既有線提速后曲線養護維修探討

邵長鳳

(佳木斯鐵路工務段,黑龍江 佳木斯 154002）

前言

鐵路線路在平面上由直線和曲線組成。機車車輛在曲線上行駛時，輪軌間橫向力、導向力和摩擦力，較之在直線上要大得多，因此曲線地段的線路質量比直線地段更難保養。隨著近幾年來鐵路大面積提速，提速后的曲線動態變化大，鋼軌不均勻側磨，曲線橫移、軌距擴大、檔肩擠壞的問題，充分暴露無遺出來。因此，針對新情況來取有效措施，是工務人員必須研究的課題。

1 輪軌荷載分析

當列車在曲線地段運行時，可將輪軌荷載為三項：直線軌道垂直動荷載、曲線軌道橫向水平力系數、偏載系數β。

2 直線軌道垂直動荷載

輪軌最大可能荷載（動荷載）用當量靜荷載表達。直線軌道上的垂向當量靜荷載用下式表示：

式中Pd——車輪作用于鋼軌上的垂直當量靜荷載（kN）；

P0，P120，P160——相當于速度為0、120、160km/h時，車輪作用于鋼軌上的垂直靜荷載（kN）；

α，α1，α2——速度系數，其值是根據鐵路干線軌底應力實測資料，經統計求出軌底應力的平均值σ和均方差Sσ，按置信率99.4%，即σ+2.5Sσ求算最大可能值，再經回歸分析求出的。

2.1 曲線軌道橫向水平力系數

曲線地段的輪緣導向作用及直線地段轉向架的蛇行運動，在輪軌之間產生橫向水平力及垂直力的偏心作用，使鋼軌承受橫向水平彎曲和扭轉，由此而引起的軌頭及軌底的邊緣應力相對于其中心應力的增量用f系數表示。TB2034-88中，按不同曲線半徑規定的f系數值對于我國鐵路的軌道強度檢算仍具有普遍的適用性。

2.2 偏載系數β

行駛在曲線上的列車，未被平衡的超高會導致內外股鋼軌偏載，因此而引起的鋼軌附加荷載，它用偏心系數β表示，即：β=(2*Δh*H)/S2

式中 Δh——未被平衡超高(mm)；H——機車或車輛重心高(mm)；S——內外股鋼軌中心距，為1500mm；我國機車的重心高最大為2300mm，為此 β=0.002Δh。

為此，列車速度v愈大、軸重t愈大、曲線半徑R愈小、曲線未被平衡超高Δh愈大，對鐵路軌道強度要求愈高。

3 曲線病害產生危害

3.1 主要病害

一是鋼軌傷損病害。二是軌道幾何尺寸易超限。三是連接零件易松動且破損率高曲線上連接零件承受的沖擊力和橫向作用力都比較大。四是緩和曲線的方向不良。五是曲線橫向外移，使曲線半徑變小。

3.2 曲線病害產生的原因分析

3.2.1 曲線超高設置不合理。

3.2.2 軌枕預留軌底坡是1/40，用于直線段是合理的，而在曲線地段，形成偏載。

3.2.3 車輪踏面對鋼軌的沖擊摩擦，使其踏面形成不均勻磨耗。

3.2.4 曲線設計不合理。

3.2.5 曲線計算偏角與實際偏角不符。

3.2.6 曲線的管理標準不夠完善，軌距加寬沒進行及時調整。

3.2.7 作業不規范，未對線路進行綜合整治。

3.2.8 關健部位控制不嚴，我國的緩和曲線多采用直線型超高順坡的三次拋物線型，在緩和曲線的起終點處均有一個折角，列車通過時會產生沖擊和振動，使線型難于保持。

3.2.9 曲線標志標記的缺失或不準。

4 曲線病害的整治方法

4.1 設置合理的曲線外軌超高

定期進行測速，計算超高，結合鋼軌的磨耗和光帶合理設置超高。超高按如下公式計算：

h=11.8V2j/R

Vj=∑NiQiV2i/∑NiQi同時滿足下列條件：

①h≤hmax；②11.8V2H/R≤h≤11.8V2max/R；③11.8V2max/R-△h欠≤h≤11.8V2H/R+Δh過

式中：h=實設超高(mm)，Vj=平均速度(km/h)，R-曲線半徑(m)

