小半徑曲線的養(yǎng)護(hù)維修與病害整治

1、小半徑曲線的養(yǎng)護(hù)維修與病害整治鐵道線路不間斷地受到機(jī)車、車輛的碾壓和沖擊，所以線路狀態(tài)處在不斷的變化當(dāng)中。曲線地段特別是小半徑曲線較直線地段所受到的沖擊、碾壓和推擠更為突出，不但線路狀 態(tài)變化較快、較大，而且軌件的磨損也比較嚴(yán)重，因此小半徑曲線的養(yǎng)護(hù)維修與病害整治 成為線路養(yǎng)護(hù)維修工作的一個重要環(huán)節(jié)，其養(yǎng)護(hù)任務(wù)的好壞直接關(guān)系著維修投入與行車安 全。1曲線軌道的受力分析小半徑曲線病害的產(chǎn)生與鋼軌受力有著直接關(guān)系。當(dāng)列車在曲線地段運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的力十分復(fù)雜。通過力的分析，可將列車作用于鋼軌上的力分為3個方向，即豎直方向、水 平橫向以及水平縱向。1. 1作用于鋼軌上豎直方向分力的構(gòu)成機(jī)車和車輛在軌道上

2、運(yùn)行時(shí)，作用于鋼軌上車輪的靜壓力（即分配到該車輪上的車輛重量軸重）隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展將不斷增加，而加強(qiáng)軌道結(jié)構(gòu)，首先是增加鋼軌的重 量，這樣才有可能滿足軸重不斷增加的要求。列車通過軌道不平順地段以及不平順車輪運(yùn) 行時(shí)會產(chǎn)生附加力。軌道不平順分為長不平順和短不平順兩種。長不平順通常因搗固不良、 枕木腐朽、三角坑以及軌道彈性不均勻而形成；短不平順的形成與鋼軌波浪形磨耗、車輪 空轉(zhuǎn)有關(guān)。在曲線地段還有因外軌超高以及車架對車輪橫向壓力而引起的附加垂直力。1. 2作用于鋼軌上橫向水平力的構(gòu)成橫向水平力主要指車輪對鋼軌的側(cè)壓力和曲線上的附加橫向力。以上力由輪緣對軌頭的壓力（傳遞車架壓力）和車輪在鋼軌上橫向

3、滑動時(shí)產(chǎn)生的摩擦力組 成，因此車輪對鋼軌的側(cè)壓力可以取上述兩力之和或兩力之差。曲線地段產(chǎn)生的橫向水平 力比較大。曲線半徑愈小，橫向水平力愈大。曲線上產(chǎn)生的離心力和因外軌超高使車輛傾 斜而產(chǎn)生的機(jī)車車輛重力分力有關(guān)。這些橫向力（導(dǎo)向力、側(cè)向力及車架壓力）的大小取 決于離心力、行車速度、曲線半徑和外輪超高。當(dāng)在壓應(yīng)力和橫向力的共同作用下超過了 鋼軌的屈服強(qiáng)度時(shí)，在鋼軌作用邊產(chǎn)生碾堆（即塑性變形），在踏面形成局部壓陷特征, 壓陷處不易和車輪踏面接觸（即短不平順）而形成暗斑，最終形成疲勞裂紋。當(dāng)鋼軌的磨耗速度小于疲勞裂紋的擴(kuò)展速度時(shí)，最終將發(fā)展成剝離掉塊。曲線半徑越小, 出現(xiàn)掉塊的情況就越嚴(yán)重。1 .

4、 3縱向水平力產(chǎn)生縱向水平力的主要原因是軌道爬行和溫度作用，在曲線地段，鋼軌上還作用著滑動引起的摩擦力。軌道爬行主要是在車輪滾動下鋼軌的蛇形起伏而產(chǎn)生的，在列車制動地 段尤其明顯。如鋼軌和軌枕之間連接不夠牢固，彈性道床抵抗軌枕縱向位移的阻力大于鋼軌在支座上滑動的阻力，此時(shí)鋼軌可能縱向移動，而軌枕則仍然留在原地。軌道爬行實(shí)質(zhì)上取決于 軌下基礎(chǔ)剛度，剛度愈大，因鋼軌扭曲及其斷面轉(zhuǎn)動而引起的爬行也愈大；鋼軌扭曲增大 也將使爬行增加。2曲線病害產(chǎn)生的原因及危害小半徑曲線在以上各種力的作用下，導(dǎo)致鋼軌、線路幾何尺寸、軌枕、道床等設(shè)備產(chǎn)生變化，經(jīng)過一段時(shí)間的列車運(yùn)行，各種殘余變形進(jìn)一步擴(kuò)大，線路各種病害逐

