1、淺談鐵路小半徑曲線病害成因及其整治 鐵路運輸的永恒主題是安全生產，安全生產的關鍵就是確保設備和人身安全。目前鐵路實施第六次提速尤其是動車組開行以后，對設備的要求更高、標準更嚴，只有不斷探索鐵路劃時代改革的新形勢下的安全生產管理，修建，維修，建立起一整套與鐵路相適應的安全生產管理辦法，才能更好的適應提速新形勢，線路軌道是鐵路運輸的基礎，身為一名鐵路職工，如何搞好工務線路設備的維修養護工作，為鐵路運輸安全暢通夯實基礎是我們鐵路職工的職責，也對保障鐵路運輸的安全具有極為重要的意義。下面就結合這幾年在從事鐵路工務工作，談一下對鐵路養護維修的一些體會。鐵路線路設備是鐵路運輸的基礎設備，它常年裸露在大自然

2、中，經受著風雨凍融和列車荷載的作用，軌道幾何尺寸不斷變化。路基及基床不斷產生變形，剛軌、連接零件及軌枕不斷磨耗，因而是線路設備的技術狀態不斷發生變化。線路維修養護貫徹“預防為主，防治結合，休養并重”的原則，經常保持線路設備完整和質量均衡，是列車能以規定速度安全、平穩和不間斷的運行，并盡量延長設備的使用壽命。因此合理養護線路，確保線路質量是保證工務部門安全生產的前提，也是保證鐵路運輸安全的基礎，對企業經濟效益的增長、人民生命財產的保障和國民生產總值的提高都有很重要的意義。曲線軌道的構造與直線地段有不同特點：曲線半徑較小，軌距適當加寬；外軌增設超高；曲線兩端與直線連接處設置緩和曲線。軌距加寬機車車

3、輛進入曲線時，因慣性作用，任然力圖保持其原來行駛方向，僅當前輪碰到外軌，受到外軌引導，才延著曲線軌道行駛。這是車輛的的轉向架與曲線在平面上保持一定的位置和角度?？赡艹霈F三種不同情況：第一種情況適當軌距足夠寬時，只有前軸外輪的輪緣受到外軌的擠壓力（稱導向力）后軸則居于曲線半徑方向，兩側輪緣與鋼軌間都有一定的間隙，行車阻力最??；第二種情況是當軌距不夠寬時，后軸（或其他一軸）的內輪輪緣也將受到內軌的擠壓產生了第二導向力，行車阻力較前者增加；當軌距更小時，可能出現第三種情況，此時不但中間謀軸內輪受內軌擠壓，而且后軸外輪也受到外軌擠壓，車輪被楔住在兩軌之間，不僅行車阻力大，甚至可能把軌道擠開。因此小半徑

4、上的曲線必須加寬，在確定軌距加寬時，需根據鐵路機車車輛的軸數和軸距，計算軌距能允許車輛一何種情況通過曲線。確定軌距加寬的原則的原則是：保證最常用的車輛轉向架能以第一種情況自由通過曲線；保證軸距較長的多軸機車能以第二種情況通過，而不致出現第三種情況。根據上述原則算出的曲線軌道的軌距，減去直線上的標準軌距，稱軌距加寬值。中國軌距加寬值按照曲線不同半徑，過去分為三級加寬，后改為兩級加寬，每級510毫米。但包括6毫米允許誤差在內，軌距最大不得超過1456毫米，以保證輪對平穩、安全的通過曲線。外軌超高列車在曲線上行駛對軌道產生離心力，使外軌承受較大壓力，發生嚴重的側面磨耗，并使旅客感覺不適，嚴重時甚至造

5、成列車傾覆事故。為此，須將外軌抬高一定程度，借助于因車體內傾所產生的重力內分向力來平衡這種離心力。外軌抬高的數量，稱外軌超高度，有列車通過時離心力的大小確定。離心力與車速平方成正比，與曲線的半徑成反比，因此半徑越小，車速越大，離心力越大，需設的超高就越大。在車速和曲線半徑都為已知的情況下，借助于上述各力的平衡關系，按使兩軌垂直磨耗均等的條件，可得外軌超高計算公式為h=11.8(v2/r)式中超高h以毫米計，速度以公里/小時計；半徑r以米計。若按兩軌磨耗均等的原則設置超高，因所受的離心力加速度過大，有時會使高速列車中的旅客感覺不舒適。因此還要根據旅客舒適條件進行檢驗，如不能滿足要求時，應再進行調

