大秦線k40+540-k40+940段線路鋼軌磨耗的成因與整治

張同文 譚春騰

摘 要：大秦鐵路由山西大同終至河北秦皇島，它是我國非常重要的一條重載線路，全長600多千米，在煤運事業(yè)上起著重要作用。它是一條雙線電氣化運煤專線。同時，它也承擔(dān)著將煤運往全國各地的國家戰(zhàn)略任務(wù)，它的運煤量占到全國總運煤量大約三分之一。1992年底全線通車，2002年就達(dá)到一億噸。為了盡最大可能發(fā)揮其作用，并提高它的質(zhì)量。自2004年起，鐵道部對該線路實施技術(shù)改造，開發(fā)了超一萬噸的重載列車，整段線路的運量逐漸提高，2008年運量超過3億多噸，成為了世界上年運量最大的鐵路線。本段線路屬于重載鐵路區(qū)段，線路鋼軌采用75kg/m鋼軌。而對于重載鐵路來講，它的鋼軌失效從而需要更換的絕大部分原因是鐵路車輛重載、鋼軌質(zhì)量、曲線半徑不合理、超高、軌底坡等因素對鋼軌造成的磨耗，從而使鋼軌壽命大幅下降，本論文是在大秦線k40+540-k40+940段線路對鋼軌磨耗進(jìn)行原因分析及整治。

關(guān)鍵詞：鋼軌磨耗 成因 方法 措施

一、 病害特點

①鞍形磨耗都出現(xiàn)在鋼軌的接頭處。在鋼軌淬火后，鋼軌端頭的相比于鋼軌頂面的硬度大許多，那么在貨物列車的來回碾壓下，在淬火面與軌頂面的交接處會產(chǎn)生坑洼，然而淬火端幾乎沒有出現(xiàn)磨耗，于是就形成鞍形形狀的頂面。②垂直磨耗指的是鋼軌軌面高度上的磨耗。然而出現(xiàn)鋼軌的垂磨是很正常的，但是，隨著列車不停的行駛碾壓鋼軌，磨耗量不斷增加則垂磨也在增加。在曲線上，出現(xiàn)垂直磨耗是因為超高設(shè)置欠妥，里軌垂直磨耗表現(xiàn)為：軌頭壓潰、軌頭壓偏、寬度增加。③側(cè)面磨耗，鋼軌側(cè)面磨耗是指鋼軌側(cè)面的磨耗。它是塑性變形磨耗，粘著磨耗和疲勞損傷的綜合機(jī)制，最終形狀似切削。側(cè)面磨耗主要發(fā)生在小半徑曲線的外股軌作用邊，這是在小半徑曲線上鋼軌失效的主要原因之一。在許多小半徑曲線上，軌道的使用壽命僅為半年左右。④波形磨耗是指出現(xiàn)在鋼軌頂面形如波浪狀的不規(guī)則磨耗，也叫波浪壓潰。

二、鋼軌病害的原因分析

（一）軌道幾何參數(shù)對磨耗的影響

小曲線半徑上往往由于軌道幾何參數(shù)影響使得列車行駛不穩(wěn)，鋼軌受力不均，導(dǎo)致了磨耗的形成。具體表現(xiàn)為：

（1）軌底坡設(shè)置不合理。準(zhǔn)確說來，軌底坡的設(shè)置直接影響鋼軌頂面的頂坡，設(shè)置恰當(dāng)?shù)能壍灼履苁沽熊囓囕喥椒€(wěn)通過曲線。比如本次設(shè)計研究的地區(qū)有的小半徑曲線鋼軌軌底坡的設(shè)置不能合理的將列車輪對和軌頂面接觸，致使鋼軌的頂面出現(xiàn)偏壓，從而造成了鋼軌的磨耗。

（2）超高設(shè)置不合理。在某些線路，超高設(shè)置欠妥，過大列車向內(nèi)（發(fā)生垂磨），過小平衡不了向心力（發(fā)生側(cè)磨），在這過程中鋼軌與輪對不正常接觸而出現(xiàn)偏載現(xiàn)象，造成了鋼軌軌面的磨耗。

（二）曲線半徑對磨耗影響

關(guān)于磨耗的出現(xiàn)往往是出現(xiàn)在小半徑曲線上。曲線半徑的大小影響列車車輪與鋼軌的作用方式。半徑小，行駛中的列車外股鋼軌沖擊力大，則內(nèi)股鋼軌有壓潰，從而產(chǎn)生磨耗。根據(jù)我的調(diào)查和查看資料還有收集數(shù)據(jù)，我發(fā)現(xiàn)大約600米往下的鋼軌都有磨耗，而且是半徑小它的磨耗就越大。還有就是大半徑的鋼軌比小半徑區(qū)段的鋼軌更耐用。

