浅析提速道岔直尖轨侧磨病害的原因和整治

张晓楠 丁磊

摘 要：随着科学技术的进步，铁路事业蓬勃发展，列车速度越来越高，对线路质量标准要求也越来越高。列车通过道岔时轮轨间的冲击使道岔磨耗日益严重，作为铁路三大薄弱环节之一的道岔维修养护至关重要。本文结合实际情况对提速道岔直尖轨侧磨的危害、产生的原因、整治方法进行了分析归纳，实践效果良好。

关键词：提速道岔;直尖轨侧磨;分析;整治

中图分类号：U213.6 文献标识码：A

0 引言

为了满足我国开行快速列车的需要，消除道岔限速因素，改善列车过岔平稳性，提高综合经济效益，二十世纪初期我们国家开始更换提速道岔，该道岔为列车提速发挥了重要作用。列车提速对提速道岔的养护也提出了更高的要求，其中整治道岔晃车成为线路工区各项工作中的重中之重。

1 维修养护发展现状

在整治道岔晃车中，通过长期的实践发现，在整治道岔尖轨处水加病害时，岔前及岔中各部几何尺寸均良好，但始终不能消灭水加病害，通过进一步的调查分析，发现主要原因是直尖轨侧磨造成，如不彻底整治，即可造成岔前、岔中重复无效作业，浪费工时、人力，并可能形成有害作业，直接影响提速行车安全。下面本文从提速道岔直尖轨侧磨病害进行了综合分析，并采取了如下整治方法。目前研究发现轮轨间的磨耗大致有两种，一种是正常磨耗，即保证轮轨粘着及正常牵引、制动所必须的摩擦力而产生的磨耗。另一种为列车通过曲线时（包括侧向通过道岔），由于轮轨冲击及轮轨间的滑动等因素而产生的非正常磨耗。根据现场观测及对尖轨工作情况的分析，我认为导致列车侧向通过道岔时尖轨磨耗、轧伤的主要在于轮轨间的非正常磨耗。而尖轨的侧向磨耗与轧伤程度又取决于以下几个方面：

1.1 车轮对尖轨的撞击

列车由直线进入道岔侧线时，曲尖轨迫使其改变运行方向的瞬间，轮轨间发生猛烈的撞击。实践中该道岔尖轨长度为6.25 m，采用的是全切线型藏尖式尖轨，尖轨刨切部分的强度由后向前随刨切量的增加而减弱，尖轨尖端最为薄弱，极易被车轮轧伤。因此，当列车侧向通过道岔转辙部位时，曲尖轨的前半部分顶宽20 mm～50 mm范围内承受来自车轮的垂直压力和水平推力大于其它部分，再加上尖轨的材质不耐磨，尖轨顶铁支承力大等方面的原因，造成尖轨侧向磨耗严重。

1.2 日常道岔养护维修质量低

随着运量的不断增加，列车通过次数的增多。列车进站速度快、质量大，对设备的破坏相应增大，致使道岔及前后线路的轨向、轨距、高低、水平、轨枕吊板等设备病害极易发生，甚至超过维修保养的标准。当列车侧向通过道岔时，因导曲线不设置超高，必然产生较大的离心力，增加了车体的摇晃和颠簸的幅度，加大了横向和竖向的冲击力，轮轨游间值变小，加剧轮轨间的撞击与磨耗。

另外，机车车辆轮缘、踏面的技术状态及转向架工作性能的好坏也是导致尖轨磨耗的相关因素。

2 侧磨的危害

（1）直尖轨的侧磨，造成岔前、尖轨与道岔的轨向不良，使水平加速度增大，影响列车进岔的平衡，从而直接导致道岔晃车，影响列车舒适度。（2）直尖轨的侧磨易造成尖轨工作面的伤损，继续发展有车轮爬上尖轨的可能，危险时可能造成翻车。（3）侧磨量的不断增加造成列车车轮踏面与钢轨的接触情况继续恶化，导致轨距变大，引起列车蛇行运动，行车平稳性降低，旅客舒适度也降低。（4）直尖轨的侧磨，缩短尖轨使用寿命，增大了生产成本。（5）提速道岔的尖轨藏尖结构决定了直尖轨的侧磨和对应曲基本轨的侧磨互为因果，形成恶性循环，同时影响整组道岔的轨向[4]。