6、整高。中國鐵路規定：在山區鐵路，其值不得大于0.6米/秒；平原區域或復線不得大于0.40.5米/秒，實際設置超高時，取其整數到5毫米。最大超高為150毫米；單線上下行速度懸殊時不超過125毫米，以防臨時停車，內軌受過大偏壓。緩和曲線設于圓曲線與直線相接處，使圓曲線的軌距加寬及外軌超高，可以在緩和曲線范圍內逐漸完成。緩和曲線的曲率是漸變的，從零變至與圓曲線曲率相同；超高也是漸變的，因而列車由直線進入曲線時，車體所受的離心力與向心力也是漸變的。為使這兩種力處處平衡，可推導出這曲線的線型是一空間的高次方程。斷面上，如果外軌超高按直線規律遞增，即為各國常用的三次螺旋線。鐵路最主要的特點是運量大和軸重大

7、。這兩大特點必然使軌道結構承受較大的荷載，由此造成軌道結構及其部件的破壞速度較普通鐵路加快，線路變形也增加較大，從而是線路維修養護工作量和維修成本較普通鐵路加大。從過去幾年的維修養護情況分析，鐵路軌道結構破壞的主要形式有軌道部件破損（尤其是夾板裂紋，街頭螺栓折斷，彈跳折斷）鋼軌表面的不平順（波形磨耗等）及線路的嚴重下沉三種。軌道部件的損傷和軌面不平順產生的主要原因是接頭部位的強大沖擊力的反復作用，使得這些部位的部件產生疲勞損傷所致。線路嚴重下沉主要有兩方面原因造成：一是道床的沉陷變形；二是路基病害造成的基床塌陷；三是橋涵兩頭路基的不均勻下沉。根據鐵科院的研究資料，道床的破壞與通過總重呈線行關系

8、，而路基破壞則 是通過總重的24成正比，所以這也同時說明重載列車對路基的破壞更加嚴重。由于路基的變形最終反映在軌道變形上，因而這些破壞最終都導致了縣里維修工作量的增加。所以我就從軌道結構加強與養護和路基設施養護兩方面做一些探討。鐵道線路不間斷的受到機車、車輛的碾壓和沖擊，所以線路狀態處在不斷的變化當中。曲線地段特別是小半徑曲線較直線地段所受到的、碾壓和推擠更為突出，不但線路狀態變化較快、較大，而且軌件的磨損也比較嚴重，因此小半徑曲線的養護維修與病害整治成為線路養護工作的一個重要環節，其養護任務的好壞直接關系著維修投入與行車安全。1、 曲線軌道的受力分析 小半徑曲線病害的產生與鋼軌受力有著直接的

9、關系。當列車在曲線地段運行時，產生的力十分復雜。通過力的分析，可將列車作用于鋼軌上的力分為三個方向，即豎直方向、水平方向、水平縱向。作用于鋼軌上豎直方向分力的構成道床框架沿垂直方向移動的力稱為道床豎向阻力。它是軌道框架重量及軌枕各側面與碎石道碴之間摩擦阻力組成，也可以近視認為是軌道框架重量。機車和車輛在軌道上運行時作用于鋼軌上車輪的靜壓力（即分配到該車輪上的車輛重量軸重）隨著鐵路運輸的發展將不斷增加，而加強軌道結構，首先是增加鋼軌重量，這樣才有可能滿足軸重不斷增加的要求。列車通過軌道不平順地段以及不平順車輪運行時會產生附加力。軌道不平順分為長不平順和短不平順兩種。長不平順通常是因搗鼓不良、枕木

