曲線鋼軌磨耗現狀及減磨技術研究

魏征孔

摘 要：列車在輪載作用下不可避免會出現曲線地段的鋼軌磨耗問題，研究鋼軌曲線磨耗的現狀、成因及發展趨勢，針對性的提出鋼軌的減磨措施，對于提高線路的運行品質，減少養護維修的工作量，保證列車運營安全，具有十分重要的作用。

關鍵詞：曲線磨耗；養護維修；減磨技術

鋼軌在自然條件、列車的輪軌及其他不可抗因素作用下，不可避免地會產生鐵路鋼軌的銹蝕、磨耗和損傷等狀況。在通常情況下，輪軌相互作用是引起鋼軌磨耗主要原因，特別是處于小半徑曲線上的鋼軌，磨耗問題尤為嚴重。養護維修要求在鋼軌磨損達到一定限度就更換鋼軌，以保證列車運營安全。由于公司轄區鐵路普遍存在自然環境差、養護維修人員少的特點，對及時更換磨耗鋼軌帶來很大困難，同時也會大幅提高線路養護維修成本。因此，分析鋼軌側磨原因，并采取減磨措施，以減少養護維修工作量，提高鋼軌使用壽命，減少線路養護維修成本就顯得十分必要。

1 鋼軌磨耗現狀

隨著行車密度和軸重的提高，曲線地段鋼軌的側面磨耗、軌面波磨、軌面剝落掉塊等情況普遍產生，對鋼軌的使用壽命及行車安全造成一定影響。結合轄區鐵路曲線磨耗調查，分析其規律如下。

鋼軌磨耗主要表現為垂磨、側磨、波磨、肥邊等情況，其中曲線垂直磨耗變化較為緩慢，一般在一年左右時間會達到1mm左右；在曲線外股側磨則與曲線半徑的大小相關，半徑越小發展速度越快。其初期表現為魚鱗裂紋，并有鐵屑脫落，逐漸會形成軌頭下圓角處的碾堆金屬連成長條被切掉情況，如圖1所示。

在線路上有部分曲線內股內、外側均出現了肥邊，也存在著部分曲線外側出現肥邊的現象如圖2所示。

曲線地段鋼軌上內股出現波磨，曲線外股較內股嚴重，其中部分曲線外股出現了嚴重的波磨現象，1m鋼平尺測量最大矢度嚴重達3.0mm。如圖3所示。

2 波磨的減緩措施及思路

2.1 減小軌道不平順

減小軌道不平順對減緩波磨及其它輪軌病害均十分有利。減小軌道不平順可減少粘滑振動的發生機率及鋼軌不均勻磨損的累加效應，從而有效地控制波磨發展速率。減少軌道不平順主要是指減少諸如鋼軌接頭病害、軌面剝離、擦傷及鋼軌死彎等病害引起的脈沖不平順。脈沖不平順導致輪軌沖擊，引發輪對粘滑振動，是對波磨形成和發展影響最大的軌道不平順。計算表明，在完全平順的軌道上，貨車在半徑600m以上的曲線地段幾乎不會發生輪對粘滑振動，但因接頭不平順的作用，在半徑2000m的曲線上也可能發生輪對粘滑振動。多數波磨從接頭附近始發的現象說明了這一點。加強線路的檢查及養護，強化動靜態檢查手段，通過開展集中修、機械修是提高線路軌道平順的有效手段。

2.2 加大軌道彈性、提高軌道阻尼

軌道增彈減振對減少輪軌其它病害也是有利的。增加軌道彈性可有效地減小輪對粘滑振動發生機率，而提高軌道阻尼則可明顯降低波磨的發展速率。碎石道床及時清篩板結道床顯然有利于恢復軌道彈性，由于普通膠墊使用壽命短，而工務養護維修工作受諸多因素影響不能及時更換，因此，選擇使用壽命更長的熱塑性彈性體膠墊成為有效措施。在小半徑曲線地段安裝軌距桿，在曲線內軌外側安裝加強型軌撐，是提高軌道橫向剛度的有效措施。而安裝P60防爬器可以防止鋼軌爬行，減少連續大軌縫，延長鋼軌使用壽命等。

2.3 適當降低曲線地段外軌超高

過超高加大輪對粘滑振動，而欠超高抑制甚至消除輪對粘滑振動。車速較低且軸重較大的貨車對波磨形成和發展的影響最大。因此，在主要運行貨車的線路上，外軌且主要出現磨損型波磨的曲線地段鋪設高強度的鋼軌，可采用盡量降低外軌超高的辦法減緩波磨。

2.4 鋼軌倒換

輪對在曲線上可能發生粘滑振動從而形成波磨，但在直線上，發生粘滑振動的機率卻很小，說明直線地段波磨形成和發展的條件不充分。如將曲線地段的波磨軌倒換至直線上，因粘滑振動消失，磨耗功顯著降低，波磨的發展將得到明顯抑制。從節約成本的角度出發，挑選軌面傷損好的鋼軌用于更換直線重傷軌是有意義的。

2.5 鋼軌打磨

鋼軌打磨是最有效的減緩波磨的措施之一。波磨一旦出現，又反過來激化和加劇輪對粘滑振動，促進波磨進一步發展，波深越大則波磨發展越快，構成惡性循環。鋼軌打磨中斷了這種惡性循環的發展過程，減緩了波磨發展速率。鋼軌打磨分大型養路機械和小型養路機械打磨兩種，大型養路機械主要應用于無縫線路，小型養路機械主要應用于普通線路，但工作效率低下，工作量大。

2.6 提高鋼軌材質強度及耐磨性能

提高鋼軌耐磨性能，選擇使用強度更高的鋼軌，是最主要的減緩磨耗、提高使用壽命的措施之一。輪對粘滑振動是波磨的成因，但波磨的形成和發展卻表現為鋼軌不均勻磨損或不均勻塑性變形的逐步累積。能夠減緩軌頭磨損和塑性變形的措施就能減緩波磨，鋼軌耐磨性能的提高，無疑會延緩波磨的形成與發展過程。

2.7 增大輪對軸剛度

輪對軸剛度偏小是易于激發輪對粘滑振動的因素之一，及時維修輪對，保持圓順，提高輪對軸剛度，可有效地抑制鋼軌波磨。

2.8 控制涂油潤滑

以減緩曲線外軌側磨為目的的輪緣或軌側涂油潤滑，對減緩波磨是不利的。同時，過量涂油對減緩鋼軌剝離也不利。因此，涂油潤滑絕不是越勤越好。但目前對合理的涂油工藝還缺乏深入系統的研究。

3 結束語

從工務的角度出發，分析鋼軌磨耗的原因并分析其與曲線半徑、超高、軌距、軌底坡、鋼軌材質、軌道剛度、線路養護不良等諸多因素的關系，采取先加強曲線線路設備，控制曲線線型線位，合理布設曲線超高、軌底坡，加強鋼軌打磨整修和改善輪軌潤滑條件等措施，是目前最為合理可行的措施，從對延長鋼軌的使用壽命會起到十分重要作用。

參考文獻

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