于家敏

摘 要：高速鐵路列車軸重輕，速度快，鋼軌的磨耗有其自身的特點(diǎn)，本文作者通過對全國主要著名的幾條高速鐵路鋼軌磨耗情況的長期跟蹤觀測，重點(diǎn)分析與總結(jié)了高速鐵路鋼軌的磨耗特點(diǎn)。通過結(jié)果表明：高速鐵路直線段鋼軌的垂直磨耗量與磨耗速度相對比較小，而小半徑曲線地段鋼軌的側(cè)面磨耗嚴(yán)重，已影響到鋼軌的使用壽命。建議在小半徑曲線地段使用在線熱處理鋼軌，同時進(jìn)行鋼軌潤滑，以減少鋼軌磨耗。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;鋼軌;垂直磨耗;側(cè)面磨耗

引言 鋼軌磨耗是影響鋼軌使用壽命的重要因素，按照磨耗的部位的不同，鋼軌磨耗分為垂直磨耗與側(cè)面磨耗，其中垂直磨耗在鋼軌軌頂面寬三分之一處，距標(biāo)準(zhǔn)工作邊測量，側(cè)面磨耗在鋼軌踏面，按標(biāo)準(zhǔn)斷面下的16毫米處測量。目前，普通速度的鋼軌的垂直磨耗，側(cè)面磨耗重傷標(biāo)準(zhǔn)分別是11毫米與19毫米，高速鐵路鋼軌的垂直磨耗，側(cè)面磨耗重傷標(biāo)準(zhǔn)分別 是10毫米和12毫米。直線段鋼軌的磨耗以垂直磨耗為主，而曲線段鋼軌上股以側(cè)面磨耗為主，下股以垂直磨耗為主。

高速鐵路列車軸重輕，速度快，鋼軌的磨耗有其自身的特征。我國高速鐵路鋼軌磨耗雖然己經(jīng)開展了一些研究。但由于我國高速鐵路尚處于運(yùn)營初期，高速鐵路鋼軌的磨耗特征及規(guī)律還需要持續(xù)的跟蹤研究。本文通過對我國高速鐵路鋼軌磨耗情況的長期跟蹤測量，分析總結(jié)了高速鐵路鋼軌磨耗的一些規(guī)律及特點(diǎn)。研究結(jié)果表明：尖軌和基本軌磨耗發(fā)展呈現(xiàn)逐漸收斂的趨勢;基本軌垂向磨耗在輪載過渡區(qū)前后較大，在輪載過渡區(qū)相對較小，直尖軌垂向磨耗比曲尖軌更嚴(yán)重;曲尖軌側(cè)向磨耗明顯大于直尖軌，在輪載過渡區(qū)前側(cè)向磨耗較小，輪載過渡區(qū)側(cè)向磨耗明顯，基本軌側(cè)向磨耗主要集中在尖軌前端及岔前區(qū)域，直基本軌側(cè)向磨耗比曲基本軌更嚴(yán)重。試驗(yàn)結(jié)果可為磨耗仿真研究提供試驗(yàn)驗(yàn)證，同時可為高速道岔的養(yǎng)護(hù)維修提供科學(xué)指導(dǎo)。

一.磨耗的跟蹤觀測情況

從2008年我國第一條高速鐵路開通以來，開始對多條高速鐵路鋼軌的磨耗情況進(jìn)行了長期的跟蹤觀測，測點(diǎn)布置及觀測時間。利用軌頭廊形測量儀對鋼軌測點(diǎn)測量了軌頭外形，然后利用軟件計(jì)算出鋼軌的垂直磨耗和側(cè)向磨耗。

二.磨耗的分析與結(jié)果

1.直線段鋼軌外形與磨耗情況

高鐵線路以直線與大半徑曲線為主，因此，許多線路都重點(diǎn)測量了直線段鋼軌的磨耗以及外形變化情況。

我國從第一條高速鐵路開通以后，進(jìn)行了持續(xù)幾年的跟蹤觀測，對多次測量的軌頭外形數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較與分析。通過數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，除了鋼軌軌距角部位稍有變化外，外形變化不明顯，軌距角有變化是因?yàn)殇撥壌髾C(jī)打磨所致。第一次測量的時候的垂直磨耗較明顯，這主要是因?yàn)閷?shí)測外形和標(biāo)準(zhǔn)鋼軌外形的差異以及打磨的原因，最近一次的測量的平均垂直磨耗量是1.6毫米，和一次測量相比，相對垂直磨耗量為0.56毫米，幾年的觀測時間內(nèi)鋼軌預(yù)防性打磨兩次，一次打磨垂直磨耗量是0.1毫米左右，由此可以估算出七年的輪軌的自然磨耗為0.36毫米，自然磨耗速率僅僅為0.05毫米一年。

