摘要：本文以山區(qū)鐵路小半徑曲線養(yǎng)護(hù)維修實(shí)踐為背景，通過(guò)跟蹤盯控小半徑曲線無(wú)縫線路狀態(tài)，對(duì)比施工前后線路動(dòng)態(tài)質(zhì)量，分析了山區(qū)鐵路小半徑曲線鋼軌磨耗、軌道幾何尺寸超限、零配件損耗等常見(jiàn)病害的產(chǎn)生原因及病害間的相互影響，并對(duì)山區(qū)鐵路小半徑曲線鋼軌打磨作業(yè)、提高曲線圓順度、注重結(jié)構(gòu)整治、保持道床彈性、提高軌道阻尼等線路養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)的要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。工程實(shí)踐表明：在現(xiàn)有的條件下，嚴(yán)格落實(shí)無(wú)縫線路技術(shù)管理規(guī)定的各項(xiàng)措施，按照施工作業(yè)的程序，控制好關(guān)鍵環(huán)節(jié)的作業(yè)質(zhì)量，可以有效延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)維修周期，減少工作量。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)護(hù)維修；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；小半徑曲線；無(wú)縫線路

無(wú)縫線路具有線路平順度高、質(zhì)量均衡穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，無(wú)縫線路已從區(qū)間無(wú)縫線路發(fā)展到了跨區(qū)間無(wú)縫線路^［1］。

目前，國(guó)內(nèi)山區(qū)鐵路既有線正在逐步改造鋪設(shè)無(wú)縫線路，無(wú)縫線路小半徑曲線是線路的薄弱環(huán)節(jié)，也是病害集中點(diǎn)，其穩(wěn)定性以及養(yǎng)護(hù)維修的理論研究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)是目前的關(guān)注重點(diǎn)。

隨著工務(wù)系統(tǒng)修程修制改革的深化，“集中修、專業(yè)修、機(jī)械修”不斷推進(jìn)，山區(qū)鐵路無(wú)縫線路的養(yǎng)護(hù)維修周期得以延長(zhǎng)，成本得以降低。但是，小半徑曲線仍然占用較大的養(yǎng)護(hù)維修資源。受制于山區(qū)地形地貌，道路交通不便，施工隊(duì)伍上下工、進(jìn)出場(chǎng)的時(shí)間占比較高。

在這樣的背景下，在工程實(shí)踐中歸納總結(jié)如何提高養(yǎng)護(hù)維修質(zhì)量和一次作業(yè)有效率，對(duì)于深挖技術(shù)管理潛力，減少養(yǎng)護(hù)維修工作量，進(jìn)一步降本增效具有重要意義。

1山區(qū)鐵路小半徑曲線特點(diǎn)

1.1受力特性

相比于無(wú)縫線路直線地段，小半徑曲線受力情況復(fù)雜，其在承受縱向力、徑向力、橫向水平力、附加動(dòng)應(yīng)力的同時(shí)，受山區(qū)氣候的影響，還要承受較大變化幅值的溫度力。

曲線半徑減小，徑向力增大，附加動(dòng)應(yīng)力的大小與運(yùn)行速度和軸重成正比關(guān)系^［2］，且在曲線的始終端，鋼軌溫度壓力局部偏高。無(wú)縫線路小半徑曲線復(fù)雜的受力不僅加劇了鋼軌及其零配件的磨損，增加了養(yǎng)護(hù)維修工作量，同時(shí)也是影響線路穩(wěn)定，造成病害集中的主要因素。

1.2鋼軌特性

同等運(yùn)營(yíng)條件下，無(wú)縫線路小半徑曲線鋼軌承受著更大的徑向力，不僅會(huì)加劇鋼軌的磨耗和壓潰，也削弱了軌道框架自身的剛度^［3］，同時(shí)，拉桿、擋肩等其他零配件的磨損也隨之加劇。由于小半徑曲線鋼軌特殊的受力特性，使其更容易產(chǎn)生波磨，降低列車運(yùn)行的平穩(wěn)性。

