張建鵬

摘 要：通過對(duì)曲線軌道受力情況的分析，研究小半徑曲線病害的成因與危害，提出曲線病害的整治辦法，介紹曲線軌道的日常養(yǎng)護(hù)與檢查以及曲線養(yǎng)護(hù)中的技術(shù)管理。

關(guān)鍵詞：鐵路線路養(yǎng)護(hù)；小半徑曲線軌道；曲線養(yǎng)護(hù)；技術(shù)管理

鐵道線路不間斷地受到機(jī)車、車輛的碾壓和沖擊，所以線路狀態(tài)處在不斷的變化當(dāng)中。曲線地段特別小半徑曲線較直線地段所受到的沖擊、碾壓和推擠更為突出，不但線路狀態(tài)變化較快、較大，而且軌件的磨損也比較嚴(yán)重，因此小半徑曲線的養(yǎng)護(hù)維修與病害整治成為線路養(yǎng)護(hù)維修工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其養(yǎng)護(hù)任務(wù)的好壞直接關(guān)系著維修投入與行車安全。

1 曲線軌道的受力分析

1.1 作用于鋼軌上豎直方向分力的構(gòu)成

機(jī)車和車輛在軌道上運(yùn)行時(shí)，作用于鋼軌上車輪的靜壓力（即分配到該車輪上的車輛重量——軸重）為鋼軌上豎直方向分力。列車通過軌道不平順地段以及不平順車輪運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加力，在曲線地段還有因外軌超高以及車架對(duì)車輪橫向壓力而引起的附加垂直力。

1.2作用于鋼軌上橫向水平力的構(gòu)成

橫向水平力主要指車輪對(duì)鋼軌的側(cè)壓力和曲線上的附加橫向力。

以上力由輪緣對(duì)軌頭的壓力（傳遞車架壓力）和車輪在鋼軌上橫向滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力組成，因此車輪對(duì)鋼軌的側(cè)壓力可以取上述兩力之和或兩力之差。曲線地段產(chǎn)生的橫向水平力比較大。曲線半徑愈小，橫向水平力愈大。曲線上產(chǎn)生的離心力和因外軌超高使車輛傾斜而產(chǎn)生的機(jī)車車輛重力分力有關(guān)。這些橫向力（導(dǎo)向力、側(cè)向力及車架壓力）的大小取決于離心力、行車速度、曲線半徑和外輪超高。當(dāng)在壓應(yīng)力和橫向力的共同作用下超過了鋼軌的屈服強(qiáng)度時(shí)，在鋼軌作用邊產(chǎn)生碾堆（即塑性變形），在踏面形成局部壓陷特征，壓陷處不易和車輪踏面接觸（即短不平順）而形成暗斑，最終形成疲勞裂紋。

1.3 縱向水平力

產(chǎn)生縱向水平力的主要原因是軌道爬行和溫度作用，在曲線地段，鋼軌上還作用著滑動(dòng)引起的摩擦力。軌道爬行主要是在車輪滾動(dòng)下鋼軌的蛇形起伏而產(chǎn)生的，在列車制動(dòng)地段尤其明顯。

如鋼軌和軌枕之間連接不夠牢固，彈性道床抵抗軌枕縱向位移的阻力大于鋼軌在支座上滑動(dòng)的阻力，此時(shí)鋼軌可能縱向移動(dòng)，而軌枕則仍然留在原地。軌道爬行實(shí)質(zhì)上取決于軌下基礎(chǔ)剛度，剛度愈大，因鋼軌扭曲及其斷面轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的爬行也愈大。

