小半徑曲線的養(yǎng)護(hù)維修與病害整治

【摘 要】通過分析小半徑曲線的受力原因，研究小半徑曲線病害的成因與危害，提出曲線病害的整治辦法，介紹曲線養(yǎng)護(hù)中的技術(shù)管理與檢查。

【關(guān)鍵詞】小半徑曲線；曲線養(yǎng)護(hù)；技術(shù)管理；病害整治

線路不斷地受到機(jī)車、車輛的碾壓和沖擊，線路狀態(tài)處在不斷的變化當(dāng)中。曲線地段特別小半徑曲線較直線地段所受到的沖擊、碾壓和推擠更為突出，不但線路狀態(tài)變化較快、較大，而且軌件的磨損也比較嚴(yán)重，因此小半徑曲線的養(yǎng)護(hù)維修與病害整治成為線路養(yǎng)護(hù)維修工作的一個重要環(huán)節(jié)。

一、曲線軌道的受力分析

小半徑曲線病害的產(chǎn)生與鋼軌受力有著直接關(guān)系。當(dāng)列車在曲線地段運(yùn)行時，產(chǎn)生的力十分復(fù)雜。通過力的分析，可將列車作用于鋼軌上的力分為3個方向，即豎直方向、水平橫向以及水平縱向。

在豎直方向，曲線地段會因外軌超高以及車架對車輪橫向壓力而引起的附加垂直力。在水平橫向，曲線半徑愈小，橫向水平力愈大。當(dāng)在壓應(yīng)力和橫向力的共同作用下超過了鋼軌的屈服強(qiáng)度時，在鋼軌作用邊產(chǎn)生碾堆（即塑性變形），在踏面形成局部壓陷特征，壓陷處不易和車輪踏面接觸（即短不平順）而形成暗斑，最終形成疲勞裂紋。在水平縱向，產(chǎn)生縱向水平力的主要原因是軌道爬行和溫度作用。

二、曲線病害產(chǎn)生的原因及特殊危害

小半徑曲線在以上各種力的作用下，導(dǎo)致鋼軌、線路幾何尺寸、軌枕、道床等設(shè)備產(chǎn)生變化，經(jīng)過一段時間的列車運(yùn)行，各種殘余變形進(jìn)一步擴(kuò)大，線路各種病害逐步顯現(xiàn)出來。

(一)主要病害：一是鋼軌傷損病害：鋼軌側(cè)磨、波磨及接頭傷損是小半徑曲線常見的病害，尤其是側(cè)磨，是小半徑曲線最突出的傷損類型。二是軌道幾何尺寸易超限：小半徑曲線上高低、軌距、超高、正矢相對其他線路容易發(fā)生變化，保持的周期短，特別是軌距擴(kuò)大病害相當(dāng)普遍，并且隨著鋼軌側(cè)磨的增加而逐漸加劇。三是連接零件易松動且破損率高：小半徑曲線上連接零件承受的沖擊力和橫向作用力都比較大，在相同扭力矩的情況下，小半徑曲線連接零件容易松動，而且當(dāng)沖擊力和橫向力達(dá)到一定值時，易造成夾板及接頭螺栓折斷、混凝土枕連接螺栓失效、枕木道釘浮離、軌距桿折斷、軌撐壓裂、尼龍座擠碎、軌枕擋肩破損等病害。

(二)成因分析：小半徑曲線鋼軌磨耗特別是側(cè)磨往往在多種因素的復(fù)合作用下形成。其一，線路的先天不足是鋼軌磨耗的最主要原因。列車駛經(jīng)小半徑曲線時，由于車輪踏面與鋼軌面發(fā)生滑動，使相同牽引力下列車的行駛速度大大降低，使鋼軌受到的力較直線地段大的多，導(dǎo)致機(jī)車車輛與軌道部件都受到傷損，特別是鋼軌的側(cè)磨較大，使用壽命變短。其二，車輪的快速碾壓撞擊下，并在其他因素的作用下，鋼軌頭部內(nèi)側(cè)接觸面逐漸剝離，鋼軌側(cè)面磨耗逐步形成，并快速變化。其三，超高偏大，車輪在向心力作用下撞擊摩擦下股鋼軌，從而逐漸形成下股鋼軌波磨。其四，超高偏小，車輪在離心力作用下撞擊摩擦上股鋼軌，上股鋼軌側(cè)磨逐漸形成。其五，在曲線地段，由于超高的作用，使車輪踏面與鋼軌頂面未全部接觸，車體荷載就集中于鋼軌內(nèi)頂接觸面，形成偏載，有時輪緣擠壓鋼軌頭部內(nèi)側(cè)面，對鋼軌破壞很大，容易形成磨耗。只有增大軌底坡，方可消除偏載作用。其六，車輪踏面對鋼軌的沖擊摩擦，使其踏面形成不均勻磨耗，從而使列車進(jìn)行蛇形運(yùn)動，沖擊鋼軌，助長磨耗的形成。

三、曲線病害的整治辦法

(一)調(diào)整好小半徑曲線各部尺寸：每年根據(jù)春季測速資料，夏季結(jié)合綜合維修對超高進(jìn)行調(diào)整，特別對鋼軌出現(xiàn)傷損異常的曲線要做重點(diǎn)測速。