通過(guò)對(duì)曲線半徑R≤350 m的無(wú)縫線路現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)波磨先是出現(xiàn)在小半徑曲線上股，再出現(xiàn)在小半徑曲線下股，同步出現(xiàn)軌底膠墊壓潰、拉桿折斷、扣件扭力衰減等病害，嚴(yán)重破壞了軌道結(jié)構(gòu)，影響行車安全。

1.3臌曲特性

脹軌跑道總是從軌道的薄弱地段（鋼軌原始彎曲不平順或道床阻力削弱處）開(kāi)始。在持穩(wěn)階段，軌溫升高，徑向分力增大，但軌道不變形。脹軌階段，隨著軌溫的增加，徑向分力也隨之增加，此時(shí)軌道開(kāi)始出現(xiàn)微小變形，徑向分力繼續(xù)增加至臨界值，軌道達(dá)到不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。此時(shí)軌溫稍有升高或受到外部干擾，軌道將會(huì)突然發(fā)生臌曲，釋放內(nèi)部積蓄的能量，道砟拋出，軌枕裂損，鋼軌發(fā)生塑性變形，此為跑道階段，至此穩(wěn)定性完全喪失^［4］。

這個(gè)過(guò)程中，軌道殘余變形不斷積累，小半徑曲線能夠承受的溫度變化幅值或外部干擾比直線地段小，且可能出現(xiàn)在曲線的任何部位，必須加強(qiáng)觀測(cè)。

2小半徑曲線常見(jiàn)病害

2.1鋼軌磨耗

（1）由于曲線內(nèi)外軌長(zhǎng)度存在差值，對(duì)于同等的線路長(zhǎng)度，曲線半徑越小差值越大，輪對(duì)在小半徑曲線內(nèi)外軌上的行進(jìn)距離相應(yīng)地產(chǎn)生差值。輪對(duì)與鋼軌發(fā)生橫向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪軌接觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車輪實(shí)際滾動(dòng)圓半徑隨之變化，左右車輪之間形成滾動(dòng)圓半徑差。理想情況下，左右車輪滾動(dòng)圓半徑差與曲線內(nèi)外軌長(zhǎng)度差匹配，車輛在曲線的通過(guò)能力高。實(shí)際上，隨著軌道狀態(tài)劣化、養(yǎng)護(hù)不合理等原因，左右車輪滾動(dòng)圓半徑差與曲線內(nèi)外軌長(zhǎng)度差不匹配，輪軌滑動(dòng)加劇，加速了垂直磨耗的產(chǎn)生與發(fā)展。同時(shí)，車輛在曲線運(yùn)行產(chǎn)生的離心力通過(guò)外軌超高平衡，而隨著曲線半徑減小，車輛輪對(duì)的鋼軌側(cè)壓隨之增大，輪軌接觸就會(huì)對(duì)曲線外軌產(chǎn)生較大的側(cè)面磨耗。某區(qū)段小半徑曲線鋼軌磨耗見(jiàn)表1。

（2）由于小半徑曲線特殊的幾何形位和受力特性導(dǎo)致車輛的運(yùn)行軌跡不均勻，從而產(chǎn)生波浪形磨耗。對(duì)于山區(qū)鐵路而言，長(zhǎng)大坡道眾多，機(jī)車為確保正常運(yùn)行，通常在上下坡運(yùn)行中通過(guò)撒砂提高輪對(duì)與鋼軌的摩擦力，但會(huì)導(dǎo)致小半徑曲線鋼軌不均勻磨耗。同時(shí)，撒砂后道床臟污板結(jié)，失去彈性，會(huì)引起軌道結(jié)構(gòu)、幾何變化，從而進(jìn)一步加劇了波浪形磨耗的發(fā)展。

2.2軌道幾何尺寸超限

受制于山區(qū)地形地貌，小半徑曲線地段存在緩和曲線較短、圓曲線較短或者兩曲線之間的夾直線較短等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低的問(wèn)題。軌距、水平、高低、軌向等幾何參數(shù)相較于直線地段更容易發(fā)生變化，養(yǎng)修周期更短。

