錢(qián)小益 上海鐵路局科研所

動(dòng)車(chē)聯(lián)絡(luò)線小半徑曲線減磨措施研究

錢(qián)小益 上海鐵路局科研所

動(dòng)車(chē)聯(lián)絡(luò)線小半徑曲線嚴(yán)重的側(cè)磨對(duì)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全有著極不利的影響，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及相關(guān)理論研究，提出四種減磨措施，并對(duì)實(shí)際線路進(jìn)行改造。安全性及后期磨耗效果分析結(jié)果表明，幾種減磨措施對(duì)小半徑曲線減磨有著良好的效果，能夠延長(zhǎng)鋼軌的更換周期一倍左右。

動(dòng)車(chē)所；聯(lián)絡(luò)線；小半徑曲線；減磨

1　前言

上海鐵路局管轄的虹橋動(dòng)車(chē)所、南翔動(dòng)車(chē)所聯(lián)絡(luò)線中，部分小半徑曲線外軌側(cè)磨問(wèn)題十分嚴(yán)重，換軌周期非常短。嚴(yán)重的鋼軌磨耗減小了鋼軌的強(qiáng)度，加劇了鋼軌的傷損，縮短了鋼軌的使用壽命，不僅浪費(fèi)了大量的養(yǎng)護(hù)維修資金，而且還會(huì)干擾正常運(yùn)輸任務(wù)的完成，對(duì)動(dòng)車(chē)的運(yùn)行安全也十分不利。因此，關(guān)于小半徑曲線磨耗的問(wèn)題亟待研究。

2　小半徑曲線減磨措施

結(jié)合小半徑曲線輪軌磨耗影響機(jī)理及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，本文提出了針對(duì)動(dòng)車(chē)聯(lián)絡(luò)線小半徑曲線改造的一系列減磨方案，主要包括調(diào)整外軌超高、軌距加寬、調(diào)整軌底坡、使用減磨劑4個(gè)方面。根據(jù)不同的曲線形式，選擇南翔動(dòng)車(chē)所3條鋼軌側(cè)磨較快的曲線為研究對(duì)象，通過(guò)采用不同的減磨方案對(duì)3條曲線進(jìn)行試驗(yàn)改造，具體改造方案如表1所示，其中封浜動(dòng)車(chē)線鋼軌同步更換為新軌。

表1 線路改造方案表

3　改造曲線安全性分析

鑒于本次改造部分指標(biāo)已超過(guò)相關(guān)線路養(yǎng)護(hù)維修規(guī)范要求，而對(duì)于聯(lián)絡(luò)線等特殊地段，行車(chē)平穩(wěn)性要求較低，因此必須確保采取的減磨措施不會(huì)危及行車(chē)安全。目前，國(guó)內(nèi)外車(chē)輛運(yùn)行安全性通常以脫軌系數(shù)（輪軌垂向力與橫向力之比）作為評(píng)判基本指標(biāo)，我國(guó)除采用脫軌系數(shù)外還將輪重減載率（減載量△P與靜輪載P的比值△P/P）作為輔助的評(píng)價(jià)指標(biāo)?！陡咚勹F路工程動(dòng)態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》中對(duì)脫軌系數(shù)和輪重減載率給出了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

脫軌系數(shù)Q/P：≤0.8；輪重減載率△P/P：≤0.65

本文采用地面動(dòng)力學(xué)測(cè)試方法，對(duì)改造線路進(jìn)行動(dòng)態(tài)的輪軌力測(cè)試，涵蓋改造曲線通過(guò)的所有車(chē)型（CRH1、CRH2、CRH380、CRH5），速度范圍為（15~40）km/h。通過(guò)測(cè)得的輪軌垂向力和橫向力求得脫軌系數(shù)和減載率，從而對(duì)改造曲線安全性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。從表1中可以看出，封浜動(dòng)車(chē)線線路改造情況最為復(fù)雜，相關(guān)改造指標(biāo)也最大，因此主要以該曲線為例進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。線路改造完成后對(duì)該曲線脫軌系數(shù)和輪重減載率分別如圖1、圖2所示。

圖1 脫軌系數(shù)

圖2 輪重減載率

從圖1、圖2中測(cè)試結(jié)果來(lái)看，列車(chē)脫軌系數(shù)及輪重減載率均處在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，滿足《高速鐵路工程動(dòng)態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》中線路安全的要求。

