铁路线路曲线病害成因及其整治

赵俏兰

(大同工务段职教科,山西大同 037005)

铁路线路曲线病害成因及其整治

赵俏兰

(大同工务段职教科,山西大同 037005)

文章阐述了曲线线路产生的病害及对行车的影响,分析了曲线病害产生的原因及整治措施,提出了曲线养护中需注意的问题。

铁路线路养护 曲线病害 整治措施

铁路线路不间断地受到机车、车辆的碾压和冲击，所以线路状态处在不断的变化当中。曲线地段特别是小半径曲线地段较直线地段所受到的冲击、碾压和推挤更为突出，不但线路状态变化较快，而且轨件的磨损也比较严重，因此曲线的养护维修与病害整治成为线路养护维修工作的一个重要环节。

1 曲线线路产生的病害及对行车的影响

1.1 路基病害

(1)既有线改造在改线地段新修的桥梁，或出于线路封闭的需要新顶进的立交，由于桥台后背的路桥结合部填土不能用大型机械辗压夯实，路基松软导致路桥结合部承载力不足，线路长期下沉，影响高低、水平、轨向不良且不易整治。(2)列车由于速度高、轴重大，一是对路基表面静压力增大，因地心引力作用地下水上升到路基面。二是对枕下道碴的辗压、破坏也较大，导致道碴颗粒相互磨擦产生粉未，棱角磨圆稳定性下降。加之重载列车大多是散装货物多，车辆封闭不严，大量散装煤渣散落到线路上，道碴粉未与散落煤渣填满了道碴间的空隙，阻塞了道床排水，导致基床、道床翻浆冒泥，线路几何尺寸不易保持。

1.2 钢轨病害

(1)焊缝不平顺。曲线地段需在工地使用气压焊或铝热焊焊接成无缝线路。由于工地现场焊受人员操作技能、工具、环境等各方面的影响，不可避免的会使部分焊接接头产生轨面不平顺和焊缝处错牙。焊缝接头轨面不平顺会导致车轮对轨道的垂向冲击力激增，引起动力学指标超限，作用边的不平顺会使列车产生水平加速度，降底旅客舒适度。(2)波磨病害。波磨是指钢轨踏面因磨耗而形成的有规律性的不平顺。波磨产生的原因较复杂，与轨道弹性及钢轨的屈服强度有关，但其实质是钢轨踏面的波浪压溃。由于高速重载列车的运行，钢轨发生波磨的速度加快且出现的地点更加普遍，当波磨较重波幅达0．4～1．2mm时，轮轨之间的作用力和轨道振动大大增加，对轨道的破坏性也迅速增大，甚至引起机车与线路的共振，严重影响列车高速行驶的平稳性。(3)侧磨病害。钢轨侧磨是由于列车在通过曲线时，由于内外侧车轮转速存在差异，但不能做相对差速转动，外侧车轮沿外股钢轨滚动的同时还紧靠外股钢轨作用边做滑动，导致外股钢轨产生侧磨。钢轨材质硬度越低、曲线半径越小、机车车辆的固定轴距大时，侧磨发展的速度就越快。当钢轨材质、曲线半径一定时，侧磨的发展主要与机车车辆的固定轴距有关。轨面不平，车轮摩擦引起的钢轨波纹，列车爬坡，车轮空转产生的钢轨擦伤。钢轨侧磨及擦伤导致轨距扩大、恶化轮轨关系，影响列车通过曲线时的平稳性。

2 曲线病害产生的原因及整治措施

曲线轨道不平顺是引起列车振动、轮轨作用力增大的主要根源，长波不平顺主要影响列车的舒适度和平稳性，可以通过周期性大机作业进行消除，而现场晃车主要是短波不平顺引起的。笔者结合现场实际，对几类曲线常见病害产生的原因进行分析，并提出整治措施。

2.1 钢轨病害引起的短波不平顺

钢轨支咀、高低、钢轨硬弯等结构性病害一般较为难整，极易造成惯性病害或叠加病害。病害整治时要具体问题具体分析，要做到标本兼治，夏季要以“捏、磨、改”为主，冬季可火烤配合，利用钢轨变形同步矫正钢轨。