（三）鋼軌強(qiáng)度對磨耗影響

通過查找資料，上網(wǎng)瀏覽有關(guān)文獻(xiàn)，從初代鋼軌出現(xiàn)到現(xiàn)在使用的鋼軌型號，鋼軌的材質(zhì)在不停地改變，繼而強(qiáng)度也在不斷的加強(qiáng)。伴隨著科技發(fā)展，和鐵路相關(guān)的技術(shù)逐步提高，列車的高速行駛和載重量的加大迫使原先的鋼軌不能支持現(xiàn)在列車安全運營。因此我們要不斷的提高其強(qiáng)度。

（四）鋼軌坡度對磨耗影響

對于當(dāng)曲線列車再次通過曲線軌道時，會產(chǎn)生一定的離心力，曲線軌道內(nèi)外兩側(cè)的壓力和磨損程度會有所不同。這主要是由于鋼軌的不合理坡度和磨耗的急劇增加。如果坡度太大，列車將振動，然后施加在鋼軌上的力不能均勻分散。如果坡度太小，當(dāng)列車以更快的速度行駛時，脫軌事故很容易發(fā)生。可以結(jié)合現(xiàn)代列車重力和速度的研究和分析，對曲線軌道坡度合理設(shè)置。

三、鋼軌磨耗的整治措施

（一） 現(xiàn)場焊補(bǔ)

（1）首先打磨。在進(jìn)行焊補(bǔ)操作之前要先將鋼軌需要焊的部位上的油污，鐵銹除掉。仔細(xì)朝著縱向打磨，如有裂紋需將其磨掉，直到將需要焊的地方打磨的光潔，平緩。

（2）探傷。接上步打磨后，用磁粉探傷，探傷弄完后把磁粉去除。

（3）預(yù)熱。在預(yù)熱之前，要先用鋼刷刷幾下，將要焊部位上的雜物去除;在預(yù)熱時，要使噴槍的火焰和需要焊補(bǔ)的部位保持8到10厘米，使其部位保持均勻升溫;當(dāng)我們看到材質(zhì)呈亮黃時，則可以縮短距離，加快溫度的升高;預(yù)熱的溫度為250～300度，用測溫儀去測;

（4）噴敷保護(hù)層。它是為了在噴熔前防止其部位被氧化。此次作業(yè)噴敷厚度以0.2毫米最為合適。

（5）噴熔。到達(dá)這步操作后，還是先用鋼刷在噴敷層刷幾下，這樣做的目的是將灰塵去掉，這點很重要，否則夾在里面的雜質(zhì)會使工藝惡化，之后提溫，距離起點20～25毫米，這樣使母材和合金粉兩者的膨脹數(shù)相近，為的是使其很快出現(xiàn)濕潤（什么是濕潤，就是當(dāng)溫度起來后，保護(hù)層上粉末呈膨脹狀，出現(xiàn)暗紅色，這就叫濕潤），這樣做是為下面邊噴邊熔做鋪墊。

（二）現(xiàn)場打磨

（1） 打磨形面的構(gòu)造應(yīng)遵守一個原則，在消除上述鋼軌缺陷的初始形成條件上的基礎(chǔ)上打磨出鋼軌形面不改變或減少改變車輛的動力學(xué)性能及輪軌的接觸力學(xué)性能，打磨出的形面要能同時預(yù)防上述缺限的發(fā)生，并且打磨的量盡量少。

（2）打磨過程中用電子平直儀或 1m 直尺和塞尺及測量點，掌握打磨進(jìn)度。要求軌面光滑平順，軌頭形狀與規(guī)格軌頭原型相仿，確保打磨效果。對鋼軌內(nèi)側(cè)、軌端肥邊打磨掉后，應(yīng)對其進(jìn)行倒角。

（3）整治作業(yè)中和作業(yè)后，要體現(xiàn)綜合養(yǎng)護(hù)要求，并配合打磨進(jìn)行高低、水平整治。一周后進(jìn)行復(fù)查，如發(fā)現(xiàn)軌面車輪碾壓線不平與生銹現(xiàn)象，應(yīng)重新打磨。

（4）撤離機(jī)械：打磨作業(yè)完畢后，關(guān)閉發(fā)動機(jī)將機(jī)械抬至限界以外，放置穩(wěn)固。按危險源控制措施進(jìn)行檢查清理時進(jìn)行檢測。

（5）作業(yè)做完后要對作業(yè)質(zhì)量要進(jìn)行回檢，清理線路上散落的工具、材料，并且清點，確保帶出來的工具和帶回來的工具、材料保持一致，保持線路整潔，達(dá)到放行列車條件。

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