铁路小半径曲线的养护维修与病害整治

铁路小半径曲线的养护维修与病害整治

庞聪海

 中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特工务段  内蒙古自治区呼和浩特市 010000

摘要:本文对小半径曲线轨道的受力状况进行了分析，描述了造成这种情况的原因及危害，提出了相应的处理办法，并对其进行了日常维护和检查。

关键词: 铁路线路养护;小半径曲线轨道;曲线养护;技术管理

引言：铁路的运行状况一直处于不断的变化之中。由于曲线区段特别是直线区段，其维护工作的质量直接影响到维护投资和行车安全。

1.曲线轨道的受力分析

小半径曲线病害的发生与轨道的受力密切相关。在弯道行驶时，所受的作用力是很复杂的。通过对轨道的受力分析，轨道的受力可以分为垂直方向、水平方向。

1.1作用于钢轨上竖直方向分力的构成

列车、车辆在轨道上行驶时，会对轮子产生的静载压力会越来越大，因此，要想使钢轨结构得到强化，必须先提高钢轨的质量，以保证列车的轴重持续增长。在不平坦的路段行驶时，会受到附加的作用力。轨道不平顺可分为两类：长不平顺和短不平顺。长不平顺一般是由于捣固不良、枕木腐朽、三角坑、轨道弹性不均造成的；短程不平度的产生与轨道波形磨耗和车轮空转有关。在弯道区域，由于轨道高度和车架对车轮的侧向压力，也会产生额外的垂直力。

1.2在轨道上施加横向水平力的组成

横向水平作用力是指车轮对钢轨的横向作用力，同时也是对曲线的横向作用力。是由轮缘对轨头的压力和轮子在轨道上侧滑时所产生的摩擦所构成，所以，轮子对轨道的侧向力可以是这两个力之和，也可以是两者之间的差值。弯曲段的横向水平作用力相对较大，曲线半径越短，横向水平作用力越大；由于轨道高度过大，导致车辆发生倾斜，所以在弯道上所产生的离心力与列车的自重力是相关的。这种侧向力的大小与离心力、行车速度、曲线半径以及外车轮超高有关。在压应力和侧向力的联合作用下，钢轨的屈服强度超过了轨道的屈服强度，就会在轨道的作用下产生碾堆，造成脚踏表面的局部凹陷，使压陷区与轮子的接触不容易，从而形成黑点，最后形成疲劳开裂。在磨损率低于疲劳裂纹扩展速率的情况下，最终会发生剥落,曲线半径愈短，则愈容易发生脱落。

1.3纵向水平力

纵向水平力的形成主要是由于轨道的爬行和温度的影响，而在弯曲段，由于滑移而产生的摩擦也会对钢轨造成影响。如果轨道与枕木的联结不牢固，那么弹性道床对枕木的抗滑力比钢轨在支承上的滑移要大，那么轨道就会发生纵向运动，而枕木却依然停留在原来的位置。轨道爬行本质上是由基础的刚性决定的，当刚性越高时，轨道的扭转和部分的旋转就越大，而轨道的扭转越大，则会导致爬行的增加。

2.曲线病害产生的原因及危害

上述各种力的影响，轨道、线路几何尺寸、轨枕、道床等都发生了较大的变化，随着长时间的运行，各种残余变形进一步增大，线路出现了各种各样的病害。

2.1主要病害

一是轨道损伤：轨道侧磨、波磨和接缝损伤是小半径曲线的主要病害，特别是侧磨，在小半径曲线中最为突出。二是铁路的几何尺寸易超限：在较小的曲线上，高低、间距、正向等较易发生变化，维持周期较短，尤其是轨距增大时，病害较为常见，且随钢轨侧磨增大而加重。三是连接件易松动，断裂率高：连接件在小半径曲线上会受到较大的冲力和侧向力，在同样的扭转力矩下，易发生松动，同时，在一定的碰撞和侧向力作用下，导致卡盘、连接螺栓断裂、枕木道钉脱落、轨距杆断裂、轨撑压裂、尼龙座挤压、轨枕挡肩断裂。

2.2成因分析

小径曲线钢轨的磨损，尤其是侧磨，常由多个因素综合影响而产生。

首先，铁轨的磨损是由于线路固有的缺陷造成的。当列车在较短的半径内行驶时，轮子的踏面与轨道面发生了滑移，在同一牵引条件下，火车的速度明显下降，而在直线段上所受的力要比直线段大得多，这就造成了对车辆和铁路部件的损伤。