在曲線撥正中，采用增加副矢點(diǎn)的辦法對控制曲線圓順度效果較好。具體辦法是：在現(xiàn)有10ｍ 間距中間增設(shè)一點(diǎn)副矢，其正矢在緩和曲線上為兩相鄰正矢點(diǎn)之和的一半，圓曲線上為圓曲線計劃正矢，檢測工具仍為20ｍ弦線。

在曲線養(yǎng)護(hù)中要切實(shí)注意緩和曲線的養(yǎng)護(hù)。超高、軌距和正矢遞減是否符合標(biāo)準(zhǔn)是緩和曲線養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵。為便于緩和曲線上超高、軌距加寬順坡和三角坑的檢查與確定，可將超高和軌距加寬值在緩和曲線鋼軌上的標(biāo)記間距改為6.25ｍ，檢查時可不受原鋼軌檢查點(diǎn)位置的限制，按超高和軌距加寬標(biāo)記點(diǎn)放置道尺，記錄時在線路檢查記錄簿“水平”一欄中劃斜線，斜線上填寫實(shí)際檢查超高值，斜線下填理論值。曲線范圍內(nèi)連接零件要經(jīng)常保持全、緊、靠、密，無失效，扭力矩符合《維規(guī)》規(guī)定，擋肩破損的混凝土枕要及時修復(fù)，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(guī)定加寬到0.4ｍ。

(二)強(qiáng)化小半徑曲線技術(shù)細(xì)節(jié)：按《維規(guī)》規(guī)定安裝軌距桿或軌撐時，可根據(jù)曲線的實(shí)際情況采用增加軌距桿，或采取軌距桿與支撐配合使用的方法加強(qiáng)。

在小半徑曲線上鋪設(shè)淬火軌和Ⅲ型軌枕及相應(yīng)的扣件是小半徑曲線技術(shù)加強(qiáng)的發(fā)展方向。淬火鋼軌具有較高耐磨強(qiáng)度和足夠的硬度。對曲線上股軌枕外側(cè)擋肩擠壞嚴(yán)重、動靜態(tài)檢查病害較多的曲線換鋪Ⅲ型軌枕及相應(yīng)的扣件。堅(jiān)持鋼軌涂油。在曲線上利用鋼軌側(cè)面涂油的辦法可以減緩鋼軌磨耗特別是側(cè)磨，這在國內(nèi)外已是成熟的經(jīng)驗(yàn)。我國有的小半徑曲線經(jīng)涂油后可以延長鋼軌使用壽命1/3或更長一些。

加強(qiáng)對鋼軌的養(yǎng)護(hù)工作。鋼軌在通過一定運(yùn)量后，在其頂面可能出現(xiàn)兩大類病害：一類為有規(guī)律的周期性病害，叫做波形磨耗，簡稱波磨；另一類為無規(guī)律的非周期性病害，如擦傷、龜裂、剝落掉塊、壓潰、接頭坍低等。

(三)整治重點(diǎn)病害：軌距病害是小半徑曲線最普遍的病害，可用加寬尼龍座0～6號、0～8號、0～10號，Ｐ60坡形膠墊，特制6號、10號軌距擋板，可調(diào)軌撐等進(jìn)行整治。特制6號、10號擋板座對改正軌距作用比較好，但需根據(jù)側(cè)磨不斷的變化和軌距的增大，經(jīng)常調(diào)整軌距擋板，更換軌距擋板工作量大，且成本比較高；可調(diào)軌撐不但可調(diào)整軌距，而且可以增加鋼軌抵抗橫向的能力，效果頗佳，但在高凍害地段因冬季墊板造成軌撐后座高出擋肩，失去作用，反而減弱了鋼軌抵抗橫向力的能力，因此應(yīng)慎用。

四、曲線養(yǎng)護(hù)中的技術(shù)管理

在曲線養(yǎng)護(hù)中要堅(jiān)持做到“落實(shí)十項(xiàng)措施”。一是清理路肩，整修排水設(shè)備，使路基排水暢通。二是保持道床彈性和排水良好，根據(jù)曲線半徑或線路橫移情況，適當(dāng)加寬曲線外側(cè)碴肩寬度。無縫線路地段可根據(jù)需要堆高碴肩。三是更換接頭失效軌枕，接頭的四根軌枕下墊高彈膠墊。四是整修鋼軌坍低接頭，對馬鞍形磨耗、波形磨耗等要進(jìn)行打磨，側(cè)面磨耗曲線應(yīng)定期涂油。五是根據(jù)具體情況，增設(shè)軌距桿及軌撐，必要時增加防爬器及支撐，杜絕線路爬行。六是絕緣接頭采用高強(qiáng)絕緣螺栓（扭力矩保持700Ｎ#8226;ｍ）。七是加強(qiáng)搗固及時消滅空吊板、三角坑等，補(bǔ)足道碴填滿夯實(shí)。八是按規(guī)定做好超高及其順坡，使超高順坡均勻曲線圓順。九是對變化較快的曲線，應(yīng)埋設(shè)永久性撥道樁。十是小半徑曲線要更換耐磨淬火軌。

五、結(jié)論

小半徑曲線軌道是鐵路線路的重要組成部分也是病害多發(fā)部位，長期深入探索其狀態(tài)的變化規(guī)律，保持其良好科學(xué)的技術(shù)管理，對鐵路的跨越式發(fā)展有著十分深遠(yuǎn)的意義。

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