铁路线路小半径曲线地段病害综合防治措施研究

郭军利

(西山煤电(集团)有限责任公司铁路公司 太原 030053)

引言

铁路承载着较大的客运与货运压力，是国民经济的大动脉之一。铁路安全运行关乎国计民生，其维护与运营管理必须常态化。但是目前受各种因素的影响，铁路运行中也常常面临曲线地段病害严重的问题，需要在铁路维护中重点关注。铁路线路设备状态良好，才能确保铁路运行的稳定与安全，才能达到理想的运营效果。因此关于铁路线路曲线地段病害成因的分析及整治措施的探讨具有现实必要性。

1 铁路曲线病害成因分析

铁路线路在列车运行过程中承受列车载荷，主要作用是引导列车运行方向。理想状态下的铁路线路直且平，没有曲线。但由于自然条件限制，铁路铺设中受山水、沙漠、矿区、城镇等综合影响，随地形条件的起伏和弯曲铺设，会出现曲线路段，这势必形成铁路曲线，导致铁路曲线地段病害的因素较为综合。一般情况下，铁路列车运行需要轨道导向，车体运行的过程中在惯性作用下无法改变运行方向，而曲线地段则扮演导向调整的重要角色，借助曲线地段不断调整列车的运行方向，最终实现方向的完全改变。这也意味着车体运行的方向与曲线轨道的方向始终是对立的矛盾体，而曲线地段也一直是铁路线路上的最薄弱环节，很容易出现曲线地段病害。综合来说，铁路曲线地段病害成因不同对应的病害类型也有差异[1]。

1.1 钢轨伤损导致的曲线病害

这是铁路线路中最为常见的曲线地段病害，尤其是小半径曲线路段，钢轨侧磨、波磨及接头损伤是曲线病害的主要表现，而某些情况下，侧磨也会导致铁路线路曲线轨距扩大。

1.2 轨道几何尺寸超限引发的病害

铁路曲线地段相较于其他铁路地段其曲线高低、轨距等更多变，随着列车运行带来的钢轨侧磨痕迹加重，轨距不断扩大，因此轨道几何尺寸超出限制引发病害。

1.3 因联接件松动产生的曲线病害

当列车正常运行，其会对铁路曲线产生较大的垂直冲击力和横向作用力，当铁路线路曲线半径偏小，两种力超出限制数值，容易引发铁路中夹板及接头线路段枕轨螺栓的失效，也常常伴随枕轨挡肩的瞬间破损。

1.4 曲线鹅头病害与接头支嘴病害

在铁路线路曲线地段病害中也有曲线鹅头病害与接头支嘴病害问题。其中曲线鹅头病害产生的原因主要有曲线附近直线方向不正、目测拨道误差等，曲线鹅头方向上线路不圆滑，加剧钢轨磨损。而接头支嘴危害主要由钢轨弹性和硬弯引起，这在小半径铁路曲线上表现最为明显。

2 铁路线路曲线地段病害的危害分析

铁路事业发展迅速，列车频次增加，铁路线路运载压力加大，钢轨的侧面磨损与剥落情况在一些地区十分突出。有的磨损严重地区每隔八个月就需要更换钢轨，严重的磨损与剥落影响到钢轨寿命，特别是波浪形的磨损，缩短钢轨服役年限。部分铁路路段运营管理不佳，测速不及时，检修不彻底，单纯地凭借现场经验调整超高，导致超高与速度无法匹配，进而影响钢轨寿命，使得铁路线路曲线地段的病害更为严重，增加了列车运行的风险。如果曲线地段病害整治不及时，会影响行车稳定，甚至导致列车的颠覆[2]。

3 铁路线路小半径曲线地段病害的有效整治措施

3.1 让铁路线路曲线地段养护常态化

曲线地段病害的整治应对，当务之急是防患于未然，加强曲线地段的养护与重点关注。针对那些病害高发的曲线地段，要重点保护，走“防治结合”与“修养并重”之路。如小半径曲线地段的养护要常抓不懈，检修养护彻底。具体来说，要基于设备养护做好曲线的强化，确保路基参数符合设计标准，确保路肩平整与排水畅通，及时做好路基基础变化对上部建筑的变形刺激预警工作，及时更换失效设备、零部件等。与此同时,要基于设计的曲线要素测定曲线位置，以曲线头尾标志进行曲线位置的固化，引入计算机技术测量现场，对不正线路加以拨正。