5、步顯現(xiàn)出 來。21主要病害一是鋼軌傷損病害：鋼軌側(cè)磨、波磨及接頭傷損是小半徑曲線常見的病害，尤其是側(cè) 是小半徑曲線最突出的傷損類型。二是軌道幾何尺寸易超限：小半徑曲線上高低、軌距.超高、正矢相對其它線路容易發(fā)生變化，保持的周期短，特別是軌距擴(kuò)大病害相當(dāng)普遍,并且隨著鋼軌側(cè)磨的增加而逐漸加劇。三是連接零件易松動且破損率高：小半徑曲線 上連接零件承受的沖擊力和橫向作用力都比較大，在相同扭力矩的情況下，小半徑曲線連 接零件容易松動，而且當(dāng)沖擊力和橫向力達(dá)到一定值時(shí)，易造成夾板及接頭螺栓折斷、混 凝土枕連接螺栓失效、枕木道釘浮離、軌距桿折斷、軌撐壓裂、尼龍座擠碎、軌枕擋肩破 損等病害。2. 2成因分析

6、小半徑曲線鋼軌磨耗特別是側(cè)磨往往在多種因素的復(fù)合作用下形成。其一，線路的先天不足是鋼軌磨耗的最主要原因。列車駛經(jīng)小半徑曲線時(shí)，由于車輪踏面與鋼軌面發(fā)生滑 動，使相同牽引力下列車的行駛速度大大降低，使鋼軌受到的力較直線地段大的多，導(dǎo)致 機(jī)車車輛與軌道部件都受到傷損，特別是鋼軌的側(cè)磨較大，使用壽命變短。其二，我國鐵 路運(yùn)輸逐步向“快速重載”方向發(fā)展，運(yùn)量的增加對鋼軌沖擊破壞是最明顯的，在車輪的快 速碾壓撞擊下，并在其它因素的作用下，鋼軌頭部內(nèi)側(cè)接觸面逐漸剝離，鋼軌側(cè)面磨耗逐 步形成，并快速變化。曲線超高設(shè)置應(yīng)根據(jù)實(shí)際通過的列車對數(shù)和實(shí)際通過的車速來確定。而事實(shí)上車速和通過對數(shù)是在不斷變化、逐步增加

7、的，超高數(shù)值的合理性很難確定。其三, 超高偏大，車輪在向心力作用下撞擊摩擦下股鋼軌，從而逐漸形成下股鋼軌波磨。其四, 超高偏小，車輪在離心力作用下撞擊摩擦上股鋼軌，上股鋼軌側(cè)磨逐漸形成。其五，軌枕 預(yù)留軌底坡是1/ 4 0,用于直線地段是合適的，而在曲線地段，由于超高的作用，使車輪踏面與鋼軌頂面未全部接觸，車體荷載就集中于鋼軌內(nèi)頂接觸面，形成偏載，有時(shí)輪緣 擠壓鋼軌頭部內(nèi)側(cè)面，對鋼軌破壞很大，容易形成磨耗。只有增大軌底坡，方可消除偏載 作用。其六，車輪踏面對鋼軌的沖擊摩擦，使其踏面形成不均勻磨耗，從而使列車進(jìn)行蛇 形運(yùn)動，沖擊鋼軌，助長磨耗的形成。另外，車體與車體、車體與輪對之間連接不牢固,

8、增加列車的晃動，也會助長磨耗的形成。從造成曲線病害的諸多因素分析，運(yùn)營條件和軌道結(jié)構(gòu)屬于客觀因素，在一定條件下不易 改變。造成小半徑曲線病害的最直接因素是機(jī)車車輛作用在小半徑曲線上的附加力。曲線 狀態(tài)好，附加力小，對曲線的破壞就?。磺€狀態(tài)差，附加力大，對曲線的破壞越大。因 此，保持曲線良好的狀態(tài)，減少機(jī)車車輛作用在軌道上的附加力，是延長曲線維修周期、 降低維修成本的關(guān)鍵。3曲線病害的整治辦法 31調(diào)整好小半徑曲線各部尺寸有計(jì)劃地整治小半徑曲線范圍內(nèi)的漫坑，及時(shí)消滅小坑及低接頭。每年根據(jù)春季測速資料，夏季結(jié)合綜合維修對超高進(jìn)行調(diào)整，特別對鋼軌出現(xiàn)傷損異常的 曲線要做重點(diǎn)測速。小半徑曲線軌距易變