第二，我国铁路正逐步向“快速重载”发展，随着列车运力的增长，对轨道的冲击破坏最为显著，随着车轮高速碾压和碰撞，以及其它各种因素的影响，轨道端部的内部接触面逐渐剥落，从而导致轨道的侧面磨损。曲线超高设定值应该以实际通过的列车对数及实际行驶速度为依据。其实，速度和通过率都在不断的变化，而且还在不断的增加。

第三，超高偏大，在向心力的作用下，轮子与下股的轨道产生摩擦，从而产生下股的轨道波。

第四，超高偏大，由于离心力的作用，使上部的轨道产生摩擦，使上部的轨道产生侧磨。

第五，轨枕预留轨道的下坡度为四分之一，适合直线段，但在弯道段，由于轨道高度过高，车轮与轨道顶部不能完全接触，导致列车的载荷集中在轨道上，产生偏载，有时轮缘会挤压轨道的内侧，造成严重的损伤，并造成磨损

第六，轮子与铁轨碰撞时产生的摩擦。造成其表面磨损不均匀。这样，火车就会发生“蛇”型的移动，撞击轨道。促进磨损的产生。

此外，车体与车体、车体与轮对的联接不牢，会增大列车的摇晃，也会造成摩擦。

从多种原因来看，铁路运行状况、线路构造都是由一些客观因素决定的，在某些情况下是很难改变的。影响小半径曲线病害的最直接原因是机车车辆对其施加的外力。良好的曲线条件、较低的附着力，对曲线的破坏程度较低；曲线条件较差，外加外力较大，对曲线的损伤也较大。因此，为了缩短曲线维修周期，降低列车对线路的附加力，必须保证曲线维修周期，降低维修费用。

3.曲线病害的整治办法

3.1对小半径曲线的各个部分进行微调，对小半径曲线区域的漫坑进行系统的整修，并及时消除小坑和低矮节点。小半径曲线的轨距是很容易改变的，需要经常进行连续的调节。在曲线拨正过程中，通过添加副矢点来达到更好的控制曲线的平顺性。具体方法是：在10 m的间隔中间加一个小的子矢，它的正向在缓和曲线上的两个相邻的正向和的一半，圆曲线上的圆曲线规划正向，而探测工具仍然是20 m弦。在曲线养护中，要特别重视缓和曲线的维护。在缓和曲线养护中，超高、轨距、正向衰减等问题都是至关重要的。在弯道区域，连接件应经常保持全、紧、靠、密、无故障，扭转扭矩满足要求，不洁净的道床应及时清除，并使道床充分。

3.2强化小半径曲线技术细节

根据实际曲线条件，可适当增加横杆，或采用横梁和支撑配合结合的方式进行加固。在较短的半径曲线上铺设淬火钢轨、三类轨枕及其相关的紧固构件是今后的发展趋势。针对曲线上股枕外侧压坏严重、动静态检查病害多的曲线换铺 III型轨枕及其对应的扣件。采用在曲线上涂抹钢轨的方法，可以降低轨道的磨损，尤其是侧磨，这种方法在国内外都有很好的应用。采用高强度的铁轨对火车进行抛光，从而有效地消除了波磨式轨道。为了减缓波磨的发生和发展，对轨道表面的擦伤、塌陷接头、马鞍磨损等进行了喷焊，使轨面得到了平整。

3.3整治重点病害

在低半径曲线中，轨距病害最为常见，可采用加宽法对尼龙座0—6、0—8、0—10号、P60型橡胶垫片、专用6、10号轨距、可调整轨撑等进行修复。特殊的6、10挡板对纠正轨距有较好的效果，但是需要经常调节挡板，以适应边磨的不断改变和间距的增加，更换挡板工作量大，而且费用较高；可调式轨道架不仅可以调节轨道的间距，还可以提高轨道的抗侧向性能，其效果很好，但是在高冻害地区，由于在冬天，有衬垫的存在，导致轨道的后部比肩部高，从而使其失效，从而降低了轨道对侧向力的承受能力，所以要慎重使用。

结束语

总之，针对小半径曲线钢轨的病害，必须加强对其进行监测，了解其磨损和受力状况，并采取相应的措施，减少车轮和轨道结构的应力，因此，它的寿命得到了延长。对轨道曲线进行监控，包括轨道下垫层弹性、扣件扣压、超高设置等。

参考文献：

[1]马存福.铁路线路小半径曲线病害成因及其整治措施[J].民营科技.2015,(8).27.

[2]荆泰.铁路小半径曲线日常维修遇到的病害及整治措施探讨[J].科技情报开发与经济.2010,(20).202-204.