折成林+王國平

【摘 要】 隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國民經(jīng)濟的不斷提升，重載鐵路越來越成為新時期階段鐵路的主要內(nèi)容和發(fā)展趨勢。對我國現(xiàn)有鐵路進行匯總分析，可以發(fā)現(xiàn)，曲線軌道達到百分之三十以上。在西部山區(qū)鐵路中，大坡度坡段上小半徑曲線軌道更為常見。由于小半徑曲線軌道受力特殊，在安全性、平穩(wěn)性、舒適性上都是薄弱環(huán)節(jié)，也是制約重載鐵路運行速度的重要因素。因此，重載鐵路小半徑曲線的日常維護與保養(yǎng)也是工務(wù)專業(yè)工作的重點和難點。本文通過對重載鐵路小半徑曲線力學(xué)進行分析，并提出了相應(yīng)保養(yǎng)維護的建議，以期為重載鐵路的發(fā)展提供相應(yīng)的幫助。

【關(guān)鍵詞】 重載鐵路 ?小半徑曲線 ?力學(xué)分析 ?維護保養(yǎng)

重載鐵路具有運量大、軸重大、密度高、載荷作用時間長等主要特點，并且列車本身加上貨物的重力對軌道結(jié)構(gòu)的沖擊作用力相當大，容易導(dǎo)致軌道部件的破損以及加速鋼軌的破壞，降低了行車安全性。曲線軌道作為線路的重要組成部分，由于其轉(zhuǎn)向角和超高的存在，使得列車通過時對軌道的受力狀況發(fā)生了變化，造成機車車輛的晃動、軌道磨耗等加劇，導(dǎo)致了列車不安全因素增大。對于重載鐵路中常見的小半徑曲線軌道而言，上述情況更為明顯和突出。由此，本文對重載鐵路的小半徑曲線軌道的受力情況進行分析，并且提出了相應(yīng)的維護保養(yǎng)措施，意在為重載鐵路的發(fā)展提供相應(yīng)的幫助，進而提高列車行駛的安全性能，使得可以有效地保障人們出行的安全以及貨物運輸順利進行。

1 小半徑曲線軌道的受力分析

軌道的受力情況與小半徑曲線軌道病害的產(chǎn)生有著直接的關(guān)系。當列車進入小半徑曲線行駛軌道行駛時，由于慣性力和牽引力的作用，使得軌道迫使車體進行轉(zhuǎn)向，并且車體也將沿曲線軌道切線方向向前行駛，其受力情況較直線段線路變得復(fù)雜化。根據(jù)公式h=11.8v2/R及列車受力情況進行分析，可以大體將列車作用在軌道上的力分為三個方向，分別是水平縱向、水平橫向以及豎直方向。

（1）水平縱向作用力。縱向水平力的產(chǎn)生是由于溫度和軌道爬行的共同作用，在小半徑曲線軌道地段，軌道上還存在著滑動及滾動摩擦力。

（2）水平橫向作用力。曲線軌道上的附加橫向力以及車輪對鋼軌的側(cè)壓力都屬于水平橫向作用力。車輪在鋼軌上橫向滑動是產(chǎn)生的摩擦力與輪緣對軌頭的壓力共同組成附加橫向作用力，這些橫向力的大小取決于運行速度、曲線半徑、列車重量、軌底坡以及曲線超高等。在小半徑曲線中，曲線外側(cè)鋼軌內(nèi)側(cè)面受力最大，因此磨耗速度快，更換頻率高。

（3）豎直方向作用力。列車在軌道上正常行駛時，車輪對鋼軌所在的豎直方向的軸重被稱為豎直方向作用力，當列車產(chǎn)生不平順車輪運行情況以及通過不平順路段時，會產(chǎn)生相應(yīng)的附加力。另外在小半徑曲線路段時還有因車架對車輪橫向壓力以及外軌超高而引起的附加垂直力。在小半徑曲線中，曲線內(nèi)側(cè)鋼軌受到較大的豎向作用力，導(dǎo)致其垂直磨耗較外側(cè)鋼軌嚴重。

