小半徑曲線無縫線路的穩定性分析及病害整治

安玉海

摘? 要：本文通過分析小半徑曲線無縫線路的穩定性，進而提出解決線路穩定性的方法，然后分析了小半徑曲線無縫線路主要病害的產生原因及整治措施。

關鍵詞：無縫線路;穩定性;病害

一、無縫線路的穩定性理論

無縫線路，是將軌端不鉆孔、不淬火的標準鋼軌在工廠焊接成一定長度，然后運到鋪軌地點，再焊接成1000m到2000m的長鋼軌的鐵路軌道。無縫線路最大的特點是它在結構上限制了鋼軌的伸縮，當溫度變化較大時，鋼軌內將集聚較大的溫度應力，進而可能造成軌道的膨曲，亦即喪失“穩定”。這將極大地威脅列車的行車安全。因此，無縫線路穩定性分析具有重要的理論與實踐意義。無縫線路穩定性分析主要研究軌道的膨曲，即：脹軌跑道的發生規律，分析其產生的原因及主要影響因素。

影響無縫線路穩定性的主要因素有四個：即溫度變化、初始平順性、道床橫向分布阻力和列車動力。首先，溫度變化引起鋼軌縱向溫度應力，要保持軌道的穩定，軌道框架一般不足以抵抗軌道變形，正常需要道床的橫向約束來保證軌道的穩定。但由于道床是由散體介質構成，道床結構易于發生變化，因而道床約束阻力受到削弱或被破壞是軌道失穩的直接原因。為保證線路穩定性，目前基本上采用Ⅲ型軌枕、Ⅱ型彈條扣件、優質道砟并保持足夠的道床厚度、加大道砟肩寬和保持外股150mm道砟堆高、加軌距桿、上地錨拉桿等措施。

二、小半徑曲線無縫線路的穩定性分析

（一）小半徑曲線無縫線路的穩定性加強理論。在小半徑曲線上，由于曲線軌道實設超高與行車速度不相適應，車輪轉向時，作用于鋼軌上的附加橫向力以及車輪進入或駛離緩和曲線時，對鋼軌的橫向和豎向沖擊作用，使軌道產生變形。曲線軌道的變形，將導致列車在曲線上的搖擺，增加作用于軌道上的橫向力，使曲線軌道變形加劇，形成嚴重的方向不平順。小半徑曲線無縫線路由于承受溫度力、縱向力及橫向分力，而橫向分力又指向曲線外側，即可能發生跑道的方向，到了高溫季節很可能會引起脹軌跑道進而威脅行車安全。

小變形下，道床的橫向阻力和軌道橫向位移呈非線性關系。因此，小半徑曲線無縫線路應采取一定的加強措施以提高道床縱橫向阻力和軌道框架剛度來保障行車安全。

小半徑曲線的變形曲線圖，由許多單波組合而成。波長無規律，但基本上是呈現一個主半波，波長及矢度較大，兩側則為矢度及半波長很小的副半波。按勢能駐值原理，在彈性原始彎曲矢度和塑性原始彎曲矢度及等效道床阻力均相等的條件下，曲線的軌道半徑愈小，容許的計算溫度力愈小，軌道的橫向變形量較大。因此我們把曲線加強的重點放在半徑小于400m的曲線上。

安裝鋼軌樁即是線路加強的一個有效措施。采用鋼軌樁后，路基土摩擦力通過鋼軌樁和拉桿與橫向分力和離心力形成方向相反的近似的共線力系，這將有助于降低列車通過曲線線路時的離心加速度，使列車通過更為平穩。

三、小半徑曲線無縫線路的病害整治

（一）小半徑曲線無縫線路的病害分析。引起小半徑曲線無縫線路病害的原因是多方面的，一般病害也是由多個條件共同引發的，病害和影響條件之間一般沒有對應關系，只有主次之分，且大部分病害之間相互影響。

通過對造成小半徑曲線病害的諸多因素進行分析，最直接的無疑是機車車輛作用在小半徑曲線上的附加力。在同等運營條件下，小半徑曲線無縫線路鋼軌將承受更大的徑向力。如果線路局部不平順，將加劇曲線上股鋼軌的磨耗和下股鋼軌的壓潰，鋼軌的磨耗和壓潰會減弱軌道的框架剛度并且會使線路軌距擴大，不但會加大其他零配件的磨損程度，而且會使該處不平順程度加劇，使軌道狀態惡化。因此，保持線路的平順性，以降低機車車輛作用在軌道上的附加力，是延長小半徑曲線維修周期、降低維修周期的關鍵。

（二）小半徑曲線病害的整治措施。（1）調整好小半徑曲線各部尺寸。1）有計劃地整治小半徑曲線范圍內漫坑，及時消滅小坑。2）每年根據春季測速資料，夏季結合綜合維修對超高進行調整。特別對鋼軌出現傷損異常的曲線要做重點監測。3）小半徑曲線軌距易變化，需進行常態化調整以達到要求的軌距。

4）在小半徑曲線撥正中，采用增加副矢點的辦法控制曲線圓順度效果較好。5）在小半徑曲線養護中要注意緩和曲線的超高、正矢遞減是否符合標準。6）小半徑曲線范圍內聯結零件要經常保持全、緊、潤、無失效，扭力矩符合《維規》規定，擋肩破損的混凝土枕要及時修復，失效的要及時更換，道床不潔要及時清篩，道床要飽滿。（2）對小半徑曲線進行技術加強。1）按《維規》規定安裝軌距桿或軌撐時，可根據曲線的實際情況采用增加軌距桿或采取軌距桿與支撐配合使用的方法進行小半徑曲線加強。2）在小半徑曲線上鋪設合金軌和Ⅲ型軌枕及相應的扣件。

結語：無縫線路的穩定性作用機理相對較復雜，本文通過借鑒無縫線路典型分析及自己的工務實踐，對小半徑曲線無縫線路作了簡要分析，并得出了一些結論，同時對小半徑曲線無縫線路的病害產生原因及應對措施提出了一些自己的見解，以供參考。

參考文獻：

[1] 鐵道部，鐵路線路維修規則[M]，北京：中國鐵道出版社，1997;

[2] 曾憲海，小半徑曲線及長大坡道區間無縫線路養護維修技術研究，2012;