既有线提速后曲线养护维修探讨

邵长凤

(佳木斯铁路工务段,黑龙江 佳木斯 154002）

前言

铁路线路在平面上由直线和曲线组成。机车车辆在曲线上行驶时，轮轨间横向力、导向力和摩擦力，较之在直线上要大得多，因此曲线地段的线路质量比直线地段更难保养。随着近几年来铁路大面积提速，提速后的曲线动态变化大，钢轨不均匀侧磨，曲线横移、轨距扩大、档肩挤坏的问题，充分暴露无遗出来。因此，针对新情况来取有效措施，是工务人员必须研究的课题。

1 轮轨荷载分析

当列车在曲线地段运行时，可将轮轨荷载为三项：直线轨道垂直动荷载、曲线轨道横向水平力系数、偏载系数β。

2 直线轨道垂直动荷载

轮轨最大可能荷载（动荷载）用当量静荷载表达。直线轨道上的垂向当量静荷载用下式表示：

式中Pd——车轮作用于钢轨上的垂直当量静荷载（kN）；

P0，P120，P160——相当于速度为0、120、160km/h时，车轮作用于钢轨上的垂直静荷载（kN）；

α，α1，α2——速度系数，其值是根据铁路干线轨底应力实测资料，经统计求出轨底应力的平均值σ和均方差Sσ，按置信率99.4%，即σ+2.5Sσ求算最大可能值，再经回归分析求出的。

2.1 曲线轨道横向水平力系数

曲线地段的轮缘导向作用及直线地段转向架的蛇行运动，在轮轨之间产生横向水平力及垂直力的偏心作用，使钢轨承受横向水平弯曲和扭转，由此而引起的轨头及轨底的边缘应力相对于其中心应力的增量用f系数表示。TB2034-88中，按不同曲线半径规定的f系数值对于我国铁路的轨道强度检算仍具有普遍的适用性。

2.2 偏载系数β

行驶在曲线上的列车，未被平衡的超高会导致内外股钢轨偏载，因此而引起的钢轨附加荷载，它用偏心系数β表示，即：β=(2*Δh*H)/S2

式中 Δh——未被平衡超高(mm)；H——机车或车辆重心高(mm)；S——内外股钢轨中心距，为1500mm；我国机车的重心高最大为2300mm，为此 β=0.002Δh。

为此，列车速度v愈大、轴重t愈大、曲线半径R愈小、曲线未被平衡超高Δh愈大，对铁路轨道强度要求愈高。

3 曲线病害产生危害

3.1 主要病害

一是钢轨伤损病害。二是轨道几何尺寸易超限。三是连接零件易松动且破损率高曲线上连接零件承受的冲击力和横向作用力都比较大。四是缓和曲线的方向不良。五是曲线横向外移，使曲线半径变小。

3.2 曲线病害产生的原因分析

3.2.1 曲线超高设置不合理。

3.2.2 轨枕预留轨底坡是1/40，用于直线段是合理的，而在曲线地段，形成偏载。

3.2.3 车轮踏面对钢轨的冲击摩擦，使其踏面形成不均匀磨耗。

3.2.4 曲线设计不合理。

3.2.5 曲线计算偏角与实际偏角不符。

3.2.6 曲线的管理标准不够完善，轨距加宽没进行及时调整。

3.2.7 作业不规范，未对线路进行综合整治。

3.2.8 关健部位控制不严，我国的缓和曲线多采用直线型超高顺坡的三次抛物线型，在缓和曲线的起终点处均有一个折角，列车通过时会产生冲击和振动，使线型难于保持。

3.2.9 曲线标志标记的缺失或不准。

4 曲线病害的整治方法

4.1 设置合理的曲线外轨超高

定期进行测速，计算超高，结合钢轨的磨耗和光带合理设置超高。超高按如下公式计算：

h=11.8V2j/R

Vj=∑NiQiV2i/∑NiQi同时满足下列条件：

①h≤hmax；②11.8V2H/R≤h≤11.8V2max/R；③11.8V2max/R-△h欠≤h≤11.8V2H/R+Δh过

式中：h=实设超高(mm)，Vj=平均速度(km/h)，R-曲线半径(m)