（1）在日常生產(chǎn)作業(yè)中，通過(guò)繩正法計(jì)算設(shè)置正矢，達(dá)到“削峰填谷”的目的，使直線與緩和曲線、緩和曲線與圓曲線的連接變得圓順，減小列車在直緩點(diǎn)和緩圓點(diǎn)的輪軌沖擊。但在長(zhǎng)期的撥道作業(yè)過(guò)程中，為了減少工作量，經(jīng)常憑經(jīng)驗(yàn)、靠眼力撥道。長(zhǎng)期采用簡(jiǎn)易撥道法容易導(dǎo)致誤差積累，造成曲線頭尾方向不良，曲線頭尾出現(xiàn)反彎或鵝頭。

（2）在更換和鋪設(shè)長(zhǎng)軌條時(shí)，曲線的頭、尾往往會(huì)出現(xiàn)兩股鋼軌鋁熱焊焊縫接頭相錯(cuò)（相錯(cuò)量大于100 mm），相錯(cuò)的位置一般位于直緩點(diǎn)、緩直點(diǎn)附近，列車通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)使兩股鋼軌受力不均，造成兩股鋼軌偏移量不同，從而引起動(dòng)態(tài)軌向出分。

（3）軌距變化率偏大對(duì)軌道結(jié)構(gòu)造成損傷，使小半徑曲線軌檢車軌向檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)相應(yīng)扣分。其出現(xiàn)的原因主要有以下三點(diǎn)。

①隨著開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，曲線范圍內(nèi)扣件扭力矩存在不同程度的衰減，鋼軌隨著輪軌作用力的變化出現(xiàn)向外偏移。

②在徑向力、橫向水平力及附加動(dòng)應(yīng)力的耦合作用下，鋼軌及其零配件出現(xiàn)磨損變形，引起軌距變化。

③高溫導(dǎo)致線路零小碎彎增多。

2.3零配件損耗

聯(lián)結(jié)零件易出現(xiàn)松動(dòng)、破損失效。小半徑曲線聯(lián)結(jié)零件承受的沖擊力及橫向作用力都比較大，當(dāng)沖擊力和橫向力達(dá)到一定值時(shí)易造成膠墊外側(cè)壓潰，扣件螺栓、拉桿松動(dòng)或折斷，防爬設(shè)備缺損、失效，曲線外側(cè)擋肩擠碎、里側(cè)離縫等。

2.4病害之間的相互影響

山區(qū)鐵路長(zhǎng)大坡道眾多，機(jī)車通過(guò)時(shí)經(jīng)常靠撒砂增加輪軌之間的摩擦力，一方面會(huì)導(dǎo)致道床出現(xiàn)臟污，從而使道床、路基排水不良，雨季出現(xiàn)翻漿冒泥，晴天出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，引發(fā)各類線路病害。另一方面，機(jī)車撒砂會(huì)造成線路設(shè)備老化、傷損變快，扣件經(jīng)常出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致扭力不足，軌道框架剛度和穩(wěn)定性顯著降低，各類病害加速發(fā)展。而上述病害又導(dǎo)致車輪軌跡不均勻，加速了鋼軌波浪形磨耗發(fā)展，波浪形磨耗引起振動(dòng)又加速扣件扭力矩衰減、松動(dòng)脫落，形成惡性循環(huán)。

在小半徑曲線范圍內(nèi)如存在局部不平順，也會(huì)引發(fā)其他病害，最終使得整個(gè)曲線方向不平順（圖1）。列車通過(guò)時(shí)往往形成復(fù)合病害，不但降低了旅客的舒適度，還給養(yǎng)護(hù)工作帶來(lái)了極大的不便。

