jù)設(shè)計的曲線要素正確測定曲線位置，及時設(shè)曲線頭尾標(biāo)志固定曲線位置，正確測定現(xiàn)場正矢，用計算機(jī)進(jìn)行撥正計算全面撥正線路，有計劃地整治曲線范圍內(nèi)的漫坑，及時消滅小坑及低接頭，對曲線變化的軌距要及時調(diào)整，曲線范圍內(nèi)連接零件要經(jīng)常保持全、緊、靠、密無失效。扭力矩符合《修規(guī)》規(guī)定，檔肩破損的混凝土軌枕要及時修復(fù)，失效的要及時更換，道床不潔要及時清篩，道床要飽滿，上股按規(guī)定加寬到0.4M。在日常維修過程中，還應(yīng)根據(jù)線路平面、縱斷面、運量、軌道設(shè)備狀況及自然條件等摸索出軌道變化規(guī)律，從而對其進(jìn)行狀態(tài)質(zhì)量控制。

6 曲線養(yǎng)護(hù)中的技術(shù)管理

6.1 措施管理

一是清理路肩。整修排水設(shè)備。二是更換I級優(yōu)質(zhì)道碴，根據(jù)曲線半徑或線路橫移情況，適當(dāng)加寬曲線外側(cè)碴肩寬度。無縫線路地段可根據(jù)需要堆高碴肩。三是更換接頭失效軌枕，接頭處軌枕下墊高彈膠墊，優(yōu)化軌底坡設(shè)置。四是整修鋼軌坍低接頭，對馬鞍形磨耗、波形磨耗等要進(jìn)行打磨，側(cè)面磨耗曲線應(yīng)定期涂油。五是根據(jù)具體情況，增設(shè)軌距桿及軌撐，必要時增加防爬器及支撐。六是絕緣接頭采用高強(qiáng)絕緣螺栓。七是加強(qiáng)搗固及時消滅空吊板、三角坑等，補足道碴填滿夯實。八是按規(guī)定做好超高及其順坡。九是埋設(shè)永久性撥道樁，實現(xiàn)曲線“三維定位”。十是小半徑曲線要更換全長淬火軌、合金軌。

6.2 五條建議

一是摸索曲線變化規(guī)律，做好曲線苗頭性病害的預(yù)防工作。二是對小半徑曲線鋼軌的選型上應(yīng)優(yōu)先考慮全長淬火軌、合金軌；研發(fā)適用于小半徑曲線的2.5mUlb型軌枕，優(yōu)化軌底坡設(shè)置，批量上道形成與提速區(qū)段配套；改進(jìn)Ⅲ型彈條扣件系統(tǒng)；改進(jìn)鋼軌接頭夾板下部結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)鋼軌接頭彈條與區(qū)間軌道彈條的通用互換。完善小半徑曲線軌道配套技術(shù)，增加鋼軌接頭處的軌道彈性，采用高彈橡膠墊層，更換I級優(yōu)質(zhì)道碴，研發(fā)橋式接頭夾板，應(yīng)用施必牢高強(qiáng)螺栓將鋼軌接頭凍結(jié)起來，形成準(zhǔn)無縫線路。三是加大對鋼軌修理的投入，應(yīng)增加對波磨和飛邊的修理鋼軌修理方面機(jī)具的投資。四是對曲線地段建立精密的測量系統(tǒng)。五是按檢測要求配備相應(yīng)的檢測設(shè)備。

7 展望鐵路線路未來發(fā)展的趨勢

鐵路大發(fā)展，鐵路技術(shù)裝備現(xiàn)代化取得重要進(jìn)展。展望工務(wù)部門在做好日常工作的同時，正在依靠科技進(jìn)步，實現(xiàn)線橋結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化，施工作業(yè)機(jī)械化，企業(yè)管理科學(xué)化，發(fā)展重型鋼軌、新型混凝土軋枕、全區(qū)間或跨區(qū)間無縫線路、可動心軌道岔、優(yōu)質(zhì)道碴，采用高效配套的大型養(yǎng)路機(jī)械，配置先進(jìn)的檢測設(shè)備，建立與全路計算機(jī)運輸指揮系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的工務(wù)設(shè)備總數(shù)據(jù)庫等，在鐵道線路設(shè)備逐步由限制型向適應(yīng)型過渡?，F(xiàn)代科技的發(fā)展一定會使得線路質(zhì)量更高，病害被預(yù)防在未然，以至達(dá)到少維修或免維修，那樣鐵路的明天將更加輝煌。

[1]賀國棟.鐵路既有線提速對軌道結(jié)構(gòu)的要求[J].山西建筑，2007-11-10.