Ni-實測各類列車的速度 (km/h)，Qi-各列列車的重量(T)

Vi-實測各類列車的速度(km/h)，hmax-實測最大超高(mm)

VH-貨物列車平均行車速度(km/h)，Vmax-線路容許速度(km/h)

Δh欠-容許最大欠超高(mm)，Δh過-容許最大過超高(mm)

4.2 對設計不合理，與《修規》標準不一致的曲線進行修正，確保符合相關規范要求。

4.3 對理論正矢總和與實測正矢總和存在較大出入的曲線進行測量。

4.4 適當改變軌底坡。將現有的1/40的軌底坡加大到1/20。

5 曲線地段的養護

小半徑曲線地段應加強養護，堅持“預防為主，防治結合，養修并重”的原則。使路基參數達到設計標準，防止路基基礎變化帶動上部建筑的變形，并按規定更換失效軌枕枕，根據設計的曲線要素正確測定曲線位置，及時設曲線頭尾標志固定曲線位置，正確測定現場正矢，用計算機進行撥正計算全面撥正線路，有計劃地整治曲線范圍內的漫坑，及時消滅小坑及低接頭，對曲線變化的軌距要及時調整，曲線范圍內連接零件要經常保持全、緊、靠、密無失效。扭力矩符合《修規》規定，檔肩破損的混凝土軌枕要及時修復，失效的要及時更換，道床不潔要及時清篩，道床要飽滿，上股按規定加寬到0.4M。在日常維修過程中，還應根據線路平面、縱斷面、運量、軌道設備狀況及自然條件等摸索出軌道變化規律，從而對其進行狀態質量控制。

6 曲線養護中的技術管理

6.1 措施管理

一是清理路肩。整修排水設備。二是更換I級優質道碴，根據曲線半徑或線路橫移情況，適當加寬曲線外側碴肩寬度。無縫線路地段可根據需要堆高碴肩。三是更換接頭失效軌枕，接頭處軌枕下墊高彈膠墊，優化軌底坡設置。四是整修鋼軌坍低接頭，對馬鞍形磨耗、波形磨耗等要進行打磨，側面磨耗曲線應定期涂油。五是根據具體情況，增設軌距桿及軌撐，必要時增加防爬器及支撐。六是絕緣接頭采用高強絕緣螺栓。七是加強搗固及時消滅空吊板、三角坑等，補足道碴填滿夯實。八是按規定做好超高及其順坡。九是埋設永久性撥道樁，實現曲線“三維定位”。十是小半徑曲線要更換全長淬火軌、合金軌。

6.2 五條建議

一是摸索曲線變化規律，做好曲線苗頭性病害的預防工作。二是對小半徑曲線鋼軌的選型上應優先考慮全長淬火軌、合金軌；研發適用于小半徑曲線的2.5mUlb型軌枕，優化軌底坡設置，批量上道形成與提速區段配套；改進Ⅲ型彈條扣件系統；改進鋼軌接頭夾板下部結構，實現鋼軌接頭彈條與區間軌道彈條的通用互換。完善小半徑曲線軌道配套技術，增加鋼軌接頭處的軌道彈性，采用高彈橡膠墊層，更換I級優質道碴，研發橋式接頭夾板，應用施必牢高強螺栓將鋼軌接頭凍結起來，形成準無縫線路。三是加大對鋼軌修理的投入，應增加對波磨和飛邊的修理鋼軌修理方面機具的投資。四是對曲線地段建立精密的測量系統。五是按檢測要求配備相應的檢測設備。

7 展望鐵路線路未來發展的趨勢

鐵路大發展，鐵路技術裝備現代化取得重要進展。展望工務部門在做好日常工作的同時，正在依靠科技進步，實現線橋結構現代化，施工作業機械化，企業管理科學化，發展重型鋼軌、新型混凝土軋枕、全區間或跨區間無縫線路、可動心軌道岔、優質道碴，采用高效配套的大型養路機械，配置先進的檢測設備，建立與全路計算機運輸指揮系統聯網的工務設備總數據庫等，在鐵道線路設備逐步由限制型向適應型過渡?，F代科技的發展一定會使得線路質量更高，病害被預防在未然，以至達到少維修或免維修，那樣鐵路的明天將更加輝煌。

[1]賀國棟.鐵路既有線提速對軌道結構的要求[J].山西建筑，2007-11-10.