3整治措施

3.1鋼軌打磨

鋼軌打磨作業(yè)應(yīng)按照“以預(yù)防性打磨為主、修理性打磨為輔”的原則，采用鋼軌打磨列車與小型打磨機(jī)結(jié)合的方式，通過(guò)對(duì)鋼軌廓形檢測(cè)、設(shè)計(jì)，制定針對(duì)性的預(yù)防修方案，按周期進(jìn)行鋼軌打磨，達(dá)到目標(biāo)廓形，改善輪軌接觸關(guān)系，減緩或避免各類鋼軌病害的產(chǎn)生和發(fā)展^［5］。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)打磨作業(yè)盯控，波磨峰值在0.1～0.4 mm時(shí)原則上應(yīng)盡快安排打磨，此時(shí)打磨工作量小，收益高。當(dāng)波磨峰值達(dá)0.5 mm時(shí)則應(yīng)重點(diǎn)打磨，恢復(fù)鋼軌廓形，做好順坡。此時(shí)對(duì)于砂輪進(jìn)給量及往返速度的控制要求更高，操作不當(dāng)易造成鋼軌局部退火，軌面出現(xiàn)氧化層，這一類病害需要投入更多的天窗、人工、物資等。因此，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)鋼軌磨耗觀測(cè)，合理安排打磨作業(yè)。

實(shí)踐證明，通過(guò)打磨作業(yè)可以消除鋼軌表面?zhèn)麚p，將波磨谷深控制在0.1 mm以下，能控制波磨發(fā)展速率，恢復(fù)良好廓形，從而增大輪軌有效接觸面積，降低接觸應(yīng)力，延長(zhǎng)輪軌的使用壽命。同時(shí)能降低過(guò)車時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)并減少線路的結(jié)構(gòu)和幾何病害，延長(zhǎng)線路養(yǎng)護(hù)的周期和減低成本。

3.2提高曲線圓順度

（1）在小半徑曲線地段，由于半徑小，轉(zhuǎn)向角大，未被平衡離心力、向心力產(chǎn)生或消失過(guò)快，很不利于行車安全和旅客舒適。在曲線四大樁點(diǎn)處經(jīng)常出現(xiàn)軌向與水平逆相位復(fù)合不平順，因此在ZH、HY、YH、HZ點(diǎn)的正矢應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，合理設(shè)置緩和曲線的長(zhǎng)度，并將緩和曲線內(nèi)超高向兩端直線和圓曲線內(nèi)適當(dāng)延長(zhǎng)，減小緩和曲線的超高順坡率。

現(xiàn)場(chǎng)緩和曲線頭尾分別向直線和圓曲線方向順延，在ZH點(diǎn)按2.5倍超高順坡率設(shè)置超高，按圓曲線設(shè)計(jì)超高減去2.5倍超高順坡率設(shè)置HY點(diǎn)超高，使零點(diǎn)向直線方向移動(dòng)，使頂點(diǎn)向曲中方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)“頂點(diǎn)不頂，零點(diǎn)不零”。

同時(shí)，綜合考慮軌道線形線位和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，在允許偏差管理值的范圍內(nèi)對(duì)ZH點(diǎn)和HY點(diǎn)進(jìn)行1～2 mm的微調(diào)，如圖2所示。

（2）輪緣與鋼軌間存在游間，列車進(jìn)入曲線時(shí)，運(yùn)行的蛇行幅度增大，輪軌間的沖角增大，作用于鋼軌的橫向力隨之增大，從而加劇了輪軌磨耗和軌道變形。通過(guò)比對(duì)作業(yè)地段前后的TQI值，發(fā)現(xiàn)提高了曲線圓順度，可以有效減小軌距出分（表2）。同時(shí)，由于列車通過(guò)曲線的條件改善，車體橫向搖擺減弱，線路在列車荷載作用下形成的動(dòng)態(tài)軌向不良和橫向加速度隨之減小。

