伍鐵朝

摘 要：通過對(duì)地鐵線路曲線病害的成因與危害性進(jìn)行分析，提出軌道曲線病害的整治方法，提高軌道曲線日常檢查、養(yǎng)護(hù)及技術(shù)管理水平。軌道線路在日常運(yùn)營(yíng)中，不斷的受到車輛的碾壓和沖擊，因此軌道線路處在不斷變化中，特別是軌道曲線地段，所承受的碾壓、沖擊更為明顯，由此所產(chǎn)生的線路狀態(tài)變化也較快，變形不斷積累，并對(duì)軌道零部件的磨損及影響也較為嚴(yán)重。而軌道曲線的養(yǎng)護(hù)維修及病害整治便顯得非常之重要，對(duì)軌道曲線的養(yǎng)護(hù)水平及病害整治質(zhì)量，直接關(guān)系到列車的安全運(yùn)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：軌道線路;曲線病害;維養(yǎng)及技術(shù)管理

中圖分類號(hào)：U216.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在地鐵線路中，鋼軌曲線地段是并列于道岔、焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)之一。在軌道的曲線地段，其鋼軌結(jié)構(gòu)與直線地段有著顯著的不同。主要體現(xiàn)在曲線地段會(huì)設(shè)置外軌超高、部分設(shè)置軌距加寬、緩和曲線軌距遞增遞減等。這些特殊的設(shè)置，目的均為改善列車通過曲線地段時(shí)的行車條件，從而提高地鐵乘坐舒適性。但是，地鐵線路的特點(diǎn)是高密集發(fā)車，曲線地段在列車的超高頻率通過下，這些特殊設(shè)置導(dǎo)致曲線地段鋼軌自身、線路的幾何尺寸相較于直線地段更容易發(fā)生變化，相應(yīng)的病害也會(huì)發(fā)展的更快。因此，在地鐵線路的維護(hù)保養(yǎng)中，曲線地段既是重點(diǎn)，又是難點(diǎn)。本文結(jié)合地鐵線路的特點(diǎn)，對(duì)地鐵曲線線路的病害原因進(jìn)行分析，并提出針對(duì)性的整治措施，以為實(shí)際維修保養(yǎng)工作提供參考。

1 常見曲線病害及其原因

1.1 曲線鋼軌疲勞裂紋及剝落掉塊

在線路的維修養(yǎng)護(hù)中，小半徑曲線病害最主要體現(xiàn)在鋼軌的疲勞裂紋和剝落掉塊。曲線軌道為列車提供了導(dǎo)向與支撐，但也承受了來自列車的反作用力，曲線外股將會(huì)受到來自車輪的振動(dòng)力、豎向壓力及摩擦力，并受輪軌廓形匹配度、鋼軌材質(zhì)等影響。列車車輪產(chǎn)生的較大應(yīng)力導(dǎo)致車輪與軌面接觸面附近應(yīng)力過大，且長(zhǎng)期受荷載的反復(fù)作用，對(duì)鋼軌頭部?jī)?nèi)側(cè)形成較大的橫向力及蠕滑力，加上車輪與鋼軌的不停交互作用，是導(dǎo)致曲線鋼軌疲勞裂紋和剝落掉塊的重要原因。

1.2 曲線鋼軌壓潰

運(yùn)行在軌道上的列車，存對(duì)鋼軌形成垂向及橫向受力態(tài)狀，而在軌道不平順地段，還會(huì)產(chǎn)生附加力，如在曲線地段還會(huì)因曲線外股超高及車輪橫向推擠的橫向壓力產(chǎn)生附加的垂向力。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，軌道線路中曲線地段所產(chǎn)生的橫向水平力都比較大，且受力程度與曲線半徑成反比。曲線地段所產(chǎn)生的離心力及因外軌超高致使列車傾斜產(chǎn)生的附加力。軌道的橫向力又與離心力、曲線半徑、行車速度及曲線外軌超高密切相關(guān)。當(dāng)在橫向力與壓應(yīng)力疊加作用下超過了鋼軌的屈服強(qiáng)度時(shí)，鋼軌作用面將產(chǎn)生塑性變形，鋼軌踏面會(huì)表成部分壓陷的情況，而壓陷部位因?yàn)榈陀谲壝嫠?，極少與車輪踏面接觸而形成暗斑，直至形成鋼軌疲勞裂紋。