3 侧磨产生的原因

造成直尖轨侧磨的因素十分复杂，除与钢轨材质、通过总重、速度、车轮踏面磨耗等工务部门无法消除的因素有关外，主要与以下两个方面关系密切：

3.1 轨道几何状态不好

道岔及其前后邻近线路轨道几何状态的好坏直接关系到列车能否平稳地通过道岔。在线路几何状态中的轨向水平、水平三角坑、空吊板尤为重要。各项参数中如有某一项不能达到标准要求，都直接影响列车的平稳运行，当列车通过道岔时引起了列车振动和蛇形运动，同时导致轮轨接触力明显增大，从而使钢轨产生磨损。因此，在日常保养中应始终保持道岔及其前后邻近线路50 m～100 m轨道几何状态的良好，做到轨距偏差±1 mm，轨距变化率不超过0.5‰，水平、轨向、三角坑最大偏差2 mm，顺坡率0.5‰，无动态空吊板。

3.2 转辙部分结构状态不良

直尖轨的线性不好（俗称尖轨不直），会造成列车在尖轨部位產生横向摇晃，如果这个横摇摆力长期作用于钢轨的某一点，那么这一点就很可能产生侧面磨耗，而AT型尖轨如果在制造时线性不良，现场用普通弯轨器是无法矫直的。曲基本轨第一弯折点位置偏前或偏后都会造成车轮对尖轨尖端的冲击，使尖轨作用边产生侧面磨耗，尤其是弯折点偏后，将造成尖轨尖不完全藏于基本轨内，车轮直接冲击尖轨尖端。直尖轨与曲基本轨顶铁之间不紧靠，间隙较大，造成尖轨中部在动态情况下产生弹性扩张，也会造成车轮的左右摇摆，造成尖轨尖端侧磨[4]。

4 整治方法

（1）作业时对尖轨进行细致调整，保证4块顶铁均牢固，密靠（缝隙控制在1 mm内）。

（2）将已经达到磨损标准的直尖轨、曲基本轨进行更换，更换前注意检查尖轨的线性和曲基本轨的弯折矢度，达标后进行更换，更换时注意调整好第一弯折矢度，达标后进行更换，更换时注意调整好第一弯折点的位置，更换后，配合电务部门调整直尖轨的竖切部分，使尖轨刨切部分与曲基本轨完全吻合，尤其要保证尖轨尖端的密靠。

（3）对道岔内高低、水平，我们采用内燃捣固机捣固（眼镜蛇）的方法进行全面起道捣固，重点是注重辙叉部分、转辙部分捣固，消除空吊板，保证轨面的平顺和轨下弹性均匀，对部分轨距、直距进行全面调整，用弯轨器矫正直基本轨的小弯，保证直基本轨一侧的轨向直顺。对道岔及前后线路的几何状态进行全面整治，尤其是线岔结合部，必须保证轨向目视直顺，用10 m弦量矢度在2 mm内，轨面平顺，无高低水平不良，保证列车进岔时的平稳和两股钢轨的受力均匀，消灭车体摆动，尽力减小车轮对尖轨的冲击，控制侧磨病害的产生和发展。整治标准：轨距标准不大于±1 mm，变化率不超过0.5‰，水平不大于2 mm，并要求岔区做成一侧高，水平顺坡变化率不超过0.5‰，高低、轨向标准不超过3 mm，支距作业标准不超过1 mm，扭曲量不超地3 mm，轨面和作用边不平顺不大于0.3 mm。尖轨顶铁不密贴不大于1 mm，轨枕要求无吊板。查照间隔不小于1 391+1 mm，护背距离不大于1 348-2 mm，扭距达到100-150 N.m。

