铁路轨道小半径曲线病害的原因与整治方法.pdf

42技术改造与改进技术改造与改进第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）铁路轨道小半径曲线病害的原因与整治方法董涛，于海军，周尽晖，张春辉（鞍钢集团铁路运输分公司，辽宁鞍山1140 0 0）【摘要】分析了小半径曲线病害产生的原因，提出整治方法、日常养护的注意事项和整治建议，提升小半径曲线的运行状态，延长小半径曲线钢轨的使用寿命，降低维修成本。【关键词】铁路小半径曲线；病害；整治Causes and Treatment Methods of Small-radius CurveDiseases of Railway TrackDong Tao,Yu Haijun,Zhou Jinhui,Zhang Chunhui(Railway Transportation Branch Company of Ansteel Group,Anshan Liaoning 114000)Abstract This paper analyzes the causes of small-radius curve diseases,puts forward treatment methods,precautions fordaily maintenance and treatment suggestions,improves the operating state of small-radius curve,prolongs the service life ofsmall-radius curve rails,and reduces maintenance costs.Key Words railway small-radius curve;diseases;treatment1前言冶金企业因受场地所限，铁路线路小半径曲线较多，其引起的铁路病害主要以钢轨的非正常磨耗加剧，铁路轨距、水平超限，变化率不良为主要特征，列车通过时导致“晃车”现象严重，故整治小半径曲线病害是线路养护维修工作的一项重要内容，也是列车运行安全的决定性因素，更是降低日常维护成本的重要一环。2小半径曲线轨道受力分析小半径曲线病害的产生与钢轨受力有着直接关系。当列车在曲线地段运行时，产生的力十分复杂。通过力的分析，可将列车作用于钢轨上的力分为三个方向，即竖直方向、水平横向以及水平纵向。2.1坚向力机车和车辆在曲线轨道上运行时，作用于钢轨上车轮的垂直力随着轴重的提高不断增加。列车通过轨道不平顺地段车轮运行时会产生附加力。在曲线地段还有因外轨超高以及车架对车轮横向压力而引起的附加垂直力。2.2横向力横向水平力主要指车轮对钢轨的侧压力和曲线上的附加横向力，由轮缘对轨头的压力和车轮在钢轨上横向滑动时产生的摩擦力组成。曲线地段产生的横向水平力比较大，曲线半径愈小，横向水平力愈大。这些横向力的大小取决于离心力、行车速度、曲线半径和外轮超高。2.3纵向力产生纵向水平力的主要原因是轨道爬行和温度作用，在曲线地段，钢轨上还作用着滑动引起的摩擦力。轨道爬行主要是在车轮滚动下，钢轨的蛇形起伏而产生的，在列车制动地段尤其明显3曲线病害产生的原因及危害小半径曲线在以上各种力的作用下，导致线路几何尺寸和轨道部件的变化，经过一段时间的列车运行，各种残余变形逐渐扩大，线路各种病害逐步显现出来3.1主要病害（1）钢轨伤损病害。钢轨侧磨、波磨及接头伤损是小半径曲线常见的病害，尤其是侧磨，是小半径曲线最突出的伤损类型。（2）轨道几何尺寸易超限。轨道几何尺寸保持的周期短，特别是轨距超限相当普遍，并且随着钢轨侧磨的增加而逐渐加剧。43下转第46 页】技术改造与改进第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）（3）连接零件易松动且破损率高。当冲击力和横向力达到一定值时，易造成夹板及接头螺栓折断、混凝土枕连接螺栓失效、枕木道钉浮离、轨距杆折断、轨撑压裂、尼龙座挤碎、轨枕挡肩破损等病害。3.2原因分析小半径曲线钢轨磨耗特别是侧磨往往在多种因素的复合作用下形成。（1）钢轨受到的横向力较大。列车驶进小半径曲线时，由于车轮踏面与钢轨面发生滑动，使钢轨受到的横向力较直线地段大得多，导致机车车辆与轨道部件都受到伤损，因车轮的硬度比钢轨强，故钢轨的侧磨较大，使钢轨使用寿命变短。（2）运量的增加。运量的增加对钢轨冲击破坏是最明显的，在车轮的快速碾压撞击下，钢轨逐步产生侧面磨耗并快速变化。（3）超高设置不合理。曲线超高设置应根据实际通过的列车对数和车速来确定，而事实上车速和通过对数是不确定的，超高数值的合理性很难精准确认。超高偏大，车轮在向心力作用下摩擦下股钢轨，下股钢轨波磨。超高偏小，车轮在离心力作用下摩擦上股钢轨，上股钢轨侧磨。（4）轨底坡的作用。