山區(qū)重載小半徑曲線鋼軌磨耗措施

概述

朔黃重載鐵路2000年5月份新建開通時鋪設(shè)斷面為60kg/m，長度為25m的普通鋼軌（U71Mn），有縫線路，Ⅱ型鋼筋混凝土軌枕，配置1840根/km， I型彈條扣件，橋隧地段為I級道碴，其余為Ⅱ級道碴。最大限制坡度重車方向+4‰，空車方向+12 ‰，最小曲線半徑400m。

前期全線鋪設(shè)強度等級為880Mpa級的普通熱扎鋼軌，耐磨性能較差，半徑600m及以下小半徑曲線上鋼軌側(cè)磨速度快，是控鋼軌使用壽命的關(guān)健，后在部份小半徑曲線上使用了等級為980Mpa級的微合金熱扎鋼軌（PD3和BNDRE）側(cè)磨速率稍有延長，但大部份U71Mn鋼軌仍然側(cè)磨嚴重，同時核傷、螺栓孔裂紋、軌端裂紋掉塊大量出現(xiàn)，鋼軌傷損和失效急劇增加。為滿足重載運輸?shù)男枰?，確保運輸?shù)臅惩?，延長設(shè)備的使用壽命，開始在上行線K1+540～K256+034段更換為75kg/m鋼軌跨區(qū)間及區(qū)間無縫線路。同時在R-800m及以下曲線使用了強度等級為1180Mpa級的全長淬火軌。

隨著運量及運輸密度的增加，朔黃上行線運營半年的時間發(fā)現(xiàn)小曲線地段下股鋼軌踏面表層出現(xiàn)魚鱗狀裂紋紋路，個別地段出現(xiàn)輕微的魚鱗狀剝落掉塊。雖然采取了一些措施，比如一方面對焊縫及剝落掉塊處所采取小型打磨機進行打磨，同時對曲線地段的鋼軌加強觀測、檢查。但是不到3個月的時間發(fā)現(xiàn)30個曲線共4.571km鋼軌出現(xiàn)大范圍的剝落掉塊，個別曲線上股也出現(xiàn)剝落掉塊。據(jù)統(tǒng)計分析統(tǒng)計，發(fā)生以上病害的地段基本上在半徑R≤800m的園曲線和接近圓緩點處的緩和曲線上，未發(fā)生掉塊的地段的曲線鋼軌下股鋼軌踏面表層出現(xiàn)魚鱗狀裂紋紋路也十分明顯，并有個別的長2～10mm，寬2～5mm，深1～2mm的掉塊。

針對上述現(xiàn)象，課題組成員進行了現(xiàn)場的踏勘，然后結(jié)合國內(nèi)外的經(jīng)驗，對各試驗段進行了相關(guān)的試驗檢測，收集相關(guān)信息，在統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)，以及總結(jié)試驗結(jié)果基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場的試處理結(jié)果，對山區(qū)重載鐵路小半徑曲線的無縫線路使用過程中養(yǎng)護和處理得出了一些措施。從而重載貨運鐵路專用無縫線路的養(yǎng)護與維修給出安全經(jīng)濟的意見。

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計（見表1）

總結(jié)

通過對試驗段進行上述幾項試驗研究，給出的這些方法，我們可以看到，雖然通過換軌可以大幅度提高軌道過重，其實就是延長使用壽命，但是從經(jīng)濟上來講是不合適的；而預(yù)防性打磨要比修理性打磨的效果要好，這種方法降低了運營的成本，提高了企業(yè)效益。 其它方法如調(diào)整超高、加寬軌距、涂油等措施，對鋼軌的磨耗并未很大改善。

21世紀是以高速、重載、高效、安全為特征的時代，我國鐵路路網(wǎng)干線正朝著高速重載鐵路方向發(fā)展。從上世紀開始，既有鐵路列車提速在世界范圍內(nèi)普遍展開。我國鐵路第六次大面積提速，它推進了我國鐵路現(xiàn)代化的建設(shè)，在中國鐵路發(fā)展史上具有里程碑的意義。并且我國高速鐵路、重載鐵路建設(shè)速度大幅度提高。既有繁忙干線采用鋼軌配套的軌道結(jié)構(gòu)和無縫線路，基本上實現(xiàn)了軌道結(jié)構(gòu)重型化。目前國內(nèi)外新建的高速鐵路都是無縫線路，而在重載貨運鐵路，尤其是山區(qū)小半徑曲線上跨區(qū)間無縫線路的應(yīng)用則處于發(fā)展階段，伴隨著山區(qū)重載鐵路無縫線路的應(yīng)用，鋼軌磨耗問題的加重也越來越明顯。因此積極探索與發(fā)現(xiàn)該課題具有很強的實際意義。

表1　

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.004