山區重載小半徑曲線鋼軌磨耗措施

山區重載小半徑曲線鋼軌磨耗措施

概述

朔黃重載鐵路2000年5月份新建開通時鋪設斷面為60kg/m，長度為25m的普通鋼軌（U71Mn），有縫線路，Ⅱ型鋼筋混凝土軌枕，配置1840根/km， I型彈條扣件，橋隧地段為I級道碴，其余為Ⅱ級道碴。最大限制坡度重車方向+4‰，空車方向+12 ‰，最小曲線半徑400m。

前期全線鋪設強度等級為880Mpa級的普通熱扎鋼軌，耐磨性能較差，半徑600m及以下小半徑曲線上鋼軌側磨速度快，是控鋼軌使用壽命的關健，后在部份小半徑曲線上使用了等級為980Mpa級的微合金熱扎鋼軌（PD3和BNDRE）側磨速率稍有延長，但大部份U71Mn鋼軌仍然側磨嚴重，同時核傷、螺栓孔裂紋、軌端裂紋掉塊大量出現，鋼軌傷損和失效急劇增加。為滿足重載運輸的需要，確保運輸的暢通，延長設備的使用壽命，開始在上行線K1+540～K256+034段更換為75kg/m鋼軌跨區間及區間無縫線路。同時在R-800m及以下曲線使用了強度等級為1180Mpa級的全長淬火軌。

隨著運量及運輸密度的增加，朔黃上行線運營半年的時間發現小曲線地段下股鋼軌踏面表層出現魚鱗狀裂紋紋路，個別地段出現輕微的魚鱗狀剝落掉塊。雖然采取了一些措施，比如一方面對焊縫及剝落掉塊處所采取小型打磨機進行打磨，同時對曲線地段的鋼軌加強觀測、檢查。但是不到3個月的時間發現30個曲線共4.571km鋼軌出現大范圍的剝落掉塊，個別曲線上股也出現剝落掉塊。據統計分析統計，發生以上病害的地段基本上在半徑R≤800m的園曲線和接近圓緩點處的緩和曲線上，未發生掉塊的地段的曲線鋼軌下股鋼軌踏面表層出現魚鱗狀裂紋紋路也十分明顯，并有個別的長2～10mm，寬2～5mm，深1～2mm的掉塊。

針對上述現象，課題組成員進行了現場的踏勘，然后結合國內外的經驗，對各試驗段進行了相關的試驗檢測，收集相關信息，在統計試驗數據，以及總結試驗結果基礎上，結合現場的試處理結果，對山區重載鐵路小半徑曲線的無縫線路使用過程中養護和處理得出了一些措施。從而重載貨運鐵路專用無縫線路的養護與維修給出安全經濟的意見。

試驗數據統計（見表1）

總結

通過對試驗段進行上述幾項試驗研究，給出的這些方法，我們可以看到，雖然通過換軌可以大幅度提高軌道過重，其實就是延長使用壽命，但是從經濟上來講是不合適的；而預防性打磨要比修理性打磨的效果要好，這種方法降低了運營的成本，提高了企業效益。 其它方法如調整超高、加寬軌距、涂油等措施，對鋼軌的磨耗并未很大改善。

21世紀是以高速、重載、高效、安全為特征的時代，我國鐵路路網干線正朝著高速重載鐵路方向發展。從上世紀開始，既有鐵路列車提速在世界范圍內普遍展開。我國鐵路第六次大面積提速，它推進了我國鐵路現代化的建設，在中國鐵路發展史上具有里程碑的意義。并且我國高速鐵路、重載鐵路建設速度大幅度提高。既有繁忙干線采用鋼軌配套的軌道結構和無縫線路，基本上實現了軌道結構重型化。目前國內外新建的高速鐵路都是無縫線路，而在重載貨運鐵路，尤其是山區小半徑曲線上跨區間無縫線路的應用則處于發展階段，伴隨著山區重載鐵路無縫線路的應用，鋼軌磨耗問題的加重也越來越明顯。因此積極探索與發現該課題具有很強的實際意義。

表1　

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.004