關于曲線軌距不良的分析及整改對策

李宏　閆興輝　崔迎輝

摘 要 針對曲線存在的線路病害，通過實際資料分析，筆者認為造成這些病害的主要原因是曲線超高不良。本文對該曲線超高進行了分析和計算，并提出整改方案，即將外軌超高值適當降低。

關鍵詞 欠超高 過超高 鋼軌磨耗

一、曲線軌距變化過快等問題的提出

2012年10月，獨山子石化公司營銷調運處工務線路班到12 km～13 km整治線路病害，在13km 4#鐵-5#鐵線路軌距達到1449 mm，于是進行改道作業，但就在卸掉扣件時，軌距自動變化至1440 mm左右。發現曲線下股鋼軌扣件螺栓達到規定扭矩，內側扣板與軌底邊普遍存在縫隙，外側扣板前端與軌底邊緣則支撐密實無縫隙。

該曲線半徑為350 m，曲線長1083.74 m，設計超高55 mm，實設超高60 mm。根據近期工作日志統計，最近該段曲線共計更換緩沖膠墊約897個，其中約78%為內股外側膠墊，共更換軌下膠墊562個，其中約67%為內股軌下膠墊。目前線路上仍然存在大部分鐵座膠墊損壞，擋肩破損，下股軌下膠墊向道心方向串動。下股鋼軌出現肥邊的現象。

二、曲線超高病害初步分析

1.病害現象定性分析。綜合以上情況，進行比較全面的分析后一致認為該現象是曲線超高不良所引起的。由于曲線實設超高相對于現行車速過大，列車通過曲線時，車輪撞擊下股鋼軌，從而形成下股鋼軌向外傾斜，造成軌距不同程度的擴大。在改道作業中，松動扣件、鋼軌自身壓應力釋放，使其恢復到原軌距位置，從而出現軌距自行恢復情況。

據北站工區統計，目前12 km～14 km約有740余個鐵座膠墊破損需更換，其中絕大部分為內股外側膠墊，同時有70余處軌距不良。病害主要發生在12 km、14 km曲線地段。

現場調查發現，下股鋼軌上被車輪磨出的光帶偏離軌頂中心向內，表明內股鋼軌中心線偏離垂直線而外傾，即軌底坡不足。

軌下膠墊向內側串動后改變了軌底坡，從而改變鋼軌中心線位置，使鋼軌向外傾轉，從而改變了軌距。如圖1、圖2所示：

2.初步檢算。針對這一情況，以下針對12 km～13 km曲線地段超高進行了定量分析和計算，通過多方面的分析選取合適的曲線超高值。

為進一步確定超高不良的推論，我們先按照列車運行最高速度對該曲線理論超高值進行檢算。專用線通過列車運行監控器限速50 km/h。按新線設計與施工標準，取最高速度的80%進行檢算。

取55 mm，而該曲線實設超高為60 mm，大于該曲線理論超高5 mm。最終可確定該曲線確實存在超高過大的問題，需進行調整。

三、曲線超高的設置原理和方法

1.外軌超高設置的原理。機車車輛在曲線上行駛時，由于受慣性離心力作用，將機車推向外股鋼軌，加大外股鋼軌的壓力，使兩股鋼軌受力不均產生非正常磨耗，且危及行車安全。為保證機車車輛安全、平穩通過曲線，必須在曲線外軌設置超高，以抵消慣性離心力。

2.曲線超高設置方法。當列車以Vmax（或Vmin）通過時，可以用欠超高和過超高的形式表示。

欠超高和過超高統稱為未被平衡的超高。我國最新的2006版《鐵路線路修理規則》規定：未被平衡欠超高不應大于75 mm，困難情況下不應大于90 mm，未被平衡過超高不應大于30 mm，困難情況下不應大于50mm。

四、曲線超高調整計算

1.測定列車速度及重量。根據調用的列車運行監控器資料，查出需調整超高的曲線上機車通過時的速度和列車總重，計算出列車的平均速度 。共查錄采用的列車速度及重量共7組，列表1，表2：

本次參照的三個月內列車添乘儀平均速度為37.10 km/h，與該加權平均速度相差不大，因此，該速度可以用于超高計算。

2.超高值計算。

根據超高計算公式得：

其中，R為該曲線半徑。

為便于管理，超高按5 mm的倍數設置，此曲線可設置超高為45 mm或50 mm。

3.未被平衡超高檢算。

4.選擇對線路設備保養有利的超高。

（1）從輪軌接觸方面分析。機車車輛通過曲線時，由于慣性力的作用，車輪趨近上股運動。當曲線實際超高 時，車輪緊貼上股鋼軌運行，車輪擠壓和撞擊上股鋼軌內側，從而損害和改變軌道方向。當曲線實際超高 時，車輪緊貼下股鋼軌運行，車輪無撞擊下股的現象，車輛不易改變曲線的方向，有利于良好穩定的軌距，同時也會減輕對軌枕擋肩及緩沖膠墊的傷損。

根據專用線的用途和運量，設置曲線超高時應著重考慮延長設備的使用壽命和維修養護周期。因此適當選擇較大超高值可使鋼軌磨耗均勻，有利于保持曲線地段軌道幾何形位良好，減少設備的綜合維修。

（2）車輪糯滑對磨耗的影響。根據圓的性質可知，曲線軌道上股比下股長。當機車車輛通過曲線時，不可能總是出現純滾動，車輪真實的前進速度并不等于其滾動形成的前進速度，車輪相對于鋼軌會產生很微小的彈性滑動，即糯滑。在小半徑曲線地段，車輪滑動更為明顯。上股鋼軌的磨耗主要是由輪軌間的滑動摩擦所做的功，因此減小機車車輛對上股鋼軌的壓力可以減少滑動摩擦力，從而減小上股鋼軌的磨耗。

所以實際設置超高值適當偏大時可以減少上股鋼軌的磨耗，克服上下股鋼軌偏磨。

綜合考慮以上各種原因，應適當采用較大的外軌超高值，因此曲線超高取值為50 mm。

5.通過該曲線最高和最低車速的規定。

通過該曲線的最高行車速度

可知，該曲線在超高值50 mm時，通過該曲線最高允許速度為60.89 km/h，大于專用線限定速度，因此符合要求。

6.對現有超高的分析和計算。根據測定車速，對12 km～13 km曲線現有超高進行檢算如下，專用線現實設超高為60 mm，因此其欠超高及過超高分別為：

五、結束語

《鐵路曲線養護》（鐵道出版社出版）建議，應定期（每年至少一次）測速核對超高，專用線在8 km及15 km地段均為350 m小半徑曲線，實設超高均為60 mm。為更好地設置適于線路的超高，應將12 km～13 km曲線調整超高后的運行狀況與同半徑曲線進行觀察與比較，在實踐中檢驗是否合適，從而得出有利超高，然后再逐步做出調整。

近年來，隨著大發展的建設，石化專用線的運量不斷增加，曲線地段病害逐漸體現出來，為了保障大發展投產以后的運輸需求，完全有必要要對線路曲線超高進行適當調整。