鐵路曲線病害分析及養護辦法的探討

田玉寬

摘 要：曲線是鐵路線路的一個重要組成部分也是線路三大薄弱環節之一。鋼軌的側面磨耗一直是曲線上存在的問題，在小半徑曲線上，外軌嚴重側磨，內軌嚴重壓潰，并且由于軌頭的塑性變形引起的鋼軌波浪形磨耗，不僅給鐵路運輸增加了成本還給鐵路行車帶來了安全隱患，由于以上原因，我們要認真分析探討曲線病害形成的原因，做到提前預防曲線病害并對產生的病害進行整治。

關鍵詞：曲線;病害;養護方法

在我國的鐵路運營里程中，有近三分之一的線路是曲線。在繁忙或重載線路曲線地段，線路養護整修不及時，每隔2-3年就要更換一次鋼軌，因此減緩輪軌的磨耗速率，改善機車車輛通過曲線的條件，延長鋼軌的使用壽命，對于我國鐵路運輸的經濟效益有重要的意義。

1 軌道的受力狀態分析

1.1轉向架與鋼軌間的橫向作用力

車輛轉向架在曲線上運行時前軸外輪導向輪給鋼軌一橫向力，鋼軌給車輪一橫向反作用力迫使車輛改變方向運行，這個力就稱為鋼軌導向力。它是沿著車軸方向的。另外作用在鋼軌上還有其它橫向水平力。

1.2導向力與鋼軌側磨

側磨的大小與導向力成正比，它還與曲線半徑、滑動摩擦系數、輪載、轉向架固定軸距、未被平衡的離心力以及輪緣角等有關。在鐵路線路中我們無法改變曲線半徑、輪載、轉向架固定軸距、以及輪緣角。但通過我們工務部門的努力可以減小滑動摩擦系數和未被平衡的離心力來達到減少鋼軌磨耗的目的。

研究表明，輪對在曲線上的導向能力小于鋼軌導向力時，有可能發生脫軌現象，因此加強曲線養護和曲線病害的整治，保持曲線狀態良好是防止脫軌的重要保障之一。

2曲線主要病害

2.1曲線產生病害的原因

列車的運行是用軌道來導向，車體在運行時，由于慣性的作用是不會改變方向的。但是在鐵路曲線區段，軌道卻在不斷的轉變方向，迫使車體也在不斷的改變方向。因此，車體運行方向和曲線軌道的方向總是相互矛盾的，再加上大多數鐵路線路常年裸露在大自然中，由于機車車輛的動力作用或自然條件對線路的影響，對鋼軌造成諸多病害。為使線路處于鐵路技術標準化規定狀態，必須對病害產生的原因進行分析及提出合理整治辦法，消除病害或減少病害產生的影響，使鋼軌處于良好狀態，保證列車按規定速度，安全、平穩、高效運行。

2.2曲線病害的分類

鐵路線路曲線病害主要有：方向不良、軌距不符、水平超限、軌底坡不統一、曲線鋼軌側面磨耗、剝落掉塊和波形磨耗。由于曲線地段車輪對鋼軌產生的反向力，使曲線地段承受著多方向的作用力。

3曲線地段的養護

3.1曲線是線路上病害多發地段，應加強養護，堅持“預防為主、防治結合、修養并重”的原則。尤其是病害多發、易發地段，尤其應加強對小半徑曲線地段的防護。我們應從設備上加強，更換耐磨軌，整修路基，使路基達到維修標準。平整路肩，確保排水良好，整治路基病害，防止路基基礎變化帶動上部設備變化，并按規定更換失效的軌枕以及聯接零件。根據曲線要素，正確定位曲線的位置。

3.2按設計設置曲線超高

設置曲線外軌超高的目的：（1）減少曲線外股鋼軌所受垂直力和水平力，使兩股鋼軌受力均勻、垂直磨耗均勻等;（2）保證軌道穩定，防止車輛傾覆;（3）將離心力限制在一定范圍內，保證旅客的舒適度。

曲線超高的設置方法，通常采用以內軌為基準軌，抬高外軌來實現。在高速鐵路上，為減輕車輛重心的上下變動和避免過長的緩和曲線，日本在高速鐵路上采用將內軌降低曲線超高之半，將外軌抬高曲線超高之半的方法來設置曲線超高。

4基本病害的整治

4.1曲線正矢不良連續方向偏差

整治措施：（1）更換和補充失效聯結零件;（2）加強軌距整修、軌距變化率符合標準;（3）改道與整治曲線正矢相結合，以曲線上股為基準股，曲線正矢與計劃正矢的誤差控制在2mm范圍內，在保證曲線正矢及上股曲線圓順的基礎上改曲線下股軌距;（4）對曲線內結合打磨作用邊改正軌距;（5）復緊曲線扣件使扣壓力達標。

4.2曲線高低偏差

整治措施：（1）采取搗墊結合以搗為主的方法;（2）對焊縫進行打磨消除焊縫不平順減少車輪對軌面的沖擊力;（3）加強曲線易晃車地點的巡視檢查，及時發現暗坑、吊板并采取相應整治措施。

4.3小半徑曲線“鵝頭”與反彎

整治措施：（1）用繩正法計算撥道量在曲線全長范圍內撥道并適合預留回彈量;（2）在曲線定期撥道時，測量正矢前要撥正直線兩端的直線方向;（3）合理設置軌距加寬、超高與正矢遞減;（4）曲線頭尾處道床要飽滿并夯實。

4.4曲線鋼軌接頭“支嘴”

整治措施：（1）按規定加寬和堆高曲線外側道砟（2）調換“支嘴”接頭夾板矯直硬彎鋼軌;（3）撥道作業中盡量避免上挑如必須上挑則采用撥動小腰帶動接頭方法撥道。

4.5曲線鋼軌磨耗。

整治措施：（1）每年根據全年客貨車實測平均速度檢算設計超高并根據現場外軌側磨和內軌壓潰情況及時調整曲線超高;（2）及時修正軌底坡使輪軌接觸面積增大;（3）合理安排鋼軌調邊使用;（4）保持曲線圓順度定期檢查，從預防的觀點出發治小治早;（5）采用曲線上股鋼軌側面涂油可有效減少鋼軌側面磨耗。

結束語

總之曲線產生病害的原因很多，我們整治曲線病害不能用單一的方法要根據具體情況采用不同的方法。隨著經濟的發展，列車運行速度、機車車輛軸重都大大提高了，使得鋼軌各部件受力增加。我們相關的工作者，要從力學、材料、機械、摩擦磨耗及潤滑等各個方面研究，并要做好長期研究探討的準備工作，為解決減少曲線鐵路病害找到更好更高效的方法，提高鐵路運輸效率，確保鐵路運輸安全。

參考文獻

[1]《鐵路線路修理規則》.中國鐵道出版社.2014.

[2]《鐵路線路工》.中國鐵道出版社.2017.

[3]《鐵道工程》.中國鐵道出版社.2000.