3.3注重結(jié)構(gòu)整治

軌距精改的同時(shí)，注重軌道結(jié)構(gòu)整治，消滅不密貼擋肩、扣件，更換、復(fù)緊失效和松動(dòng)的拉桿，保持扣件齊全，位置正確，作用良好。加強(qiáng)軌道框架剛度和穩(wěn)定性，更換失效軌枕、壓潰的軌底膠墊，能有效改善軌底坡，使各軌枕受力分布均勻，在列車動(dòng)力下鋼軌不致因膠墊壓潰而向外傾斜，可有效減少軌向不良、橫向加速度、大軌距等病害的產(chǎn)生。

3.4保持道床彈性、提高軌道阻尼

對(duì)道床翻漿冒泥、板結(jié)地段進(jìn)行清篩，應(yīng)有計(jì)劃地安排大機(jī)清篩、搗固作業(yè)。日常養(yǎng)修應(yīng)保證排水暢通，消滅道床路基存水、下沉等病害，保持道床彈性。作業(yè)后補(bǔ)充作業(yè)地段道心石砟和堆高道床兩邊砟肩，使其符合設(shè)計(jì)斷面尺寸是提高道床阻力的主要措施，也是控制波磨發(fā)展速率、保持曲線穩(wěn)定的方法之一^［6］。

3.5防脹防斷盯控

山區(qū)鐵路小半徑曲線無(wú)縫線路的防脹防斷壓力突出，因此，要作為關(guān)鍵地段重點(diǎn)盯控。

鋪設(shè)長(zhǎng)軌條時(shí)，不應(yīng)采取強(qiáng)制的方法拉伸或壓縮軌條，使其勉強(qiáng)就位；處理短軌斷縫焊接時(shí)，前后鋼軌應(yīng)恢復(fù)原有位置；在軌溫偏高或偏低的條件下焊接接頭，長(zhǎng)軌條內(nèi)部積存的溫度力應(yīng)當(dāng)充分放散。應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確掌握實(shí)際鎖定軌溫，鎖定軌溫偏高，不利于冬季防斷；鎖定軌溫偏低，不利于夏季防脹。所以，必須準(zhǔn)確掌握軌條的實(shí)際鎖定軌溫，對(duì)于實(shí)際鎖定軌溫偏高、偏低或因施工作業(yè)造成鎖定軌溫不明的軌條應(yīng)及時(shí)安排應(yīng)力放散。

在氣溫逐漸回升的季節(jié)，日間軌溫接近鎖定軌溫，由于山區(qū)晝夜溫差大，鋼軌內(nèi)部積存較大的溫度力，小半徑曲線對(duì)于外部擾動(dòng)的承受能力較小，尤其是曲線頭尾等局部壓力偏高位置，在進(jìn)行正常的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)時(shí)，必須掌握軌溫，觀測(cè)鋼軌位移，分析鎖定軌溫變化，按實(shí)際鎖定軌溫，根據(jù)作業(yè)軌溫條件進(jìn)行作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行“作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后測(cè)量軌溫”的制度。

4小半徑曲線綜合整治實(shí)例

4.1曲線病害概況

（1）某曲線全長(zhǎng)L=405.77 m，超高h(yuǎn)=110 mm，緩和曲線長(zhǎng)l=60 m，半徑R=250 m，軌距加寬5 mm，區(qū)間（平面）右向曲線，坡度（順里程下坡）10.2‰。

（2）五型軌檢車（WX999281）通過(guò)該曲線，按vmax＞160 km/h標(biāo)準(zhǔn)，1.5～70 m波長(zhǎng)范圍出現(xiàn)高低和軌向不平順，最大左軌向11.85 mm，接近三級(jí)超限，長(zhǎng)度6 m，右軌向10.67 mm，位于圓曲線內(nèi)，病害處所軌距水平不平順，右高低在10 m范圍內(nèi)變化幅值在11 mm左右，距圓緩樁約23 m（圖3）。

