铁路线路小半径曲线病害及其整治措施

铁路线路小半径曲线病害及其整 治措施

何尚海

新疆铁道勘察设计院有限公司 新疆乌鲁木齐市 830011

摘要：加强铁路轨道设备的维护，对保证铁路安全运行具有重要意义。小半径曲线病害是一种常见的轨道病害，对铁路运行安全有很大影响，亟需引起铁路维护人员的重视。

关键词：铁路线路；小半径曲线；病害；整治措施

铁路的正常运行与人民生活息息相关，只有保证没有故障，铁路线路才能正常工作，以免影响人们的正常出行。由于铁路曲线轨道的受力状况，小半径曲线病害严重，从而影响了铁路的正常运行。基于此，本文论述了铁路线路小半径曲线病害及其整治措施。

一、曲线轨道的受力

1、作用在钢轨上竖直方向分力的构成。列车运行中会产生一定的静压力，该静压力主要指作用在钢轨上车轮的车辆质量，将其称之为“轴重”。随着我国铁路的发展，轴重将逐渐增大，因此必须提高钢轨质量，以此加强轨道结构，进而满足轨道运行要求。在不平顺路段，列车运行时会产生一定的附加力，轨道不平顺分为长不平顺及短不平顺两种。其中，导致轨道长不平顺的因素较多，包括枕木腐朽、轨道弹性不均匀等；短不平顺主要与两个因素有关，即钢轨波浪形磨耗与车轮空转。

2、作用在钢轨上横向水平力的构成。横向水平力主要指车轮对钢轨侧压力及曲线上的附加横向力。这些力由轮缘对轨头的压力及车轮在钢轨上横向滑动产生的摩擦力组成，因此，车轮在钢轨上的侧压力可取两力之和或两力之差。曲线地段产生的横向水平力较大。曲线半径越小，横向水平力越大。曲线上的离心力与外轨超高引起的车辆倾斜和机车车辆重力分力有关。这些横向力的大小取决于离心力、行车速度、曲线半径、外轮超高。当钢轨在压应力及横向力的联合作用下超过屈服强度时，在钢轨作用侧产生碾堆，在踏面上形成局部压陷特征，压陷处不易与车轮踏面接触而形成暗斑，最终形成疲劳裂纹。当钢轨的磨耗速率小于疲劳裂纹的扩展速度时，最终会发展成剥离掉块。曲线半径越小，掉块问题越严重。

3、纵向水平力。轨道蠕变及温度作用是产生纵向水平力的主要原因，在曲线地段，钢轨也作用于滑动产生的摩擦力。轨道爬行主要是由于车轮滚动作用下钢轨的蛇形起伏引起的，特别是在列车制动地段。当钢轨与轨枕间的连接不够牢固时，弹性道床抵抗轨枕纵向位移的阻力大于钢轨在支座上滑动的阻力，此时钢轨可能纵向移动，而轨枕则留在原地。轨道爬行取决于轨下基础刚度，刚度越大，钢轨扭曲和截面转动引起的爬行越大；钢轨扭曲的增加也会使爬行增加。

二、曲线病害产生的原因及危害

由于受力复杂，小半径曲线更易发生病害，特别是在铁路投入使用后的一段时间。

首先，钢轨伤损病害，它是小半径曲线的常见病害，主要表现为钢轨侧接头损伤等；其次，轨道几何尺寸不符合要求。与其他线路相比，小半径曲线的一个劣势是容易发生变化，保护周期相对较短，特别是投入使用后一段时间，其轨距扩大现象较严重，轨道几何尺寸更易因使用中的外力摩擦和挤压而超限；最后，连接件易松动且破损率高。虽然连接件不起眼，但它们却承担着轨道连接的重任，对轨道的正常使用起着重要的作用，但在使用中由于受外力的挤压和冲击，连接件会发生松动，严重时会发生夹板和接头螺栓断裂、尼龙座挤碎、枕木道钉浮离等问题，从而影响铁路线路的正常使用。

小半径曲线受到多种复杂力的作用，导致严重的磨损、撞击和挤压。因此，引起小半径曲线病害的原因很多，首先，钢轨磨损的主要原因是线路的先天不足。当列车通过小半径曲线时，因车轮会与轨道滑动，致使车速变慢，钢轨将受到比平时更大的力，从而导致列车与钢轨均受到磨损；其次，当超高过大时，列车与轨道间的摩擦会变大，车轮会对下股钢轮造成严重磨损，甚至出现下股钢轮波磨；最后，轨枕预留的轨坡地为四十分之一，这一坡度可满足列车在直线段运行的需要，但当列车行驶在曲线地点时，因坡度问题，车轮踏面与钢轨顶面间会产生间隙，无法达到完全接触的效果。车体的重量会集中在钢轨的内接触面上，从而对轨道造成较大的损害。除轨道本身的问题外，列车在行驶中连接列车形成的晃动也会对小半径曲线造成磨损。