2 曲線主要病害的危害及成因

2.1 主要病害

一是鋼軌傷損病害：鋼軌側(cè)磨、波磨及接頭傷損是小半徑曲線常見的病害，尤其是側(cè)磨，是小半徑曲線最突出的傷損類型。二是軌道幾何尺寸易超限：小半徑曲線上高低、軌距、超高、正矢相對(duì)其他線路容易發(fā)生變化，保持的周期短，特別是大軌距會(huì)隨著鋼軌側(cè)磨的增加而逐漸加劇。三是連接零件易松動(dòng)且破損率高：小半徑曲線上連接零件承受的沖擊力和橫向作用力比較大，易造成夾板及接頭螺栓折斷、混凝土枕連接螺栓失效、枕木道釘浮離、軌距桿折斷、軌撐壓裂、尼龍座擠碎、軌枕擋肩破損等病害。

2.2 成因分析

曲線超高設(shè)置應(yīng)根據(jù)實(shí)際通過的列車對(duì)數(shù)和實(shí)際通過的車速來確定。而事實(shí)上車速和通過對(duì)數(shù)是在不斷變化、逐步增加的，超高數(shù)值的合理性很難確定，超高設(shè)置偏大，車輪在向心力作用下撞擊摩擦下股鋼軌，逐漸形成下股鋼軌波磨；超高設(shè)置偏小，車輪在離心力作用下撞擊摩擦上股鋼軌，逐漸形成上股鋼軌側(cè)磨。

我國(guó)鐵路運(yùn)輸逐步向“快速重載”方向發(fā)展，運(yùn)量的增加使列車對(duì)鋼軌沖擊破壞增加，同時(shí)為安全考慮限制列車在小半徑曲線地段的行駛速度，相同牽引力下鋼軌的受力進(jìn)一步增加，導(dǎo)致鋼軌、線路幾何尺寸、軌枕、道床等設(shè)備產(chǎn)生變化，經(jīng)過一段時(shí)間的列車運(yùn)行，各種殘余變形進(jìn)一步擴(kuò)大，線路各種病害逐步顯現(xiàn)出來

從造成曲線病害的諸多因素分析，運(yùn)營(yíng)條件和軌道結(jié)構(gòu)屬于客觀因素，在一定條件下不易改變。造成小半徑曲線病害的最直接因素是機(jī)車車輛作用在小半徑曲線上的附加力。曲線狀態(tài)好，附加力小，對(duì)曲線的破壞就?。磺€狀態(tài)差，附加力大，對(duì)曲線的破壞越大。因此，保持曲線良好的狀態(tài)，減少機(jī)車車輛作用在軌道上的附加力，是延長(zhǎng)曲線維修周期、降低維修成本的關(guān)鍵。

3 曲線病害的整治辦法

3.1 調(diào)整好小半徑曲線各部尺寸

有計(jì)劃地整治小半徑曲線范圍內(nèi)的漫坑，及時(shí)消滅小坑及低接頭。

每年根據(jù)春季測(cè)速資料，夏季結(jié)合綜合維修對(duì)超高進(jìn)行調(diào)整，特別對(duì)鋼軌出現(xiàn)傷損異常的曲線要做重點(diǎn)測(cè)速。

小半徑曲線軌距易變化，需經(jīng)常不斷地進(jìn)行調(diào)整。

在曲線撥正中，采用增加負(fù)矢點(diǎn)的辦法對(duì)控制曲線圓順度效果較好。具體辦法是：在現(xiàn)有10m間距中間增設(shè)一點(diǎn)副矢，其正矢在緩和曲線上為兩相鄰正矢點(diǎn)之和的一半，圓曲線上為圓曲線計(jì)劃正矢，檢測(cè)工具仍為20m弦線。

在曲線養(yǎng)護(hù)中要切實(shí)注意緩和曲線的養(yǎng)護(hù)。超高、軌距和正矢遞減是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是緩和曲線養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵。為便于緩和曲線上超高、軌距加寬順坡和三角坑的檢查與確定，可將超高和軌距加寬值在緩和曲線鋼軌上的標(biāo)記間距改為6.25m，檢查時(shí)可不受原鋼軌檢查點(diǎn)位置的限制，按超高和軌距加寬標(biāo)記點(diǎn)放置道尺，記錄時(shí)在線路檢查記錄簿“水平”一欄中劃斜線，斜線上填寫實(shí)際檢查超高值，斜線下填理論值。