2 小半徑曲線的影響

鐵路線路不斷的受到機車與車輛的碾壓和沖擊，所以線路狀態(tài)非常的不穩(wěn)定，曲線地段特別是小半徑曲線地段所受到的沖擊和碾壓比直線地段更為嚴重，不但線路狀態(tài)變化較大較快，而且對于軌道的磨損相對來說也比較嚴重，因此小半徑曲線維修以及病害整治成為工務(wù)作業(yè)的一個重要組成部分，其養(yǎng)護任務(wù)的好壞直接影響著行車的安全以及維修的投入。

在實際鐵路交通運輸中，特別是在西部山區(qū)地段，由于地勢復(fù)雜，山野分布較廣，導(dǎo)致了火車軌道鋪軌的過程中會遇到許許多多的小半徑曲線軌道，如果不對這些問題進行解決，就無法保證列車的正常通行。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，并且越來越多的鐵路軌道設(shè)計師對于小半徑曲線軌道提出了很多重要而寶貴的建議，正是這些建議以及經(jīng)驗，小半徑曲線軌道的鋪軌性問題，得到了可行的解決方法[1]。

3 小半徑曲線軌道的常見病害

3.1 鋼軌波磨與側(cè)磨

在小半徑曲線上，曲線內(nèi)軌長度比外軌長度短，半徑越大差距越小。列車在軌道上行駛時，內(nèi)外軌長度與內(nèi)外軌滾動的距離之間的差值，要依靠輪對在鋼軌上的里輪向后滑或空轉(zhuǎn)調(diào)整、橫向滑動來完成，這就造成了小半徑曲線軌道上垂直損耗;當列車在小半徑曲線軌道上行駛時，只有依靠外軌來消除產(chǎn)生的離心力，列車輪的外軌側(cè)壓力隨著曲線半徑大小的變化而變化，曲線半徑越大，車輪對鋼軌的側(cè)壓力越小，列車輪與鋼軌之間的摩擦力造成了鋼軌的側(cè)面磨耗[2]。

3.2 軌道的尺寸容易超限

小半徑曲線上水平以及軌距、高低等相對于軌道的其他路段來說，極易產(chǎn)生超限現(xiàn)象，其所能保持的周期也就越來越短，并且軌距擴大的情況相當普遍，其隨著鋼軌側(cè)磨的增加而逐漸加劇，這就使得鋼軌的使用壽命大幅度縮水，在列車不斷運行的過程中極易照成側(cè)軌外翻等事故的發(fā)生。

3.3 連接配件容易破損

由于列車在通過小半徑曲線軌道的時候，對軌道的沖擊力過大，導(dǎo)致零件的承受力也相應(yīng)增大，在列車車輪的快速撞擊與碾壓下，小半徑曲線軌道上的連接部件，由于承受力的加大，極易出現(xiàn)松動、斷裂以及蹦飛等現(xiàn)象，使得列車行駛不穩(wěn)，甚至脫軌的事故產(chǎn)生。

3.4 小曲線半徑上各種病害相互之間的關(guān)系

列車鋼軌波磨現(xiàn)象的產(chǎn)生，將使得列車在通過小半徑曲線軌道時，軌道的震動加大，產(chǎn)生的附加力以及動載荷也將相應(yīng)增大，導(dǎo)致道床粉化、扣減松動等病害。如果不及時的對連接零配件進行維護與保養(yǎng)，就會使得鋼軌波磨現(xiàn)象的加劇;小半徑曲線軌道的局部不平順，也會導(dǎo)致其他曲線的危害，使線路的方向以及水平等的變化加大，難以對其進行控制，軌距的大小變化如果超出既定的范圍，會使得鋼軌與列車輪的內(nèi)接情況不穩(wěn)定而致使阻力加大，令列車發(fā)生搖晃現(xiàn)象，反之還會進一步加深鋼軌的損耗[3]。

4 小半徑曲線軌道的保養(yǎng)維護措施以及強化技術(shù)

為了保證列車在小半徑曲線軌道上行駛的安全性，就不得不對列車行駛的小半徑曲線軌道進行系統(tǒng)的、科學(xué)的、周期性維護與保養(yǎng)，進而提高列車的生產(chǎn)運輸能力，相應(yīng)的延長設(shè)備的使用壽命。endprint