10、腐朽、三角坑及軌道彈性不均勻而形成；段不平順的形成與鋼軌波浪形磨耗、車輪空轉有關。在曲線地段還有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。、作用于鋼軌上橫向水平力的構成橫向水平力主要指車輪對鋼軌的側壓力和曲線上的附加橫向力。以上力由輪緣對軌頭的壓力（傳遞車架的壓力）和車輪在鋼軌上橫向滑動時產生的摩擦力組成，因此車輪對鋼軌的側壓力可以取上述兩力之和或兩力之差。曲線地段產生的橫向水平力比較大。曲線半徑愈小，橫向水平力愈大。曲線上產生的離心力和因外軌超高使車輛傾斜而產生的機車車輛重力分力有關。這些橫向力（導向力、側向力以及車架壓力）的大小取決于離心力、行車速度、曲線半徑和外輪超高。當在壓應

11、力和橫向力的共同作用下超過了鋼軌的屈服強度時，在鋼軌作用邊產生碾堆（即塑性變形）在踏面形成局部壓陷特征，壓陷處不宜和車輪踏面接觸（即短不平順）而形成暗斑，最終形成疲勞裂紋。當鋼軌的磨耗速率小于疲勞裂紋的擴展速度時，最終將發展成剝離掉塊。曲線半徑越小，出現掉塊的情況就越嚴重。因此，小半徑曲線嚴重阻礙著鐵路提速發展的要求。、縱向水平力縱向水平力是指鋼軌及軌道框架縱向伸縮的阻力。它包括接頭阻力、扣件阻力和道床縱向阻力。這些力在軌道上是十分復雜的，產生縱向水平力的主要原因是軌道爬行和溫度作用，在曲線地段，鋼軌上還作用著滑動引起的摩擦力。軌道爬行主要是在車輪滾動下鋼軌的蛇形起伏而產生的，在列車制動地段尤

12、為明顯。如鋼軌和軌枕之間連接不夠牢固，彈性道床抵抗軌枕縱向位移的阻力大于鋼軌在支座上滑動的阻力，此時鋼軌可能縱向移動，而軌枕則任然留在原地。軌道爬行實質上取決于軌下基礎剛度，剛度愈大，因鋼軌扭曲及其斷面轉動而引起的爬行也愈大；鋼軌扭曲增大也將使爬行增加。列車在小半徑曲線上行駛。是小半徑曲線的超高、方向、軌距、順坡、尤其是曲線正矢會發生很大變化。其三直、三緩尤為明顯。這也有礙于鐵路提速的要求。2、曲線病害產生的原因及危害小半徑曲線在以上各種力的作用下，導致鋼軌、線路幾何尺寸、軌枕、道床等設備變化，經過一段時間的列車運行，各種殘余變形進一步擴大，線路各種病害逐步顯現出來。、主要病害一是鋼軌傷害病害

13、：鋼軌側磨、波磨及接頭傷損是小半徑曲線常見病害，尤其是側磨，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生變化，保持的周期短，特別是軌距擴大病害相當普遍，并且隨著鋼軌側磨的增加而逐漸加劇。三是軌距連接零件易松動且且破損率高：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，在相同扭力距情況下，小半徑曲線連接零件容易松動，而且當沖擊力和橫向力達到一定值時，易造成夾板及夾板螺栓折斷、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。、成因分析小半徑曲線鋼軌磨耗特別是側磨往往在多種因素的復合作用下

14、形成。其一，線路的先天不足是鋼軌磨耗的最主要原因。列車駛經小半徑曲線時，由于車輪踏面與鋼軌面發生滑動，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，導致機車車輛與軌道部件受到損傷，特別是鋼軌的側磨比較大，使用壽命變短。其二，我國鐵路運輸逐步向“快速重載”方向發展，運量的增加對鋼軌的沖擊破壞是最明顯的，在車輪的快速碾壓下，并在其他因素的作用下，鋼軌頭部內側接觸面逐漸剝離，鋼軌側面磨耗逐步形成，并快速變化。曲線超高設置因根據實際通過的列車對數和實際通過的車速來確定。而事實上車速和通過對數是在不斷變化、逐步增加的，超高數值的合理性很難確定。其三，超高偏大，車輪在向心力作用下撞

15、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，上股鋼軌側磨逐漸形成。其五，軌枕預留軌底坡是1/40，用于直線地段是合適的，而在曲線地段，由于超高的作用，是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頂接觸面，形成偏載，有時輪緣擠壓鋼軌頭部內側面，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，是其他面形成不均勻磨耗，從而使列車形成蛇形，沖擊鋼軌，助長磨耗的形成。另外，車體與車體、車體與車輪之間連接不牢固，增加列車的晃動，也會助長磨耗的形成。從而造成曲線病害的諸多因素分析，運營條件和軌道結構適