1.3 曲線方向不良

曲線方向不良的病害多數(shù)是處在曲線頭、曲線尾的位置，出現(xiàn)曲線頭、尾向上股凸出的現(xiàn)象，稱為“鵝頭”。產(chǎn)生“鵝頭”的原因主要為：曲線正矢不良緩和曲線的長(zhǎng)度、超高及軌距加寬遞減不合理;維修養(yǎng)護(hù)時(shí)的方法不當(dāng)，例如在撥道作業(yè)時(shí)，習(xí)慣往上挑，使誤差集中到緩和曲線頭，甚至?xí)斐汕€頭、曲線尾位置的破壞;列車運(yùn)行過程中對(duì)軌道曲線的沖擊也會(huì)造成此類病害，比如列車從直線進(jìn)入曲線或由曲線進(jìn)入直線時(shí)。

曲線接頭“支嘴”，這類曲線病害主要在小半徑曲線比較多，特別是在接頭對(duì)接的曲線上，主要由鋼軌的彈性和三硬彎引起。

1.4 曲線鋼軌磨耗

曲線磨耗分為側(cè)面磨耗、垂直磨耗及波浪形磨耗等，造成曲線鋼軌磨耗的原因及影響因素較多，除與鋼軌自身材質(zhì)、曲線半徑、車輛類型、通過總重及維修養(yǎng)護(hù)質(zhì)量相關(guān)外，還受曲線超高、軌向不良、軌底坡等因素影響。

（1）曲線超高設(shè)置不當(dāng)，超高是曲線的一個(gè)重要參數(shù)，曲線超高過大或過小都會(huì)引起鋼軌的偏載和輪軌不正常的接觸，超高過大會(huì)使列車的重量偏載于里股鋼軌，則加大里股的垂直磨耗，同時(shí)也影響外股的側(cè)磨;曲線超高過小，外輪輪緣會(huì)對(duì)外軌產(chǎn)生較大的擠壓力，則會(huì)對(duì)側(cè)磨產(chǎn)生不利。（2）軌底坡如查不正確，則會(huì)造成鋼軌頂面與車輪踏面不吻合，鋼軌頂面受力不均勻形成偏壓，也會(huì)加速鋼軌磨耗。（3）曲線方向不圓順，使列車通過時(shí)產(chǎn)生搖晃，也會(huì)加速鋼軌的磨損，形成波磨。

2 曲線病害的整治

在軌道曲線維護(hù)保養(yǎng)的過程中，須按下述重點(diǎn)進(jìn)行綜合整治，曲線圓順、合理設(shè)置超高、提高軌道框架阻力、減少鋼軌磨耗。

2.1 疲勞裂紋及剝落掉塊

（1）可通過預(yù)防性及修復(fù)性打磨改善輪軌接觸關(guān)系，提高輪軌廓形匹配度，以降低疲勞裂紋及剝落掉塊的產(chǎn)生概率，減緩病害的發(fā)展。而側(cè)面磨耗的加劇對(duì)輪軌廓形的改變更為顯著，需重點(diǎn)關(guān)注。（2）鋼軌涂油潤(rùn)滑雖然會(huì)減少磨耗，但會(huì)加快鋼軌剝落掉塊的出現(xiàn)及發(fā)展，疲勞裂紋不斷發(fā)展就會(huì)造成剝落掉塊，因此在疲勞裂紋出現(xiàn)時(shí)建議減少此處鋼軌的潤(rùn)滑，如將持續(xù)潤(rùn)滑改為間斷潤(rùn)滑，并加強(qiáng)巡查。（3）通過在軌底墊入彈性膠墊、安裝彈性扣件、鋪設(shè)彈性軌枕等降低軌道剛性、增加軌道彈性，減少輪軌間的應(yīng)力;通過調(diào)整軌底坡，對(duì)曲線內(nèi)股鋼軌軌底坡進(jìn)行加大，減少鋼軌的側(cè)磨量等措施加以改善及減緩。（4）當(dāng)疲勞裂紋不斷發(fā)展及剝落掉塊，且達(dá)到一定程度后，需對(duì)該曲線鋼軌進(jìn)行更換。

