淺談小半徑曲線整治

張建鵬

摘 要：通過對曲線軌道受力情況的分析，研究小半徑曲線病害的成因與危害，提出曲線病害的整治辦法，介紹曲線軌道的日常養護與檢查以及曲線養護中的技術管理。

關鍵詞：鐵路線路養護；小半徑曲線軌道；曲線養護；技術管理

鐵道線路不間斷地受到機車、車輛的碾壓和沖擊，所以線路狀態處在不斷的變化當中。曲線地段特別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，不但線路狀態變化較快、較大，而且軌件的磨損也比較嚴重，因此小半徑曲線的養護維修與病害整治成為線路養護維修工作的一個重要環節，其養護任務的好壞直接關系著維修投入與行車安全。

1 曲線軌道的受力分析

1.1 作用于鋼軌上豎直方向分力的構成

機車和車輛在軌道上運行時，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）為鋼軌上豎直方向分力。列車通過軌道不平順地段以及不平順車輪運行時會產生附加力，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成

橫向水平力主要指車輪對鋼軌的側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滑動時產生的摩擦力組成，因此車輪對鋼軌的側壓力可以取上述兩力之和或兩力之差。曲線地段產生的橫向水平力比較大。曲線半徑愈小，橫向水平力愈大。曲線上產生的離心力和因外軌超高使車輛傾斜而產生的機車車輛重力分力有關。這些橫向力（導向力、側向力及車架壓力）的大小取決于離心力、行車速度、曲線半徑和外輪超高。當在壓應力和橫向力的共同作用下超過了鋼軌的屈服強度時，在鋼軌作用邊產生碾堆（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。

1.3 縱向水平力

產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，此時鋼軌可能縱向移動，而軌枕則仍然留在原地。軌道爬行實質上取決于軌下基礎剛度，剛度愈大，因鋼軌扭曲及其斷面轉動而引起的爬行也愈大。

2 曲線主要病害的危害及成因

2.1 主要病害

一是鋼軌傷損病害：鋼軌側磨、波磨及接頭傷損是小半徑曲線常見的病害，尤其是側磨，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、正矢相對其他線路容易發生變化，保持的周期短，特別是大軌距會隨著鋼軌側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比較大，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

曲線超高設置應根據實際通過的列車對數和實際通過的車速來確定。而事實上車速和通過對數是在不斷變化、逐步增加的，超高數值的合理性很難確定，超高設置偏大，車輪在向心力作用下撞擊摩擦下股鋼軌，逐漸形成下股鋼軌波磨；超高設置偏小，車輪在離心力作用下撞擊摩擦上股鋼軌，逐漸形成上股鋼軌側磨。

我國鐵路運輸逐步向“快速重載”方向發展，運量的增加使列車對鋼軌沖擊破壞增加，同時為安全考慮限制列車在小半徑曲線地段的行駛速度，相同牽引力下鋼軌的受力進一步增加，導致鋼軌、線路幾何尺寸、軌枕、道床等設備產生變化，經過一段時間的列車運行，各種殘余變形進一步擴大，線路各種病害逐步顯現出來

從造成曲線病害的諸多因素分析，運營條件和軌道結構屬于客觀因素，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車車輛作用在小半徑曲線上的附加力。曲線狀態好，附加力小，對曲線的破壞就小；曲線狀態差，附加力大，對曲線的破壞越大。因此，保持曲線良好的狀態，減少機車車輛作用在軌道上的附加力，是延長曲線維修周期、降低維修成本的關鍵。

3 曲線病害的整治辦法

3.1 調整好小半徑曲線各部尺寸

有計劃地整治小半徑曲線范圍內的漫坑，及時消滅小坑及低接頭。

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測速。

小半徑曲線軌距易變化，需經常不斷地進行調整。

在曲線撥正中，采用增加負矢點的辦法對控制曲線圓順度效果較好。具體辦法是：在現有10m間距中間增設一點副矢，其正矢在緩和曲線上為兩相鄰正矢點之和的一半，圓曲線上為圓曲線計劃正矢，檢測工具仍為20m弦線。

在曲線養護中要切實注意緩和曲線的養護。超高、軌距和正矢遞減是否符合標準，是緩和曲線養護的關鍵。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記間距改為6.25m，檢查時可不受原鋼軌檢查點位置的限制，按超高和軌距加寬標記點放置道尺，記錄時在線路檢查記錄簿“水平”一欄中劃斜線，斜線上填寫實際檢查超高值，斜線下填理論值。

曲線范圍內連接零件要經常保持全、緊、靠、密，無失效，扭力矩符合規定要求，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，上股按規定加寬到0.4m。

3.2 強化小半徑曲線技術細節

按《普速鐵路線路修理規則》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補強。

提高設備質量，減少曲線附加力。使用淬火鋼軌提高較高耐磨強度和硬度；使用小半徑曲線用混凝土枕提升扣件強度，提高軌道抗橫向力；利用車載涂油器或地面涂油器（或稱路旁涂油器）在鋼軌側面涂油減緩鋼軌磨耗，延長鋼軌使用壽命。

加強對鋼軌的養護工作。鋼軌在通過一定運量后，在其頂面可能出現兩大類病害：一類為有規律的周期性病害，叫做波形磨耗，簡稱波磨；另一類為無規律的非周期性病害，如擦傷、龜裂、剝落掉塊、壓潰、接頭坍低等。整治波磨鋼軌，一般為使用大功率的鋼軌打磨列車，有效地消滅波磨軌。為延緩波磨的產生或發展，對鋼軌表面的擦傷、坍低接頭、馬鞍形磨耗等進行噴焊，以整平軌面。除采取以上直接措施外，在日常養護中還應加強搗固、消滅接頭病害，清篩道床并應鋪設坡形膠墊以改善輪軌接觸條件，減少或延緩波磨的發生。

3.3 整治重點病害

軌距病害是小半徑曲線最普遍的病害，可用加寬尼龍座0～6號、0～8號、0～10號，P60楔形膠墊，特制6號、10號軌距擋板，可調軌撐等進行整治。特制6號、10號擋板座對改正軌距作用比較好，但需根據側磨不斷的變化和軌距的增大，經常調整軌距擋板，更換軌距擋板工作量大，且成本比較高；可調軌撐不但可調整軌距，而且可以增加鋼軌抵抗橫向的能力，效果頗佳。鋼軌支嘴也是小半徑曲線常見病害，尤其P60鋼軌比P50鋼軌支嘴更普遍，除調整好軌縫、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，可在支嘴處增設曲線穩定樁。

4 結語

小半徑曲線整治是設備質量中的難點及重點，其狀態的好壞對列車運行安全及維護成本都有很大的影響。設備管理單位在日常養護維修中要加強檢查，摸索曲線變化規律，掌握質量動態變化情況，從而有效的解決病害，提升設備質量。

參考文獻：

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