從前幾年開始，對武廣客專金沙洲隧道直線段鋼軌的外形及磨耗情況進(jìn)行了持續(xù)定期的跟蹤觀測。從調(diào)查數(shù)據(jù)可以看出，2011年的外形與2010年在外形上稍有差距，這是因?yàn)樵?010年底對該鋼軌進(jìn)行了打磨，2015年外形和2011年外形比較變化不明顯。武廣客專運(yùn)行六年多的垂直磨耗量為1.06毫米，和第一次測量相比，相對垂直磨耗量為0.46毫米，六年的輪軌的自然磨耗為0.36毫米，自然磨耗速率僅為0.07毫米一年。

另一方面，京滬高鐵的鋼軌磨耗和外形變化情況和京津城際基本相同，鋼軌軌頭外形變化不明顯。京滬高鐵運(yùn)行三年時的垂直磨耗量為0.34毫米，三年的觀測時間內(nèi)鋼軌預(yù)防性打磨一次，一次的打磨量為0.1毫米左右，由此可以估算出三年的輪軌的自然磨耗為0.24毫米，自然磨耗速率僅僅為0.08毫米一年。

2.曲線段鋼軌外形與磨耗

高速鐵路正線以直線和大半徑曲線為主，但進(jìn)出站及聯(lián)絡(luò)線仍存在一些小半徑曲線，從觀測結(jié)果可以看出，小半徑曲線鋼軌的主要磨耗為側(cè)面磨耗，但也有一定的垂直磨耗，其中南京站曲線半徑為600米，最大側(cè)面磨耗是6.6毫米，此此鋼軌的抗磨耗能力也比較低。這些小半徑曲線地段磨耗嚴(yán)重的鋼軌壽命只有兩三年，因此建議小半徑區(qū)段鋪設(shè)使用在線熱處理鋼軌。

3.分析與探討

從以上幾條高速鐵路鋼軌磨耗的跟蹤觀測結(jié)果可以看出，高速鐵路鋼軌磨耗具有以下特點(diǎn)：首先，高速鐵路直線地段的垂直磨耗量與磨耗速率均較上。從幾條線路的輪軌自然磨耗速率來看，幾條線路的輪軌自然磨耗速率都需要高度重視。另由跟蹤觀測可以推算出更大自然磨耗速度率是0.1毫米一年，由此可以推算出最大的垂直磨耗為0.15毫米一年。目前高速鐵路鋼軌垂直磨耗的重傷標(biāo)準(zhǔn)為10毫米，按照推算的直線段鋼的最大磨耗速率計(jì)算，要達(dá)到垂直磨耗重傷至少需要66年。從高速鐵路直線段鋼軌的磨耗速率可以看出，在直線地段，垂直磨耗并不是影響鋼軌使用壽命的主要因素。最后，高速鐵路在進(jìn)出站和聯(lián)絡(luò)線仍有一些小半徑曲線，高速列車在這些小半徑曲線上以相對低的速度通過。雖然動車軸重輕，但小半徑曲線鋼軌的磨耗和普速線路的特征相同，即上股主要是以側(cè)面磨耗為主。而這些高速線路的小半徑曲線地段也鋪設(shè)了和直線區(qū)段相同的相對低強(qiáng)度，低硬度的熱軋鋼軌，導(dǎo)致這些小半徑區(qū)段鋼軌側(cè)面磨耗嚴(yán)重，壽命只有兩三年，有些嚴(yán)重的線路。為解決高速線路小半徑曲線的磨耗問題，應(yīng)更換在線熱處理鋼輕，提高鋼軌的強(qiáng)度和硬度。在一些磨耗嚴(yán)重的地段，除了提高鋼軌的強(qiáng)度和硬度外，還應(yīng)該采用鋼軌潤滑的方式來進(jìn)行減磨。

結(jié)束語：通過對幾條高速鐵路鋼軌磨耗情況進(jìn)行了跟蹤觀測，對我國高速鐵路鋼軌的磨耗特點(diǎn)與初步規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)。高速鐵路因?yàn)檩S重輕，速度快，直線段鋼軌的垂直磨耗量和磨耗速率均較小，從觀測的幾條線路上的輪軌自然磨耗速率來看，己嚴(yán)重影響到高速鐵路鋼軌的壽命及運(yùn)行安全，建議在小半徑區(qū)段使用在線熱處理鋼軌，同時采用鋼軌潤滑的方式來減少鋼軌磨耗。

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