2.2 曲線“鵝頭”的整治措施

（1）在測(cè)量正矢前，先撥正直線兩端的直線方向，壓除“鵝頭”，再用繩正法計(jì)算撥道量，撥道要在曲線全長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行，并要考慮適當(dāng)預(yù)留回彈量。（2）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查，看現(xiàn)場(chǎng)超高、軌距加寬及正矢遞減是否合理。（3）在曲線臨時(shí)補(bǔ)修撥道時(shí)，不可從曲線中間往兩端撥道，防止將作業(yè)誤差趕到曲線兩端。（4）在曲線頭、尾位置的道床要保持足夠的厚度及框架剛度。

2.3 曲線正矢不良的整治措施

（1）及時(shí)補(bǔ)充或更換失效的軌道零部件，保持整個(gè)曲線段的軌道框架穩(wěn)定。（2）加強(qiáng)軌距整改，對(duì)軌距經(jīng)常發(fā)生變化的曲線進(jìn)行加設(shè)軌距拉桿或軌撐。（3）整治過程中，應(yīng)以改道及曲線正矢整治相結(jié)合，并以曲線上股為基準(zhǔn)股，曲線正矢與計(jì)劃正矢的誤差控制在2 mm范圍內(nèi)，在曲線正矢符合要求及上股曲線圓順的地基礎(chǔ)上，再對(duì)曲線下股軌距進(jìn)行整改。

2.4 曲線磨耗的防治措施

（1）對(duì)曲線鋼軌采取預(yù)防性打磨，減少列車的蛇形運(yùn)動(dòng)，將損傷完全消滅在萌發(fā)狀態(tài)。（2）定期對(duì)鋼軌涂油，降低輪軌側(cè)面的摩擦系數(shù)，可以減少、減緩曲線外側(cè)鋼軌的側(cè)面磨耗，延長(zhǎng)曲線鋼軌使用壽命。（3）整正軌底坡，軌底坡的影響輪軌接觸的位置及受力大小，進(jìn)而影響到鋼軌的側(cè)磨;可目測(cè)檢查鋼軌頂面的光帶是否在中心線上，如光帶偏里或偏外，都說明軌底坡不正常，可用墊膠墊的方法對(duì)軌底坡進(jìn)行修正，使輪軌接觸面增大。

3 結(jié)論

（1）車輪對(duì)鋼軌的應(yīng)力超過鋼軌材質(zhì)的屈服力后，將會(huì)引起鋼軌的塑性變形，且隨著變形的不斷累積形成疲勞裂紋，進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)造成剝落掉塊。疲勞裂紋與剝落掉塊存在一定的因果關(guān)系。（2）在日常的維護(hù)保養(yǎng)中嚴(yán)格按照規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行，利用動(dòng)態(tài)檢測(cè)與靜態(tài)檢測(cè)相結(jié)合的方式進(jìn)行曲線地段狀態(tài)分析，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)曲線地段軌道核查與巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。（3）建立曲線地段技術(shù)臺(tái)賬，特別是小半徑曲線的技術(shù)臺(tái)賬，結(jié)合實(shí)際檢測(cè)情況，找出病害發(fā)展規(guī)律及病害易發(fā)曲線地段，進(jìn)行針對(duì)性的整治。

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