曲線范圍內(nèi)連接零件要經(jīng)常保持全、緊、靠、密，無失效，扭力矩符合規(guī)定要求，擋肩破損的混凝土枕要及時(shí)修復(fù)，失效的要及時(shí)更換，道床不潔要及時(shí)清篩，道床要飽滿，上股按規(guī)定加寬到0.4m。

3.2 強(qiáng)化小半徑曲線技術(shù)細(xì)節(jié)

按《普速鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定安裝軌距桿或軌撐時(shí)，可根據(jù)曲線的實(shí)際情況采用增加軌距桿，或采取軌距桿與支撐配合使用的方法補(bǔ)強(qiáng)。

提高設(shè)備質(zhì)量，減少曲線附加力。使用淬火鋼軌提高較高耐磨強(qiáng)度和硬度；使用小半徑曲線用混凝土枕提升扣件強(qiáng)度，提高軌道抗橫向力；利用車載涂油器或地面涂油器（或稱路旁涂油器）在鋼軌側(cè)面涂油減緩鋼軌磨耗，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命。

加強(qiáng)對(duì)鋼軌的養(yǎng)護(hù)工作。鋼軌在通過一定運(yùn)量后，在其頂面可能出現(xiàn)兩大類病害：一類為有規(guī)律的周期性病害，叫做波形磨耗，簡(jiǎn)稱波磨；另一類為無規(guī)律的非周期性病害，如擦傷、龜裂、剝落掉塊、壓潰、接頭坍低等。整治波磨鋼軌，一般為使用大功率的鋼軌打磨列車，有效地消滅波磨軌。為延緩波磨的產(chǎn)生或發(fā)展，對(duì)鋼軌表面的擦傷、坍低接頭、馬鞍形磨耗等進(jìn)行噴焊，以整平軌面。除采取以上直接措施外，在日常養(yǎng)護(hù)中還應(yīng)加強(qiáng)搗固、消滅接頭病害，清篩道床并應(yīng)鋪設(shè)坡形膠墊以改善輪軌接觸條件，減少或延緩波磨的發(fā)生。

3.3 整治重點(diǎn)病害

軌距病害是小半徑曲線最普遍的病害，可用加寬尼龍座0～6號(hào)、0～8號(hào)、0～10號(hào)，P60楔形膠墊，特制6號(hào)、10號(hào)軌距擋板，可調(diào)軌撐等進(jìn)行整治。特制6號(hào)、10號(hào)擋板座對(duì)改正軌距作用比較好，但需根據(jù)側(cè)磨不斷的變化和軌距的增大，經(jīng)常調(diào)整軌距擋板，更換軌距擋板工作量大，且成本比較高；可調(diào)軌撐不但可調(diào)整軌距，而且可以增加鋼軌抵抗橫向的能力，效果頗佳。鋼軌支嘴也是小半徑曲線常見病害，尤其P60鋼軌比P50鋼軌支嘴更普遍，除調(diào)整好軌縫、防止接頭頂死外，采取用接頭夾板里外口互換的辦法，簡(jiǎn)單易行，效果甚好。對(duì)一些頑固支嘴接頭，可在支嘴處增設(shè)曲線穩(wěn)定樁。

4 結(jié)語

小半徑曲線整治是設(shè)備質(zhì)量中的難點(diǎn)及重點(diǎn)，其狀態(tài)的好壞對(duì)列車運(yùn)行安全及維護(hù)成本都有很大的影響。設(shè)備管理單位在日常養(yǎng)護(hù)維修中要加強(qiáng)檢查，摸索曲線變化規(guī)律，掌握質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化情況，從而有效的解決病害，提升設(shè)備質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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