9、化，需經(jīng)常不斷地進(jìn)行調(diào)整。在曲線撥正中，采用增加副矢點(diǎn)的辦法對控制曲線圓順度效果較好。具體辦法是：在現(xiàn)有sii1 0 m間距中間增設(shè)一點(diǎn)副矢，其正矢在緩和曲線上為兩相鄰正矢點(diǎn)之和的一半，圓曲線上為圓曲線計(jì)劃正矢，檢測工具仍為2 0 m弦線。在曲線養(yǎng)護(hù)中要切實(shí)注意緩和曲線的養(yǎng)護(hù)。超高、軌距和正矢遞減是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是緩和曲線養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵。為便于緩和曲線上超高、軌距加寬順坡和三角坑的檢查與確定，可 將超高和軌距加寬值在緩和曲線鋼軌上的標(biāo)記間距改為6 . 2 5 m,檢查時(shí)可不受原鋼軌檢查點(diǎn)位置的限制，按超高和軌距加寬標(biāo)記點(diǎn)放置道尺，記錄時(shí)在線路檢查記錄簿“水平” 一欄中劃斜線，斜線上填寫實(shí)際檢查超高值

10、，斜線下填理論值。曲線范圍內(nèi)連接零件要經(jīng)常保持全、緊、靠、密，無失效，扭力矩符合修規(guī)規(guī)定,擋肩破損的混凝土枕要及時(shí)修復(fù)，失效的要及時(shí)更換，道床不潔要及時(shí)清篩，道床要飽滿, 上股按規(guī)定加寬到04 m。3. 2強(qiáng)化小半徑曲線技術(shù)細(xì)節(jié)按修規(guī)規(guī)定安裝軌距桿或軌撐時(shí)，可根據(jù)曲線的實(shí)際情況采用增加軌距桿，或采取軌距桿與軌撐配合使用的方法加強(qiáng)。在小半徑曲線上鋪設(shè)淬火軌和iii型軌枕及相應(yīng)的扣件是小半徑曲線技術(shù)加強(qiáng)的發(fā)展方向。淬火鋼軌具有較高耐磨強(qiáng)度和足夠的硬度。對曲線上股軌枕外側(cè)擋肩擠壞嚴(yán)重、動靜態(tài)檢 查病害較多的曲線換鋪iii型軌枕及相應(yīng)的扣件。堅(jiān)持鋼軌涂油。在曲線上利用鋼軌側(cè)面涂 油的辦法可以減緩鋼軌磨

11、耗特別是側(cè)磨，這在國內(nèi)外已是成熟的經(jīng)驗(yàn)。我國有的小半徑曲 線經(jīng)涂油后可以延長鋼軌使用壽命1/ 3或更長一些。涂油的方法有兩種，一種是裝在列車上的叫做車載涂油器，一種是安裝在地面上的涂油器，叫做地面涂油器（或稱路旁涂油 器）。加強(qiáng)對鋼軌的養(yǎng)護(hù)工作。鋼軌在通過一定運(yùn)量后，在其頂面可能出現(xiàn)兩大類病害：一類為有規(guī)律的周期性病害，叫做波形磨耗，簡稱波磨；另一類為無規(guī)律的非周期性病害,如擦傷、龜裂、剝落掉塊、壓潰、接頭坍塌等。整治波磨鋼軌,般為使用大功率的鋼軌打磨列車，有效地消滅波磨軌。為延緩波磨的產(chǎn)生或發(fā)展，對鋼軌表面的擦傷、坍低接頭、馬鞍形磨耗等進(jìn)行噴焊，以整平軌面。除采取以上直接措施外，在日常養(yǎng)護(hù)中

12、還應(yīng)加強(qiáng)搗固、消滅接頭病害，清篩道床并應(yīng)鋪設(shè)坡形膠墊以改善輪軌接觸條件,減少或延緩波磨的發(fā)生。3. 3整治重點(diǎn)病害軌距病害是小半徑曲線最普遍的病害，可用加寬尼龍座06號、0號，特制6號、1 0號軌距擋板，可調(diào)軌撐等進(jìn)行整治。特制6號、1 0號擋板座對改正軌距作用比較好，但需根據(jù)側(cè)磨不斷的變化和軌距的增大，經(jīng)常調(diào)整軌距擋板，更換軌距擋板工作量大，且成本比較高；可調(diào)軌撐不但可調(diào)整軌距，而且可以增加鋼軌抵抗橫向的能力，效果頗佳，但在高凍害地段因冬季墊板造成軌撐后座高出擋肩，失去作用，反而減弱了鋼軌抵抗橫向力的能力，因此應(yīng)慎用。鋼軌支嘴也是小半徑曲線常見病害，尤其p6 0鋼軌比p5 0鋼軌支嘴更普遍，