4.1 對小半徑曲線軌道的維護

（1）合理設(shè)置小半徑曲線超高。為保證列車的平穩(wěn)運行，必須使得緩和曲線超高均勻遞減率不大于其安全范圍，對于超出的部分全部在直線上進行均勻的遞減。保證緩和曲線上線路水平的方向與直線段的線路水平保持一致，進而避免曲線頭尾“三角坑”現(xiàn)象的發(fā)生，并且對其進行定期檢查，根據(jù)曲線下股鋼軌壓潰以及曲線上股側(cè)磨情況及時的對曲線上股超高進行調(diào)整。

（2）定期的檢查連接配件。對小半徑曲線軌道的連接處進行定期的檢查，確保零件的安全使用性能，對存在安全隱患的破損零件，及時的進行更換，對松動的連接零件進行加固，做到頂嚴密貼，進而保證在列車駛?cè)胄“霃角€軌道的過程中，不會因為聯(lián)接零件的松動造成翻車事故[4]。

（3）加強日常的養(yǎng)護與檢查。由于小半徑曲線是重載鐵路軌道的薄弱環(huán)節(jié)，比較容易產(chǎn)生病害，并且也是控制線路質(zhì)量優(yōu)良的主要因素，所以，一定要加強周期性檢查，按照線路設(shè)備的各種不同程度的變化，安排經(jīng)常保養(yǎng)和臨時補修的工作。在日常維護中還可以加強接頭病害的處理、搗固、并且鋪設(shè)坡形膠墊的方法，使得輪軌接觸條件得以改善，減少或延緩波形的發(fā)生。

4.2 對于小半徑曲線軌道的強化技術(shù)對策

（1）應(yīng)用重型鋼軌無縫線路技術(shù)，重型鋼軌無縫線路是軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向和重要標志，在重載軌道上鋪設(shè)重型鋼軌，既有利于技術(shù)發(fā)展，又使得經(jīng)濟效益得以提高。豎直抗彎剛度較大、撓曲變形好等特點是重型鋼軌最典型的特點，將鐵軌上承受壓力分散給每一個軌枕，使得單個軌枕負壓減少，進而道床加速度和減小道床壓力。

（2）應(yīng)用新型系列軌枕。采用Ⅲ型枕可以有效控制的軌道結(jié)構(gòu)變形， 增加線路剛度，強化線路穩(wěn)定性，減小鋼軌橫向位移與軌距動態(tài)擴大量[5]。另外，應(yīng)用新型系列軌枕，也可以直接或者間接的避免或減少外側(cè)擋肩破損、軌撐折斷等現(xiàn)象。因而能夠減少線路養(yǎng)護維修工作量， 提高列車運行平穩(wěn)性， 提高山區(qū)鐵路小半徑曲線的通過速度[5]。

（3）增設(shè)軌道加強設(shè)備。軌距拉桿、軌撐、防爬設(shè)備等對于提高軌道整體剛度和穩(wěn)定性方面作用明顯。在病害多發(fā)的小半徑曲線地段應(yīng)增設(shè)軌道加強設(shè)備。

5 結(jié)語

作為鐵路的重要標志之一，重載鐵路是未來鐵路發(fā)展的主要方向。因為列車密度和重載鐵路載荷的增大，使得小半徑曲線的養(yǎng)護工作也越來越重要和艱巨，作為鐵路養(yǎng)護工作人員來說，應(yīng)該本著“科學(xué)養(yǎng)護、不斷積累”的思想，積極踴躍的探尋、學(xué)習(xí)和總結(jié)重載鐵路小半徑曲線的養(yǎng)護和維修方法，確保鐵路運輸暢通無阻，進而提高鐵路的運輸質(zhì)量，保證我國鐵路運輸?shù)牧己冒l(fā)展。

參考文獻：

[1]劉清方，梁濱，劉力男，等.鋼軌接頭用結(jié)構(gòu)膠粘劑的研制與應(yīng)用[J].粘接，2012（3）：15-21.

[2]薛麗萍.重載鐵路軌道受力分析與養(yǎng)護方法探討[J].太原科技，2012（1）：5-8.

[3]畢正立.萬噸重載列車對軌道動態(tài)影響及軌道管理措施分析[J].神華科技，2011（02）：38-42.

[4]徐小龍.小半徑曲線脫軌原因分析及對策措施[J].鐵道標準設(shè)計，2013（6）：3-5.

[5]王開云，翟婉明，等.山區(qū)鐵路小半徑曲線強化軌道動力性能[J].交通運輸工程學(xué)報，2005，12（5）.15-19.endprint