Ni-实测各类列车的速度 (km/h)，Qi-各列列车的重量(T)

Vi-实测各类列车的速度(km/h)，hmax-实测最大超高(mm)

VH-货物列车平均行车速度(km/h)，Vmax-线路容许速度(km/h)

Δh欠-容许最大欠超高(mm)，Δh过-容许最大过超高(mm)

4.2 对设计不合理，与《修规》标准不一致的曲线进行修正，确保符合相关规范要求。

4.3 对理论正矢总和与实测正矢总和存在较大出入的曲线进行测量。

4.4 适当改变轨底坡。将现有的1/40的轨底坡加大到1/20。

5 曲线地段的养护

小半径曲线地段应加强养护，坚持“预防为主，防治结合，养修并重”的原则。使路基参数达到设计标准，防止路基基础变化带动上部建筑的变形，并按规定更换失效轨枕枕，根据设计的曲线要素正确测定曲线位置，及时设曲线头尾标志固定曲线位置，正确测定现场正矢，用计算机进行拨正计算全面拨正线路，有计划地整治曲线范围内的漫坑，及时消灭小坑及低接头，对曲线变化的轨距要及时调整，曲线范围内连接零件要经常保持全、紧、靠、密无失效。扭力矩符合《修规》规定，档肩破损的混凝土轨枕要及时修复，失效的要及时更换，道床不洁要及时清筛，道床要饱满，上股按规定加宽到0.4M。在日常维修过程中，还应根据线路平面、纵断面、运量、轨道设备状况及自然条件等摸索出轨道变化规律，从而对其进行状态质量控制。

6 曲线养护中的技术管理

6.1 措施管理

一是清理路肩。整修排水设备。二是更换I级优质道碴，根据曲线半径或线路横移情况，适当加宽曲线外侧碴肩宽度。无缝线路地段可根据需要堆高碴肩。三是更换接头失效轨枕，接头处轨枕下垫高弹胶垫，优化轨底坡设置。四是整修钢轨坍低接头，对马鞍形磨耗、波形磨耗等要进行打磨，侧面磨耗曲线应定期涂油。五是根据具体情况，增设轨距杆及轨撑，必要时增加防爬器及支撑。六是绝缘接头采用高强绝缘螺栓。七是加强捣固及时消灭空吊板、三角坑等，补足道碴填满夯实。八是按规定做好超高及其顺坡。九是埋设永久性拨道桩，实现曲线“三维定位”。十是小半径曲线要更换全长淬火轨、合金轨。

6.2 五条建议

一是摸索曲线变化规律，做好曲线苗头性病害的预防工作。二是对小半径曲线钢轨的选型上应优先考虑全长淬火轨、合金轨；研发适用于小半径曲线的2.5mUlb型轨枕，优化轨底坡设置，批量上道形成与提速区段配套；改进Ⅲ型弹条扣件系统；改进钢轨接头夹板下部结构，实现钢轨接头弹条与区间轨道弹条的通用互换。完善小半径曲线轨道配套技术，增加钢轨接头处的轨道弹性，采用高弹橡胶垫层，更换I级优质道碴，研发桥式接头夹板，应用施必牢高强螺栓将钢轨接头冻结起来，形成准无缝线路。三是加大对钢轨修理的投入，应增加对波磨和飞边的修理钢轨修理方面机具的投资。四是对曲线地段建立精密的测量系统。五是按检测要求配备相应的检测设备。

7 展望铁路线路未来发展的趋势

铁路大发展，铁路技术装备现代化取得重要进展。展望工务部门在做好日常工作的同时，正在依靠科技进步，实现线桥结构现代化，施工作业机械化，企业管理科学化，发展重型钢轨、新型混凝土轧枕、全区间或跨区间无缝线路、可动心轨道岔、优质道碴，采用高效配套的大型养路机械，配置先进的检测设备，建立与全路计算机运输指挥系统联网的工务设备总数据库等，在铁道线路设备逐步由限制型向适应型过渡。现代科技的发展一定会使得线路质量更高，病害被预防在未然，以至达到少维修或免维修，那样铁路的明天将更加辉煌。

[1]贺国栋.铁路既有线提速对轨道结构的要求[J].山西建筑，2007-11-10.