曲线上应避免插入短轨。不可避免插入新轨时，要插入垂磨及侧磨一致的钢轨。钢轨插入后，要进行仿形打磨，确保插入钢轨与前后钢轨平顺度一致。

2.2 缓和曲线波浪轨造成的短波不平顺

因缓和曲线曲率连续变化，曲线上下股半径差，导致轮对相对滚动或滑动。长期作用后，上股轨面易形成波长3米以下有规律的波磨，列车通过时产生较大的轮轨冲击力，容易引起高频振动。当振动频率与车体自振频率一致或接近时可引起强烈共振，产生幅值较大的晃车。

整治措施：一是利用钢轨打磨车每半年一次周期性打磨。为确保打磨效果，大机打磨前几何尺寸必须提前整修到位，最好是大机捣固后再进行大机打磨；二是人工仿型打磨，利用电子平直尺测量标画出波峰处所，利用平面仿型打磨机对波峰进行打磨，打乱规律性波长；三是气温低于25℃时，采用火烤轨面捣固方法，利用钢轨变形配合冲击捣镐进行捣固。

2.3 曲线上股连续小高低及局部动态暗坑

列车以最高行车速度通过曲线时，离心力必然大于向心力。离心加速度致使上股小高低及动态暗坑较多，曲上股小高低及暗坑形成三角坑极易产生水加晃车，特别是连续小高低，添乘时明显感觉线路不稳。

整治措施：新开通线路此病害通过大机作业能够有效解决；既有线钢轨局部变形后病害较为难整，此类2-3mm小高低不能用单纯起道捣固的方法整治，要具体分析并采取综合手段整治。一是在气温较低时，集中采用火烤轨面捣固方法，利用钢轨变形配合冲击捣镐进行捣固；二是焊缝部位经常存在焊缝高，小腰低，如用压机起，小腰与焊缝同步抬高。此类钢轨病害整治，焊缝优先采取火烤轨底并同步更换垫薄垫可有效改善高焊缝，低小腰部分可在轨底垫薄垫消除；三是不起道直接用冲击捣镐硬捣。

2.4 曲上股工作边短波不平顺

列车高速通过曲线时，轮对贴着上股运行，当上股局部不圆顺时极易产生晃车，特别是在焊缝及电容枕前后经常存在局部反弯轨向。对照轨检车振幅图上的曲率及轨向可明显反映问题，当上股局部不圆顺时极易与前后较小几何尺寸叠加产生晃车，现场用20米弦量正矢往往并不超限，而用10米弦量可检查出局部正矢超限。

整治措施：日常管理按分中法每5米一点标定曲线正矢超高，用10米弦测量曲线圆顺度。圆曲线上既可对点量也可逐空测量，缓和曲线上点对点测量，正矢容许偏差按“2、4、6”mm标准控制。采取改道与拨道相结合，焊缝部位夏季以“捏、改、磨”为主，冬季可火烤配合，利用钢轨变形同步矫正钢轨。

2.5 水平+轨向病害

设备上往往在同一个地点会出现双重因素的病害，但是这两种病害虽有而都达不到出分标准，所以作业中常常被忽视，导致漏查、漏整，而过轨检车时又出了分。其原因为：水平误差是一种平行扭曲，轨向是一种横向立式扭曲。水平可引起车轮侧滚，一侧轴箱加重荷载偏离中心，导致车辆倾斜；轨向不好，引起列车的侧向力，即离心力，迫使车辆左右摆动，其结果出现副分。但其表现形式，水平和轨向值哪个值大，从哪方面表示出来。

整治措施：这种情况常常出现，但处理极为简单，克服双重病害为单一病害。

2.6 双坑情况

轨检车的检查结果表明：波型图中出现的分数，数值差，有些与现场实测数据不符，不应该出Ⅰ级分出了，不应出Ⅱ级分也出了，不应该出Ⅲ级分也出了。或者是值差达Ⅰ级出Ⅱ级，达Ⅱ级出Ⅲ级。经仔细分析，原因为高低双坑：高低不好可引起车体的沉浮和点头振动。