三、曲线病害的整治措施

1、调整小半径曲线各部尺寸。对小半径曲线范围内的漫坑现象，应定期有计划地进行漫坑，及时消除出现的小坑、低接头，每年按检修标准对钢轨进行定期检查，对钢轨的损伤部位进行重点测速。在小半径曲线轨道上，轨道间距极易出现变化，所以必须不断调整。

2、加强小半径曲线技术细节。根据曲线的实际情况，采用增加轨距杆或采取轨距杆与支撑配合使用的方法加强。在小半径曲线上铺设淬火轨、Ⅲ型轨枕、相应扣件是加强小半径曲线技术的发展方向。淬火钢轨具有较高的耐磨性及足够的硬度。对曲线上股轨枕外侧挡肩挤坏严重、动静态检查病害较多的曲线换铺Ⅲ型轨枕与相应的扣件。在曲线上利用钢轨的侧面涂油法，能减缓钢轨的磨耗尤其是侧磨，这是国内外成熟的经验。采用大功率钢轨打磨列车，有效消灭波磨轨。为延缓波磨的发生或发展，在钢轨表面的擦伤、坍低接头、马鞍形磨耗等进行喷焊，以整平轨面。

3、整治重点病害。轨距病害是小半径曲线最常见的病害。该条曲线半径为400m，理论轨距不做加宽，然而，实际1435mm轨距不易保持，尼龙底座也极易挤碎，在允许条件下，将轨距适当放大至1438mm。1439mm后，轨距变化不大，易保持。当轨距不易调整时，可采用加宽尼龙座及特制轨距挡板。钢轨支嘴也是小半径曲线的常见病害，除调整好轨缝、防止接头顶死外，采用接头夹板里外口互换的办法，简单易行，效果较好。对一些顽固支嘴接头，可在支嘴处增设曲线稳定桩。

4、曲线轨道的日常维护和检查。因曲线是线路的薄弱环节，产生病害较多，是线路质量的主要控制因素，因此，定期检查是掌握线路技术状况的重要手段。通过检查安排临修和定期保养工作。在正常情况下，每半月左右对正线轨道几何尺寸进行一次检查，并及时进行临修，以控制轨道几何尺寸状态。另外，对线路病害严重的路段，除每月两次检查外，还应适当增加检查次数，从而使设备的技术状态处于有效监控下。曲线养护的关键是保证曲线轨道尺寸不超限，目前，曲线轨道维修质量主要采用动静态检查方法进行监控。动态检查采用轨道车、动态添乘仪、人工添乘列车等方式进行。静态检查只反映曲线轨道静止时的状态，即静态质量，而动态检查反映的是列车运行中的受力变形状态，即动态质量。随着高速重载列车的开行，对线路的质量要求越来越高。曲线轨道的养护应根据动静态检查结果安排适时合理的维修方式。在日常养护维修中，还应根据线路平面、纵断面、运量、轨道设备状态和自然条件等，找出轨道变化规律，以控制其状态质量。

5、加强曲线养护技术管理，坚持落实“十项措施”。①清理路肩，整修排水设备，使路基排水畅通。②保持道床的弹性及排水良好，根据曲线半径或线路横移情况，适当加宽曲线外侧砟肩宽度。③更换接头失效轨枕，在接头的四根轨枕下垫高弹胶垫。④整修钢轨坍低接头，对马鞍形磨耗、波形磨耗等进行打磨，定期对侧面磨耗曲线涂油。⑤根据具体情况，增设轨距杆及轨撑，必要时增加防爬装置和支撑，杜绝线路爬行。⑥绝缘接头采用高强绝缘螺栓(扭力矩保持700N·m)。⑦加强捣固，及时消灭空吊板、三角坑等，补足道砟填满夯实。⑧按规定做好超高及其顺坡，使超高顺坡均匀，曲线圆顺。⑨对变化较快的曲线，应埋设永久性拨道桩。⑩小半径曲线有条件时要更换耐磨淬火轨。

参考文献：

[1]袁立昌.铁路线路小半径曲线病害成因及其整治对策探析[J].科技与创新，2017(19).

[2]曹斌.铁路线路小半径曲线病害成因及其整治措施[J].科学时代,2015(06).

[3]马存福.铁路线路小半径曲线病害成因及其整治措施[J].民营科技,2015(08).