13、除調(diào)整好軌縫、防止接頭頂死外，采取用接頭夾板里外口互換的辦法，簡單易行，效果甚好。對一些頑固支嘴接頭，可在支嘴處增設(shè)曲線穩(wěn)定樁。4曲線軌道的日常養(yǎng)護(hù)與檢查由于曲線是線路的薄弱環(huán)節(jié)，產(chǎn)生病害較多，是線路質(zhì)量優(yōu)劣的主要控制因素，所以,對其進(jìn)行周期性的檢查，是掌握線路技術(shù)狀態(tài)的重要手段。通過檢查，按線路設(shè)備各種變化的不同程度，安排臨時(shí)補(bǔ)修和經(jīng)常保養(yǎng)工作。正線在正常條件下，軌道幾何尺寸每半個月左右進(jìn)行一次檢查，不待誤差量發(fā)展變化過大，就及時(shí)地進(jìn)行臨時(shí)補(bǔ)修，以控制軌道幾何尺寸狀態(tài)。此外，對線路病害嚴(yán)重的地段，除按每月兩次的檢查外，還應(yīng)適當(dāng)增加檢查次數(shù)，以使設(shè)備技術(shù)狀態(tài)處于有效監(jiān)控之下。曲線養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)是圍

14、繞曲線軌道何尺寸不超限，曲線軌道設(shè)備處于正常有效使用狀態(tài)來進(jìn)行作業(yè)。目前，對曲線軌道維修質(zhì)量的監(jiān)控 主要是通過動靜態(tài)檢查手段來實(shí)現(xiàn)的。動態(tài)檢查則是通過軌道車、動態(tài)添乘儀、人工添乘列車等幾種方式進(jìn)行的。靜態(tài)檢查僅反映曲線軌道在靜止時(shí)的狀態(tài)即靜態(tài)質(zhì)量，而動態(tài)檢 查則反映曲線軌道在列車運(yùn)行時(shí)的受力變形狀態(tài)即動態(tài)質(zhì)量。隨著高速重載列車的開行,對線路的質(zhì)量要求越來越高。曲線軌道的養(yǎng)護(hù)要根據(jù)動靜態(tài)檢查結(jié)果來安排適時(shí)合理的維修方式。在日常養(yǎng)護(hù)維修中，還應(yīng)根據(jù)線路平面、縱斷面、運(yùn)量、軌道設(shè)備狀況及自然條件等摸索出軌道變化規(guī)律，從而對其進(jìn)行狀態(tài)質(zhì)量控制。5曲線養(yǎng)護(hù)中的技術(shù)管理在曲線養(yǎng)護(hù)中要堅(jiān)持做到“落實(shí)十項(xiàng)措施

15、、研討三條建議”。5. 1十項(xiàng)措施一是清理路肩，整修排水設(shè)備，使路基排水暢通。二是保持道床彈性和排水良好，根據(jù)曲線半徑或線路橫移情況，適當(dāng)加寬曲線外側(cè)磴肩寬度。無縫線路地段可根據(jù)需要堆高 確肩。三是更換接頭失效軌枕，接頭的四根軌枕下墊高彈膠墊。四是整修鋼軌坍低接頭, 對馬鞍形磨耗、波形磨耗等要進(jìn)行打磨，側(cè)面磨耗曲線應(yīng)定期涂油。五是根據(jù)具體情況, 增設(shè)軌距桿及軌撐，必要時(shí)增加防爬器及支撐，杜絕線路爬行。六是絕緣接頭采用高強(qiáng)絕 緣螺栓（扭力矩保持7 0 0 n-m）。七是加強(qiáng)搗固及時(shí)消滅空吊板、三角坑等，補(bǔ)足道確填滿夯實(shí)。八是按規(guī)定做好超高及其順坡，使超高順坡均勻曲線圓順。九是對變化較快的曲線，應(yīng)埋設(shè)永久性撥道樁。十是小半徑曲線要更換耐磨淬火軌。5. 2三條建議一是摸索曲線變化規(guī)律，做好曲線苗頭性病害的預(yù)防工作。每一條曲線即使運(yùn)營條件和軌道條件相同，其養(yǎng)護(hù)維修周期也不同。就一條曲線而言，其軌道結(jié)構(gòu)各部分變化周期 也不相同，