这种情况和人跑步一样。遇到障碍要摔倒或险被摔倒，这时如果有人扶一下就不摔倒，要是有人在背后推一下会摔得更重。这是一种波形起伏的连带关系，双坑出现负分的结果。所以我们日常线路维修与保养作业要注意避免这种情况 。

2.7 曲线上S方向

轨距、轨向出现Ⅱ、Ⅲ级分是常有的，而且轨向对水平又极富感应力度。在日常作业中，因为方向不良所造成的水平误差是常常出现的，而且也是极难克服的。尤其是S方向更是迫使车辆摇晃的主要因素，所以我们研究各种波型图中的记录的出分原因是很有必要的。

整治措施：一是保养时，及时拨正或改正，同时校正硬弯轨；二是临时处理消除S方向的一端，使之达不到出分标准；三是堆高肩碴，防止回落原状；四是同一采点区内不得有水平高低等其它出分因素，无暗吊，捣固不良现象。

3 曲线养护中需注意的几个问题

铁路曲线是制约行车速度的关键设备之一，因此必须采取科学的养护手段，消除曲线养护的误区。(1)平纵断面技术条件到位。曲线半径对线路平纵断面有着高很的要求，必须坚持每半年对平纵面进行复测。设置五大桩，建立定位观测点，利用水准仪进行测量或CPⅢ网测量并精确定位。每半年利用集中修大机定位，机捣一遍，确保曲线大平大向到位。日常管理按分中法每5米一点标定曲线正矢超高，圆顺度以10弦测量，曲线正矢容许偏差按“2、4、6”标准检测，坚持高标准定位。(2)超高设置到位。客货共线线路的超高，是根据行车速度来确定的，以最高最低速度的平均值，来设定超高的数值。当客货行车速度相差比较悬殊时，所设置的超高，既要满足欠超高又要满足过超高，因此超高的设置必须到位。(3)道床管理到位。道床管理到位对线路动态保持至关重要。为确保道床阻力及轨道框架刚度，日常管理中，枕盒道碴必须饱满密实，碴肩宽度及堆高必须满足《修规》规定要求。为确保道床弹性一致，应按规定周期清筛线路，及时消除道床翻浆及板结病害。(4)禁止超垫抽空，扣件整治到位。扣件整治是设备整治的基础。为确保极限半径曲线动态稳定，日常扣件养护要做到“齐、紧、正、靠、润”的要求。扣件失效、三点不接触、枕下胶垫超垫抽空，易形成扣件仰拱或位置变形、扣压力不足、轨下基础弹性不一致现象，造成钢轨动态不稳。因此扣件涂油复紧必须坚持每年一遍，三点接触率要达90%以上，轨下胶垫禁止超垫抽空。(5)钢轨修理到位。轨面波磨、焊缝高低、钢轨硬弯、工作边不平顺是制约曲线设备提升的关键所在。极限半径曲线必须确保钢轨平顺度，因此钢轨修理工作至关重要。在日常管理中，坚持定期检测及修理制度，车间检查修理工区每月检修一遍并建立钢轨检修台账，采取“记名检、记名修”制度，实现专班专整，确保钢轨修理工作到位。(6)几何尺寸整治到位。在日常管理中，围绕静态上消除1～2mm及以上误差，将轨距静态作业验收标准由+6，-2mm升格为±1mm，轨距变化率控制在1‰以内；水平、轨向、高低、三角坑由4mm升格为2mm，杜绝曲线头尾70米范围的三角坑；曲线正矢误差由3、6、9mm升格到2、4、6mm；焊缝顶面及工作边不平顺误差控制在0．5mm以内。同时对小轨距、小水平、小方向、小三角坑病害中两个及以上，但误差小于3mm和焊缝不平顺超过0．5mm处所同步整治消号。通过几何尺寸的整治，确保以静态保动态、以动态促静态，实现设备整治的良性循环。