（3）在病害地點(diǎn)附近從圓曲線部分向緩和曲線方向進(jìn)行正矢測(cè)量（表3），同步測(cè)量軌距水平（表4），檢查軌道結(jié)構(gòu)。病害地段道床飽滿、石砟均勻、斷面尺寸符合要求，圓緩點(diǎn)附近空吊4 mm，尼龍擋肩均存在一定程度的磨損，12處離縫大于2 mm，16處Ⅱ型彈條中部前端下顎與軌距擋板離縫大于2 mm，8處軌底膠墊壓潰，曲線上股鋼軌圓緩點(diǎn)附近4 m范圍鋼軌側(cè)面磨耗4.5 mm，圓曲線范圍內(nèi)下股鋼軌波浪磨耗谷深0.6 mm。

4.2整治措施

（1）優(yōu)化曲線四大樁點(diǎn)中圓緩點(diǎn)和圓曲線內(nèi)的正矢，將圓緩點(diǎn)對(duì)應(yīng)處35f測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)正矢撥為190 mm，根據(jù)回彈量整治圓曲線內(nèi)的34f測(cè)點(diǎn)，再將33f測(cè)點(diǎn)下壓3 mm，提高緩和曲線與圓曲線的連接圓順度，使現(xiàn)場(chǎng)正矢滿足旅客列車舒適度需要。同時(shí)做好圓曲線內(nèi)和圓緩樁對(duì)應(yīng)處水平的順坡順撬，改善曲線內(nèi)該處所的欠超高，避免出現(xiàn)軌向和水平的逆相位復(fù)合不平順。

（2）進(jìn)行軌距精改，將圓曲線內(nèi)-3 mm、-2 mm的軌距和圓緩點(diǎn)附近+3 mm、+2 mm的軌距改為-1 mm，將緩和曲線內(nèi)+1 mm的軌距改為0 mm，并在緩和曲線范圍內(nèi)，按不大于1‰的遞減率做好軌距加寬遞減。

（3）結(jié)合空吊整治高低、大水平，將圓曲線內(nèi)和圓緩點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的大水平-7 mm、-8 mm、-9 mm、-10 mm的處所起道搗固為-3 mm，并做好大水平前后的順坡。作業(yè)地段補(bǔ)充石砟，保證道床飽滿。

（4）對(duì)波浪形磨耗及軌頭肥邊處所進(jìn)行打磨作業(yè)，消除肥邊，將波浪形磨耗谷深控制在0.1 mm以下，恢復(fù)鋼軌廓形。同時(shí)全面整理零配件，更換、調(diào)整不密貼擋肩，更換壓潰的軌底膠墊，復(fù)緊扣件，使其扭力全部達(dá)標(biāo)。

4.3整治效果

通過(guò)分析軌檢車波形圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)軌道幾何尺寸和結(jié)構(gòu)狀態(tài)確定該曲線的綜合整治方案，恢復(fù)了良好線形線位和軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)，同時(shí)對(duì)作業(yè)地段復(fù)緊扣件，補(bǔ)充石砟，增強(qiáng)軌道框架剛度。該曲線綜合整治結(jié)束并驗(yàn)收合格后第二個(gè)檢查周期無(wú)Ⅱ級(jí)超限病害，第三個(gè)檢查周期無(wú)Ⅱ級(jí)大峰值病害，減少了作業(yè)投入，有效延長(zhǎng)了養(yǎng)護(hù)維修周期。

5結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)踐表明：在一定的資源投入和組織下，針對(duì)山區(qū)鐵路小半徑曲線養(yǎng)護(hù)維修的技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格落實(shí)無(wú)縫線路技術(shù)管理規(guī)定的各項(xiàng)措施，按照施工作業(yè)的程序，控制好關(guān)鍵環(huán)節(jié)的作業(yè)質(zhì)量，有效提高線路養(yǎng)護(hù)維修質(zhì)量和一次作業(yè)有效率，從而釋放技術(shù)管理的經(jīng)濟(jì)潛力，實(shí)現(xiàn)降本增效。

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作者單位：中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司南平工務(wù)段，南平市353000

作者簡(jiǎn)介：趙夢(mèng)輝，男，助理工程師。