曲线钢轨侧面磨耗的形成机理及减缓举措探析

胡陈

国能朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，中国·山西 原平 034100

1 引言

随着运输产能及行车组织的变革，朔黄铁路在行业发展中迎来崭新的挑战以及机遇，在未来发展趋势中2 万吨重载运输成为一种主流，而2 万吨重载列车在自身重要的影响下，会加剧钢轨出现磨耗的速度，当前随着运量的不断提升，此种破坏现象日益显著。因此，如何降低列车对铁路钢轨，尤其是曲线铁路钢轨造成的磨损，成为当前朔黄铁路研究的一项重点课题。

2 曲线钢轨中侧面磨耗形成的机理

2.1 曲线圆顺度对曲线钢轨造成的影响

曲线如果不够圆顺就会导致曲线的半径不相同，有的曲线半径太大，有的又过小，小半径曲线钢轨会出现较为严重的磨损，但大半径的曲线钢轨出现的损耗却较轻，从而导致钢轨中形成的磨耗不够均匀，最终降低钢轨在使用中的寿命。曲线圆顺度情况如果不够良好，会导致轮轨的横向力、导向力出现变化，主要表现就是缓和曲线在头尾处的连接不良，会出现鹅头、反弯现象。列车在经过曲线的时候，在头尾处都会造成一定程度的振动以及冲击，很难保持最初的线型，外加拨道不当，长年累月之后，曲线头尾就会出现方向不良的现象，特别是在小半径的曲线上，接头处由于道砟不足，从而导致钢轨失效、螺栓松动、夹板弯曲等，而且在接头处还极易出现支嘴现象。现场钢轨接头处的支嘴以及钢轨硬弯，从而导致曲线的圆顺度不够良好，对于钢轨的轨头造成较为严重的磨损。

2.2 曲线养护不合理导致钢轨出现磨损

对于钢轨出现的侧面磨耗来说，直接决定原因就是曲线状态的好、坏，如果曲线养护方法不够恰当，钢轨侧面就会出现较为严重的磨损；相反，如果曲线养护状态良好，那钢轨侧面出现的磨损相对就较小。具体表现：第一，在对钢轨进行日常养护时，忽视轨距以及轨距变化率的调节，导致轨道在通过曲线时出现蛇形运动加剧的情况，这种情况一旦发生，极易出现不均匀的侧面磨耗现象；第二，超高顺坡不够好，线路的前后高低也不好，从而导致列车在缓和曲线运动时会出现冲击、摇晃、震动等现象；第三，线路上有三角坑、捣固状态不够良好、轨枕空吊、线路翻浆冒泥等，都会在不同程度上加剧钢轨磨损的程度；第四，车辆载重以及机车牵引力过大，重车行驶一直处在单方向，从而导致钢轨出现严重侧磨[1]。

2.3 超高设置对钢轨轨头侧磨损耗的影响

超高通常情况下，是按照列车通过曲线的平均速度对其进行设置，由于质地环境、运行速度等因素影响，重载列车在通过曲线的时候，存在两种情况：过超高和欠超高。由于超高现象会直接导致冲角、导向率出现变化，直接对钢轨的轨头造成侧磨。超高不论过大、过小，都会导致钢轨出现偏窄、轮轨之间出现非正常接触。超高如果过大，列车载重较重时就会偏向于内股钢轨，内股轮缘就会紧贴内部，导致外股以及内股钢轨在行程中差值相对较大，想要弥补这部分差值，只能通过在外轮沿纵向进行滑动，内轮朝后方滑动，打空转，从而导致外轨出现侧面磨耗。如果超高太小，离心力就无法获得平衡，横向力就会被迫增加，同样会导致曲线外股的钢轨出现侧面磨耗。

3 减缓曲线钢轨出现侧面损耗的措施

3.1 完善曲线方向不良的情况

在曲线钢轨中方向不良属于一种普遍病害，平时也是耗费人力物力最多的一种病害。由于方向出现偏差，不仅会导致列车出现摇晃现象，还会对轨距水平造成影响，从而导致行车时出现安全隐患。由此，对曲线方向进行纠正、拨道，成为目前曲线养护工作中的一个关键点，曲线方向偏差出现的常见病害有“支嘴”和“鹅头”。