（4）加强道岔的经常保养和维修。1）加强探伤检查以及移位观测。由于尖轨和心轨可自由伸缩，故必须严格作业轨温允许范围安排养护维修作业，加强道岔区薄弱处所的养护和维修，注意方向，轨距的变化，注意道床阻力的保持;2）及时整修钢轨病害，矫直钢轨硬弯，焊补打磨钢轨，综合整治接头病害，特别是要加强对尖轨、可动心轨、辙叉的打磨和焊修，以延长使用寿命;3）做好道岔重点部位的加强工作，包括尖轨根端、可动心轨密贴部位，辙叉等关键的薄弱处所;4）加强胶接绝缘接头的养护，保持接头两端结构刚度一致;5）做好焊缝平面、侧面平直度的打磨工作，做好焊缝养护工作;6）每年至少进行二次全面的螺栓涂油和复紧工作，保持扣件应有的扭力矩;7）加强提速道岔的综合维修工作，保持提速道岔的轨距、水平、方向、高低及各部分间隔尺寸经常处于良好状态，预防病害的发生。在技术上做到全面改善轨道弹性，全面调整轨道几何尺寸，全面整修和部分更换零部件，在作业过程上必须遵循焊补打磨、道床轮筛、全面起道捣固三大程序，从而延长提速道岔的使用寿命。

（5）焊补尖轨，解决尖轨掉块严重的问题。对道岔进行综合整治后，改善了尖轨的工作条件，尖轨的侧向磨耗得到了一定的控制，但發现尖轨存在掉块问题没有得到解决。于是，我们根据以前对伤损钢轨、锰钢辙叉进行焊补能延长使用寿命总结出来的经验，确定了对掉块尖轨进行焊补的方法。尖轨掉块伤损的标准我们参照钢轨的轻、重伤标准即轻伤：长度超过15 mm，深度超过4 mm;重伤：长度超过30 mm，深度超过8 mm。尖轨掉块焊补要求焊补后既要安全又要坚持持久，通过分析尖轨的材质，选用相应的焊条。我们采用焊、磨相结合的方法，即在焊补前，用角向砂轮机将掉块处磨光清除杂质，以便使焊补层有良好的接触。焊完一层后，用手锤击打焊层，增大附着力。用水冷却后，用砂轮机磨去焊层表面的杂质露出光面，继续焊补。如此这样反复焊反复磨，直至焊填部分高出尖轨母材2 mm～3 mm，再打磨至尖轨面平顺，以保证焊补层的刚度。焊补完毕后，将尖轨作用面和非作用面的焊流用砂轮机打磨平整，经车站和电务部门对该道岔进行扳动、调试，保证焊补后的尖轨定位后没有顶阻现象，道岔能良好使用。实践中尖轨焊补效果一般一次能使用一个月，可以使尖轨的使用寿命延长一个月，每根尖轨焊补5～6次再更换，每年就能节省5～6根尖轨。

5 整治后达到的效果和经济效益

通过对道岔进行综合整治，使道岔的轨向、轨距、高低、支距得到了控制，各部几何尺寸达到了规定的标准，减少了道岔的病害。实践证明，采取上述措施整修后，提速道岔直尖轨侧磨现象得到了有效控制。线岔方向良好，彻底消灭了因线岔衔接不良造成的晃车，为列车提速提供了强有力的保证，保证了设备和行车的安全。同时延长了尖轨的使用寿命，进而节省生产开支。提速道岔的维修保养标准，对铁路事业发展具有至关重要的意义，因此在标准上要高一格，质量上要严一档。对重点顽症要不断研究新工艺、新手段进行整治，不断总结新的有效的养护流程和工艺，以确保道岔质量满足列车运行的需要。

参考文献：

[1]杨飞，王璞，孙加林，等.高速道岔尖轨磨耗规律及对动力学性能的影响[J].铁道工程学报，2020（3）：13-20+66.

[2]刘国敬.S700K提速道岔维修与整治探讨[J].中国新通信，2020（16）：66.

[3]刘壮.提速道岔运用维修与结合部病害整治方法[J]. 中国新技术新产品，2019（8）：96-97.

[4]贡照华，夏景山，楼少俊.提速道岔直尖轨侧磨的分析与整治[J].铁道标准设计，2003（2）：8-10.