16、于客觀因素，在一定條件下不易改變。造成小半徑曲線病害的最直接因素是機車車輛作用在小半徑曲線上的附加力。曲線狀態好，附加力小，對曲線的破壞就??；曲線狀態差附加力大，對曲線的破壞就大。因此，保持曲線良好狀態，減少機車車輛作用在軌道上的附加力，是延長曲線維修周期、降低維修成本的關鍵。3、曲線病害的整治方法、調整好小半徑曲線各部尺寸有計劃的整治小半徑曲線范圍內的漫坑，及時消滅小坑及低接頭。每年根據春季測速資料，夏季結合維修對超高進行調整，特別對鋼軌出現傷損異常的曲線要做重點測速。小半徑曲線軌距易變化，需經常不斷的進行調整。在曲線撥正中，采用增加副矢點的辦法對控制曲線元順度效果較好，具體辦法是：在現有1

17、0米中間增設一副矢點，其正矢緩和曲線上為兩相鄰正矢點之和的一半，圓曲線上園曲線上為圓曲線的計劃正矢，檢測工具仍為20米玄線。在曲線養護中要切實注意緩和曲線的養護。超高、規矩和正矢遞減是否符合標準，是緩和曲線養護的關鍵。為便于緩和曲線的上的超高、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記間距改為6.25米檢查時可不受原鋼軌檢查點位置的限制，按超高和規矩加寬標記點放置道尺，記錄時在線路記錄蒲“水平”一覽中斜線，斜線上填寫實際檢查超高值，斜線下填寫理論值。曲線范圍內連接零件要經常保持全、緊、密，無效值，失效的要及時更換，道床不潔要及時清篩，道床要飽滿，上股按規定加到

18、0.4米。、強化小曲線技術細節按維規規定裝規矩桿，或采取軌距桿與支持配合使用的方法加強。在小曲線上鋪設淬火軌和III型軌枕及相應的扣件是小曲線技術加強的發展方向。淬火鋼軌具有較高耐磨強度和足夠的硬度。對曲線上股軌枕外側檔肩擠壞嚴重，動靜態檢查病害較多的曲線換鋪III型軌枕及相應配件。堅持鋼軌涂油。在 曲線上利用鋼軌側面涂油的方法可以減緩鋼軌磨耗特別是側磨，這在國內外已是成熟的經驗，我國有的小半徑曲線經涂油后可以延長鋼軌使用壽命1/3或更長一些。涂油的方法有兩種，一種是裝在列車上叫做車載涂油，一種是安在地面上的涂油器，叫做地面涂油器（或稱地磅涂油器）。、整治重點病害軌距病害是小半徑曲線最普遍的病

19、害，可用加寬尼龍坐06號、08號、010號，p60坡形膠墊，特制6號、10號軌距擋板，可調軌撐進行整治。特制6號、10號擋板座對改正軌距作用比較好，但需根據側磨不斷的變化和軌距的增大；可經常調整軌距擋板，更換軌距擋板工作量大，且成本較高；可調整軌撐不但可調整軌距，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檔肩，失去作用，反而減弱了鋼軌抵抗橫向力的能力，因此應慎用。鋼軌支嘴也是小半徑曲線常見病，尤其p60鋼軌比p50鋼軌支嘴更普遍，除調整好軌紛，防止軌頭頂死外，采用接頭夾板里外口互換的辦法，簡單易行，效果甚好，對一些頑固支嘴接頭，可在支嘴處增設曲線穩固樁。4、曲線軌道的日常養護與檢查由于曲線是線路的薄弱環節，產生病害較多，是線路質量優劣的主要控制因素，所以，對其進行周期性的檢查，是掌握線路技術狀態的重要手段。通過檢查，按線路設備各種變化的不同程度，安排臨時補修和經常保養工作。正線在正常情況下，軌道幾何尺寸每 半個月左右進行一次檢查，不帶誤差量發展變化太大，就及時的進行臨時補修，以控制軌道幾何尺寸狀態。此外，對線路病害嚴重的地段，除每月兩次的