3.1.1 解决鹅头的措施

曲线鹅头出现的极大原因，是因为缓和曲线中应用了直线型的超高顺坡，列车在经过此处之后，对于曲线头部会产生强烈的振动冲击，冲击力度如果过大，就会导致曲线头部出现鹅头，在小半径曲线上，这种病害最为常见。此外，在对其进行维修以及养护时，由于拨量没有经过计算，从而导致长期出现上挑现象，或经常使用简易的方法对拨量进行计算，从而导致出现误差，由于长期积累，曲线两端就会出现鹅头。

3.1.2 解决钢轨接头出现支嘴现象的措施

“支嘴”经常发生在曲线地段的钢轨接头位置处，由于钢轨的弹性不足、硬弯度不够，所以在支嘴处对轨道进行连接，对轨道在横向移动方面进行控制，增加道床密实度，让道床的稳定性得到保障；对支嘴接头位置里口、外口的夹板进行调换；对钢轨的硬弯程度进行整治等。上述措施可以全方位综合进行，也可以按照病害发生的具体原因单独开展，如果支嘴的现象相对比较严重，上述方法不能对其进行整治时，可以使用弯轨的办法。

3.1.3 整治接头塌碴的措施

强化曲线的养护工作，对于重型轨道进行重新铺设，强化线路的横向刚度以及强度。应用耐磨性能较高的合金钢轨、铺设防磨护轨等，尽最大可能降低外轨头部的侧面出现磨耗现象。对轨距杆进行安装时，注意保持轨距不移动。对轨撑进行安装时，要求在钢轨轨枕的位置上进行固定，在小半径曲线出现的地段需要进行强化[2]。

3.2 防止钢轨出现不均匀侧磨的措施

钢轨之所以出现不均匀侧磨，主要就是因为曲线不够圆顺、线路上存在激扰的因素，从而会导致列车出现横向摇摆、振动，导致轮轨之间横向附加的动荷载被迫增加。因此，在采取相应措施防止钢轨出现不均匀磨耗时，需要从以下几点出发。在铺设前期，对于钢轨的不均匀性要进行合理管控，最大程度延长钢轨在使用中的寿命：

第一，对曲线的圆顺度进行提升；

第二，对于轨底坡进行局部范围的调整；

第三，对于曲线外轨的超高度进行正确精准的调整。

针对小半径地段的钢轨，如果磨耗情况相对较为严重，在对超高进行设置的时候，实际设置的超高值，必须使用加权平均方法对其进行计算，要求超高值低于5%～10%。

3.3 强化曲线的养护工作

①在设备上强化曲线。保持路肩的平整性，排水性能的良好性，防止线路基础发生改变，从而对上部结构造成变形；按照相关标准，对于失效的轨枕进行更换；道床需要保持清洁性、均匀性、饱满性等；接头螺栓必须安全有效；对于轨撑轨、距杆等相应配件，必须全部配备完好，并让其自身的作用得到充分有效的发挥；对于曲线的位置进行合理固定（对于曲线位置要进行科学合理的测设，对曲线的要素标志进行合理安装设置，针对拨道量进行计算，对线路状态进行调整）；对于接头病害现象进行整治；强化捣固工作（对曲线进行捣固时，必须关注密实性、均匀性，对于空吊板、三角坑的现象进行及时消除，针对道心、轨枕端部的道床要展开夯拍）；对于轨道坡进行合理调整；对扣件进行科学养护。

②对曲线外轨的超高进行科学合理的设置。

③对于支嘴、鹅头等现象进行重点整治[3]。

4 结语

综上所述，对曲线进行养护管理工作时，要科学合理地结合现代化技术，只有对曲线的技术资料、状态有充分的掌握，才能够对病害发生、产生的规律，有一个系统化、全方位的了解，对于各项检查制度要予以严格的贯彻以及落实，对于曲线状态要做好资料登记以及分析的工作，按照资料对曲线出现变化的原因进行研究，并对养护方法进行改进，从而能够让曲线质量达到巩固和提升的目的。