4　小半徑曲線減磨效果分析

為了對(duì)小半徑曲線減磨措施的效果進(jìn)行分析，本文借助鋼軌廓形測(cè)量?jī)x對(duì)改造后的鋼軌廓形進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)，并制定了詳細(xì)的觀測(cè)方案，按照2個(gè)月為一個(gè)周期，定期對(duì)鋼軌廓形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。本文涉及從改造完成后共計(jì)進(jìn)行的3次采集數(shù)據(jù)，分別為線路改造后、改造后2個(gè)月及改造后4個(gè)月。

4.1鋼軌廓形測(cè)試觀測(cè)情況

根據(jù)3條曲線上股鋼軌廓形觀測(cè)結(jié)果可以看出改造后南翔高修1道和南翔110-156#道岔間渡線外軌三次廓形變化不大，而封浜動(dòng)車(chē)線外軌第二次采集廓形較第一次采集廓形磨耗較明顯，且重要集中于軌距角處，主要原因是該條曲線為改造時(shí)新?lián)Q鋼軌，輪軌之間存在著一定的磨合過(guò)程。

整體上來(lái)看，在觀測(cè)周期內(nèi)3條曲線鋼軌都發(fā)生了不同程度的磨耗，但對(duì)比改造前的線路情況來(lái)看，側(cè)磨有一定程度的減緩，此外，從現(xiàn)場(chǎng)鐵屑的大量減少也可以說(shuō)明這一點(diǎn)，如圖3所示。

圖3 封浜動(dòng)車(chē)線鋼軌改造前后現(xiàn)場(chǎng)鐵屑對(duì)比示意圖

4.2改造后線路鋼軌磨耗情況分析

由于外軌主要發(fā)生側(cè)磨，因此只分析鋼軌側(cè)磨和總磨耗面積，以改造后第一次廓形數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，第二次、第三次測(cè)試相對(duì)于第一次測(cè)試磨耗情況如圖4～8所示（南翔110-156#道岔間渡線外軌側(cè)磨變化不明顯，因此只給出磨耗面積對(duì)比示意圖）。

圖4 封浜動(dòng)車(chē)線外軌側(cè)磨量

圖5 封浜動(dòng)車(chē)線外軌磨耗面積

圖6 南翔高修1道外軌側(cè)磨量

圖7 南翔高修1道外軌磨耗面積

圖8 南翔110-156#道岔間渡線外軌磨耗面積

從上圖中可以得出兩個(gè)測(cè)試周期內(nèi)鋼軌磨耗量的最大值統(tǒng)計(jì)，第三次測(cè)試距第一次測(cè)試時(shí)間為4個(gè)月，則可以推算出月平均磨耗量，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 曲線外軌相對(duì)磨耗值統(tǒng)計(jì)表

4.3改造前后小半徑曲線減磨效果分析

通過(guò)改造后的磨耗數(shù)據(jù)與改造前數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以看出，三條曲線改造后月平均磨耗量均有大幅度的降低，改造前后小半徑曲線磨耗值對(duì)比如表3所示。

表3 改造前后小半徑曲線外軌磨耗量對(duì)比分析表

從表中磨耗量的降幅來(lái)看，本文提出的針對(duì)小半徑曲線減磨的措施效果明顯，能夠有效地減少鋼軌的磨耗，單純從平均磨耗量上來(lái)看，鋼軌的換軌周期可以延長(zhǎng)1倍左右。

5　結(jié)論

本文針對(duì)動(dòng)車(chē)聯(lián)絡(luò)線小半徑曲線的磨耗問(wèn)題開(kāi)展研究，提出通過(guò)增大外軌超高、軌距加寬、增大外軌軌底坡、使用減磨劑4個(gè)減磨措施對(duì)小半徑曲線進(jìn)行線路改造，并對(duì)改造后線路的安全性以及減磨效果進(jìn)行了分析，從相關(guān)數(shù)據(jù)分析來(lái)看，3條曲線改造后線路安全，且磨耗量及磨耗速率均有了明顯的降低，足以說(shuō)明幾種減磨措施有良好的效果，下一步將針對(duì)不同減磨措施開(kāi)展研究，從而明確各措施對(duì)減磨效果所占的權(quán)重。

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責(zé)任編輯：王華 張建強(qiáng)

來(lái)稿日期：2016-05-13