動車聯絡線小半徑曲線減磨措施研究

錢小益 上海鐵路局科研所

動車聯絡線小半徑曲線減磨措施研究

錢小益 上海鐵路局科研所

動車聯絡線小半徑曲線嚴重的側磨對動車運行安全有著極不利的影響，結合現場調研及相關理論研究，提出四種減磨措施，并對實際線路進行改造。安全性及后期磨耗效果分析結果表明，幾種減磨措施對小半徑曲線減磨有著良好的效果，能夠延長鋼軌的更換周期一倍左右。

動車所；聯絡線；小半徑曲線；減磨

1　前言

上海鐵路局管轄的虹橋動車所、南翔動車所聯絡線中，部分小半徑曲線外軌側磨問題十分嚴重，換軌周期非常短。嚴重的鋼軌磨耗減小了鋼軌的強度，加劇了鋼軌的傷損，縮短了鋼軌的使用壽命，不僅浪費了大量的養護維修資金，而且還會干擾正常運輸任務的完成，對動車的運行安全也十分不利。因此，關于小半徑曲線磨耗的問題亟待研究。

2　小半徑曲線減磨措施

結合小半徑曲線輪軌磨耗影響機理及現場調研，本文提出了針對動車聯絡線小半徑曲線改造的一系列減磨方案，主要包括調整外軌超高、軌距加寬、調整軌底坡、使用減磨劑4個方面。根據不同的曲線形式，選擇南翔動車所3條鋼軌側磨較快的曲線為研究對象，通過采用不同的減磨方案對3條曲線進行試驗改造，具體改造方案如表1所示，其中封浜動車線鋼軌同步更換為新軌。

表1 線路改造方案表

3　改造曲線安全性分析

鑒于本次改造部分指標已超過相關線路養護維修規范要求，而對于聯絡線等特殊地段，行車平穩性要求較低，因此必須確保采取的減磨措施不會危及行車安全。目前，國內外車輛運行安全性通常以脫軌系數（輪軌垂向力與橫向力之比）作為評判基本指標，我國除采用脫軌系數外還將輪重減載率（減載量△P與靜輪載P的比值△P/P）作為輔助的評價指標。《高速鐵路工程動態驗收技術規范》中對脫軌系數和輪重減載率給出了評價標準。

脫軌系數Q/P：≤0.8；輪重減載率△P/P：≤0.65

本文采用地面動力學測試方法，對改造線路進行動態的輪軌力測試，涵蓋改造曲線通過的所有車型（CRH1、CRH2、CRH380、CRH5），速度范圍為（15~40）km/h。通過測得的輪軌垂向力和橫向力求得脫軌系數和減載率，從而對改造曲線安全性能進行評價。從表1中可以看出，封浜動車線線路改造情況最為復雜，相關改造指標也最大，因此主要以該曲線為例進行安全性評價。線路改造完成后對該曲線脫軌系數和輪重減載率分別如圖1、圖2所示。

圖1 脫軌系數

圖2 輪重減載率

從圖1、圖2中測試結果來看，列車脫軌系數及輪重減載率均處在安全標準范圍內，滿足《高速鐵路工程動態驗收技術規范》中線路安全的要求。

4　小半徑曲線減磨效果分析

為了對小半徑曲線減磨措施的效果進行分析，本文借助鋼軌廓形測量儀對改造后的鋼軌廓形進行了跟蹤觀測，并制定了詳細的觀測方案，按照2個月為一個周期，定期對鋼軌廓形數據進行采集。本文涉及從改造完成后共計進行的3次采集數據，分別為線路改造后、改造后2個月及改造后4個月。

4.1鋼軌廓形測試觀測情況

根據3條曲線上股鋼軌廓形觀測結果可以看出改造后南翔高修1道和南翔110-156#道岔間渡線外軌三次廓形變化不大，而封浜動車線外軌第二次采集廓形較第一次采集廓形磨耗較明顯，且重要集中于軌距角處，主要原因是該條曲線為改造時新換鋼軌，輪軌之間存在著一定的磨合過程。

整體上來看，在觀測周期內3條曲線鋼軌都發生了不同程度的磨耗，但對比改造前的線路情況來看，側磨有一定程度的減緩，此外，從現場鐵屑的大量減少也可以說明這一點，如圖3所示。

圖3 封浜動車線鋼軌改造前后現場鐵屑對比示意圖

4.2改造后線路鋼軌磨耗情況分析

由于外軌主要發生側磨，因此只分析鋼軌側磨和總磨耗面積，以改造后第一次廓形數據作為原始數據，第二次、第三次測試相對于第一次測試磨耗情況如圖4～8所示（南翔110-156#道岔間渡線外軌側磨變化不明顯，因此只給出磨耗面積對比示意圖）。

圖4 封浜動車線外軌側磨量

圖5 封浜動車線外軌磨耗面積

圖6 南翔高修1道外軌側磨量

圖7 南翔高修1道外軌磨耗面積

圖8 南翔110-156#道岔間渡線外軌磨耗面積

從上圖中可以得出兩個測試周期內鋼軌磨耗量的最大值統計，第三次測試距第一次測試時間為4個月，則可以推算出月平均磨耗量，具體數據如表2所示。

表2 曲線外軌相對磨耗值統計表

4.3改造前后小半徑曲線減磨效果分析

通過改造后的磨耗數據與改造前數據進行對比，可以看出，三條曲線改造后月平均磨耗量均有大幅度的降低，改造前后小半徑曲線磨耗值對比如表3所示。

表3 改造前后小半徑曲線外軌磨耗量對比分析表

從表中磨耗量的降幅來看，本文提出的針對小半徑曲線減磨的措施效果明顯，能夠有效地減少鋼軌的磨耗，單純從平均磨耗量上來看，鋼軌的換軌周期可以延長1倍左右。

5　結論

本文針對動車聯絡線小半徑曲線的磨耗問題開展研究，提出通過增大外軌超高、軌距加寬、增大外軌軌底坡、使用減磨劑4個減磨措施對小半徑曲線進行線路改造，并對改造后線路的安全性以及減磨效果進行了分析，從相關數據分析來看，3條曲線改造后線路安全，且磨耗量及磨耗速率均有了明顯的降低，足以說明幾種減磨措施有良好的效果，下一步將針對不同減磨措施開展研究，從而明確各措施對減磨效果所占的權重。

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責任編輯：王華 張建強

來稿日期：2016-05-13