混凝土轨枕1/40 承轨槽坡度及木枕垫板1/40 轨底坡用于直线地段是合适的，而在曲线地段，车轮踏面与钢轨顶面未全部接触，形成偏载，容易形成磨耗。从造成曲线病害的诸多因素分析，运营条件和轨道结构属于客观因素，在一定条件下不易改变。造成小半径曲线病害的最直接因素是机车车辆作用在小半径曲线上的附加力。曲线状态好，附加力小，对曲线的破坏就小；曲线状态差，附加力大，对曲线的破坏越大。因此，保持曲线良好的状态，减少机车车辆作用在轨道上的附加力，是延长曲线维修周期、降低维修成本的关键。4由曲线病害的整治办法4.1调整好小半径曲线各部几何尺寸有计划地整治小半径曲线的漫坑，及时消灭小坑及低接头。夏季结合综合维修对钢轨超高进行调整，特别对钢轨出现伤损异常的曲线要做重点测速。小半径曲线轨距易变化，需要经常不断地进行检查和调整。对曲线的平面调整中，采用正矢拨道法进行较正。要在曲线拨正中，采用增加副矢点的办法对控制曲线圆顺度效果较好。具体办法是在现有5m间距中间增设一点副矢，圆曲线上为圆曲线计划正矢，检测工具仍为10 m弦线。曲线范围内连接零件要经常保持全、紧、靠、密，润，无失效，扭力矩符合铁路工务检修规则规定，挡肩破损的混凝土枕要及时修复，失效的要及时更换，道床不洁要及时清筛，道床要饱满，曲线上股道床按规定加宽0.4m。4.2强化小半径曲线轨道结构强度和养护标准在小半径曲线上铺设淬火轨和II型轨枕及相应的扣件。按铁路工务检修规则规定安装轨距杆或轨撑时，可根据曲线的实际情况采用增加轨距杆，或采取轨距杆与支撑配合使用的方法加强轨道结构强度加强对钢轨的养护工作。钢轨在通过一定运量后，在其顶面可能出现两大类病害：一类为有规律的周期性病害，叫做波形磨耗；另一类为无规律的非周期性病害，如擦伤、龟裂、剥落掉块、压溃、低接头等。整治波磨钢轨，用打磨机打磨钢轨，有效地消灭波磨轨。对钢轨表面的擦伤、低接头、马鞍形磨耗等进行综合处理，如有必要进行钢轨更换工作。在日常养护中还应加强捣固，消灭接头病害，清筛道床并应调整外轨超高以改善轮轨接触条件，减少或延缓波磨的发生。4.3整治重点病害轨距病害是小半径曲线最普遍的病害，可采用可调轨撑进行整治。可调轨撑不但可调整轨距，而且可以增加钢轨抵抗横向的能力。钢轨支嘴也是小半径曲线常见病害，调整好轨缝、防止接头瞎缝，效果也非常不错。5曲线轨道的日常养护与维护对曲线进行周期性的检查，是掌握线路技术状态的重要手段。通过检查，摸清曲线变化规律，做好曲线苗头性病害的预防工作。每一条曲线即使运营条件和轨道条件相同，其养护维修周期也不同。就一条曲线而言，其轨道结构各部分变化周期也不相同，因此在日常养护中各点检主任要注意摸索每条曲线及曲线各部分变化周期，如春融期、汛期要有计划地进行预防，从而减少维修工作量，避免曲线状态恶化，按线路状态安排紧急补修和经常保养工作。干线小半径曲线几何尺寸每15天左右进行一次检查，调车线每30 天左右进行一次检查，发现问题要及时进行紧急补修，46-(2022-11-03收稿上接第43页(2023-06-16收稿技术改造与改进第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）型沟槽进行安装，直线推、拉、拆、装，然后连接组装起来，形成完整的密封装置。（4）这种虎口形式的迷宫密封是提前在定修前进行测量与制作，然后进行组合安装，大大节省了施工时间，也节省人力、物力成本，能够缩短加工周期。用几千元的成本，替代了百万以上的成本。（5）通过这种混合式的密封结构得到的效果就是，改造前称量罐实际清空后，仪表显示剩余590kg矿石，经过改造，称量罐实际清空后的仪表显示，只有极少量剩余或无剩余，对比改造前称量精度高达9 8%以上。5结语在工况恶劣的环境下，准确的称量无疑是艰以控制轨道几何尺寸状态。此外，对线路病害严重的地段，还应适当增加检查次数，以使设备技术状态处于有效监控之下6结语小半径曲线养护的重点是围绕曲线轨道几何尺寸不超限，曲线轨道设备处于正常有效使用状难的，大型设备的设计和投资有较高的成本投人，用创新思维和相关理论，能跳出固有的思维模式和思维空间。对冬季北方无料钟上料系统的称量体系进行的创新改造，有效和最大限度使矿粉污染得到有效遏制，使称量罐的称量精度显著提高。2022年以来鞍钢股份有限公司以及东北三省的一些炼铁高炉，相继使用了类似的方法，经过两年运行，“遮蔽技术”可以有效解决炉顶料罐干涉缺陷，避免称量故障，已得到实践充分验证。参考文献：1杨继刚.无料钟锥形上料漏斗遮缝导料装置.中国专利，ZL20182162422.0P.2019-06-26.2】孙永伟，（美）谢尔盖.伊克万科.TRIZ打开创新之门的金钥匙 M北京：科学出版社，2 0 19.态来进行作业。在日常养护维修中，还应根据线路平面、纵断面、运量、轨道设备状况及自然条件等摸索出轨道变化规律，从而对其进行状态质量控制。参考文献：1刘秉玺.铁路轨道 M.北京：中国铁道出版社,19 8 5.