3.2 合理设置曲线外轨超高

现在铁路路线的缓和曲线和曲线线形采取的是三次抛物线，不能很好地满足正矢和超高圆顺过度的要求，会导致缓和曲线起点和终点处出现附加动力刺激，要合理地设置曲线外轨超高。固定缓和曲线的头尾位置，正确标记，多次校对，及时发现异变，及时用偏角法、角圆法进行校核，确保位置正确。要合理设置缓和曲线头尾的超高，于起点和终点处进行改善，不同曲线确定合理取值。严格计算、校对，减少缓和曲线起点和终点的误差标准，避免负误差和正误差问题[3]。为了减少缓和曲线起点和终点所承受的附加动力压力，要减少附加动力压值。通过合理设置曲线加宽，避免离心力作用下导致的车轮游动引发的列车颠覆。

3.3 铁路曲线段病害治理方法

铁路小半径曲线段主要病害有头尾方向不正、接头支嘴和曲线段鹅头等问题。

3.3.1 曲线头尾方向不正的治理方法

(1)加强线路监管，定期巡查小半径曲线区域，进行定期拨道，做好后期维修养护工作，将曲线方向拨好。待曲线的方向拔好后，及时现场正矢，正确计算拨正值，使拔正矢值在标准范围内[4]。曲线正矢、矢距示意图如图1所示。

图1 曲线正矢、矢距示意图

其中:f-正矢，m；C-弦长,m；R-半径，m 。

(2)定期对铁轨的肥边进行打磨，定期替换掉损坏的轨枕、修整路基。

(3)锁定小半径曲线，避免线路发生爬行。加强捣固，夯实铁路道床，提高道床阻力。保证曲线的轨距、水平正确,不超限。

(4)巡查中对于曲线段弯曲的铁轨及时更换，调整轨距，保证其完整[5]。

3.3.2 曲线段接头支嘴治理方法

(1)曲线段拔道时应避免在钢轨两处端头，预防因拔道导致铁轨弯曲或向外支出。

(2)为预防铁轨横向偏移，可在支嘴处安装地锚，通过轨距杆力量防止偏移。

(3)为消除铁轨曲线段接头支嘴问题，还可在铁轨接头处安装桥式夹板，借助夹板产生的回收力抵消[6]。桥式夹板现场应用如图2所示。

图2 桥式夹板现场应用

3.3.3 曲线端“鹅头”治理方法

(1)对曲线段进行拔道时，应遵守“由外向内”的原则，即由曲线的两边向内部进行拨道，这样可防止误差导致铁路曲线端头产生“鹅头”。

(2)还可借用“中央法”目测进行拨道防止和消除“鹅头”问题。

3.4 对小半径曲线线路建立技术档案

对小半径曲线地段建立技术档案，可探寻出曲线地段的病害发生规律，有针对性的制定预防治理措施；同时可减少工人的工作量，提高后期维修养护的作业效率[7-8]。

3.5 有重点地做好曲线病害的整治

鉴于小半径曲线在铁路线路曲线地段病害中的多发性与危险性，要有重点地做好小半径曲线病害的整治。具体来说，加强日常养护，加大检修频次，在轨距不方便调整的情况下，建议使用特质的铁轨挡板，选用加宽尼龙座。此外要着眼于钢轨支嘴病害管理，主要是以精细化管理实现轨缝的及时调整，避免接头顶死。要强化小半径曲线的细节管控，让床道保持良好的排水性能，增加弹性程度。根据线路横移及曲线半径情况，增加曲线外侧的肩宽度。要定期打磨处理波浪形的磨损，可以使用油漆涂抹磨损部位。建议在有条件的情况下，在小半径曲线上用耐磨淬火轨代替[9-10]。

4 结束语

铁路承载着较大的客运与货运压力，作为国民经济的大动脉，铁路安全运行关乎国计民生，其维护与运营管理必须常态化。铁路线路曲线地段病害影响列车的安全运行，曲线病害问题不容忽视，要加强铁路线路的曲线维修与养护，将曲线地段病害作为铁路工程的重点养护关注对象，让曲线地段病害的整治真正落地。鉴于当前铁路线路运行压力的加大，技术的创新也必不可少。技术创新、线路性能改良与日常检修养护结合起来，创新理念，转变认知，实现曲线病害的可控化，降低损失，确保铁路的安全稳定运行。