陳凱

神華包神鐵路有限責任公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 鄂爾多斯 017000

包神鐵路(包頭至神東)是國家能源集團鐵路網(wǎng)主要干線,也是我國西煤東運戰(zhàn)略通道的重要組成部分,近年來,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和“一帶一路”偉大戰(zhàn)略的實施，我國的進出口貿(mào)易活動變得越來越頻繁，這就對貨物的運輸能力提出了越來越高的要求。而在各種不同的運輸形式之中，重載鐵路運輸有著其得天獨厚的優(yōu)勢，例如成本更低、運量更大等。在這種背景條件下，重載鐵路運輸?shù)玫搅舜罅Φ匕l(fā)展，但是在高速發(fā)展的過程中難免會遇到一些問題。如為了能夠運輸更多的貨物，車輛的軸重變得越來越大，車輛的長度也在不斷加長，同時車輛的行駛速度也在不斷地加快[1]。在這種情況下，輪軌磨耗損壞的現(xiàn)象變得越來越頻繁。而且這些現(xiàn)象往往都發(fā)生在車輛通過小半徑曲線時。所以，在對曲線的各項參數(shù)進行設置時，除了要保證重載火車能夠安全而平穩(wěn)地通過曲線，還要盡可能地減小車輪和鋼軌之間的磨耗。為此，本文利用計算機軟件對重載鐵路車輛建立了精密的軌道動力學仿真模型，對重載列車通過小半徑曲線時的各項參數(shù)進行了重點分析，為減小輪軌磨耗提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 不同軸重火車下曲線半徑對輪軌磨耗的影響及減磨措施分析

應用計算機軟件建立軌道動力學仿真模型，其具體參數(shù)見表1。利用動力學仿真分析軟件得到的數(shù)據(jù)，總結(jié)出了以下規(guī)律。當車輛的軸重分別達到25t和30t時，車輛的所有動力學的數(shù)據(jù)會依次下降。例如起始半徑為400m，當其慢慢增大到800m時，車輛的脫軌系數(shù)會有明顯的變化。具體表現(xiàn)為，軸重為25t的車輛的脫軌系數(shù)會降低至原來的59%，而軸重為30t的車輛會降低至63%。軸重為25t的車輛的輪重減載率降低為原來的57%，而軸重為30t的車輛降低為53%。軸重為25t的車輛的輪軌橫向力降低為原來的58%，而軸重為30t的車輛降低為63%。軸重為25t的車輛的磨耗功率降低為原來的30%，而軸重為30t的車輛降低為31%。由此可見，軸重為25t的車輛相較于軸重為30t的車輛，多數(shù)指標的下降幅度大。而曲線半徑為400m時相較于曲線半徑為800m時，各項指標的下降幅度大。

通過建立動力學仿真模型，可以得到以下結(jié)論。無論是軸重為25t的車輛，還是軸重為30t的車輛，都有一個共同點就是隨著曲線半徑越來越小，車輛對鋼軌的磨耗程度會隨之越來越大，車輛行駛也會越來越危險。與此同時，在這種規(guī)律之下，軸重為25t的車輛和軸重為30t的車輛的磨損功率也是有所區(qū)別的。具體表現(xiàn)為，在曲線半徑相同的情況下，軸重為30t的車輛相較于軸重為25t的車輛會對輪軌產(chǎn)生更大的磨損功率，車輛的行車安全性也更低。所以車輛的軸重越小，車輛對小半徑曲線輪軌的磨損就會相應的越小[2]。綜上所述，為了減小重載車輛對輪軌的磨耗，在對重載車輛線路的輪軌進行設計的時候應當盡量設計較大的最小曲率半徑。

表1 不同曲線半徑所對應的參數(shù)數(shù)據(jù)

2 重載鐵路曲線超高對輪軌磨耗的影響及減磨措施分析

軸重為30t的重型載貨列車，當其行駛速度為60km/h時，鐵路的緩和曲線長度為70m，鐵路的圓曲線長度為340m，鐵路的曲線之前的直線長度為60m，鐵路的曲線半徑依次為800m，700m，600m和500m。在不同的鐵路曲線超高情況下對其建立軌道動力學仿真模型。對模型中各項數(shù)據(jù)的變化進行分析和總結(jié)。

在不同的曲線半徑下，車輛的脫軌系數(shù)和輪軌橫向力隨著超高的增大而減小，與此相反，輪軌的輪重減載率隨著超高的增大而增大。當在軌道動力學仿真模型中設置的超高值大于已知的均衡超高時，這一趨勢就會變得非常明顯。同時可以發(fā)現(xiàn)，輪軌的磨損功率隨著超高的增大而增大。

由此可以得出一個結(jié)論：為了降低小半徑曲線輪軌的磨耗，可以在允許的范圍內(nèi)設置一定程度的欠超高。但是一定要在允許的范圍之內(nèi)，因為如果設置的欠超高超出一定的程度，車輛的脫軌率會急劇變大，輪軌的橫向力也會迅速上升，這些都會對車輛行駛造成危險。

根據(jù)建立的軌道動力學仿真模型所得出的相關數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，設置一定的過超高也有著與之類似的效果。但是分析和比較之后發(fā)現(xiàn)，設置一定程度的欠超高效果更好，設置的過超高如果數(shù)值過大會對車輛的行駛帶來很大的危險。

3 結(jié)語

在其他參數(shù)相同的情況之下，軸重為25t的車輛對輪軌所產(chǎn)生的磨耗功率比軸重為30t的車輛對輪軌所產(chǎn)生的磨耗功率要小，所以軸重越小的車輛對輪軌所產(chǎn)生的磨耗功率越小。

當輪軌曲線半徑從400m慢慢向800m變大時，軸重為25t的車輛的所有動力學數(shù)據(jù)下降的幅度比軸重為30t的車輛的所有動力學數(shù)據(jù)的下降幅度要大，由此可以發(fā)現(xiàn)，軸重越小的車輛對于曲線半徑的變化越遲鈍，其磨耗程度變化也越小。所以在對輪軌進行設計的過程中，要對軸重大的車輛更加以重視，其各方面參數(shù)的設計要更加嚴格。

當軸重為25t的車輛和軸重為30t的車輛通過不同曲線半徑的輪軌時，輪軌的曲線半徑越大，車輛對輪軌所產(chǎn)生的磨耗反而會有所降低，相應的，車輛行駛也會更加安全。但是當輪軌的曲線半徑小于800m時，應當提起高度的注意，因為這時車輛對輪軌的磨耗最為嚴重。

為了讓車輛在經(jīng)過小半徑曲線時能夠更加的平穩(wěn)并減小車輛對輪軌的磨耗，應當在小半徑曲線上設置一定程度的欠超高[3]。但是在設置欠超高時要進行綜合考量，因為如果欠超高的設置值過大的話，會起到完全相反的作用，使車輛行駛更加危險。由動力學仿真模型所得的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在小半徑曲線上設置一定程度的過超高同樣也可以達到類似的效果，不過其真實表現(xiàn)不如在設置一定程度的欠超高時明顯。