1、小半径曲线如何减缓钢轨磨耗摘要：本文结合广州地铁一号线小半径曲线现状，通过理论分析及现场数据调查研究小半径曲线钢轨磨耗产生的原因并有针对性的提出若干措施来减缓钢轨磨耗。 关键词：小半径曲线；一号线；减缓；磨耗 中图分类号： U213.4 文献标识码： A 广州地铁既有线上的轨道，经过长期的运营，部分区段会出现剥落掉块、焊缝鞍形磨耗、肥边、擦伤、轨头表面由于冷作硬化出现轨道表面金属的破坏等缺陷，特别是曲线地段还会出现波磨。地铁运营采用的是 ATO 驾驶模式，车辆类型单一，轴种一致，同一区段行车速度一致等，行车密度大、轨道在同一种工况下反复作用，整体道床性差等特点，因此轨道一旦出现病害，同一种病害
2、发展的速度非常快。这些病害的发展，特别是波磨地段，列车高频率的颠簸，对车辆转向架裂纹、隧道道床病害、钢轨扣件的病害等起到了促进作用 1、曲线轨道的受力分析 小半径曲线病害的产生与钢轨受力有着直接关系。当列车在曲线地段运行时，产生的力十分复杂。通过力的分析，可将列车作用于钢轨上的力分为个方向，即竖直方向、水平横向以及水平纵向。 （一）作用于钢轨上竖直方向分力的构成 机车和车辆在轨道上运行时，作用于钢轨上车轮的静压力（即分配到该车轮上的车辆重量轴重）随着铁路运输的发展将不断增加，而加强轨道结构，首先是增加钢轨的重量，这样才有可能满足轴重不断增加的要求。列车通过轨道不平顺地段以及不平顺车轮运行时会产
3、生附加力。 （二）作用于钢轨上横向水平力的构成 横向水平力主要指车轮对钢轨的侧压力和曲线上的附加横向力。以上力由轮缘对轨头的压力（传递车架压力）和车轮在钢轨上横向滑动时产生的摩擦力组成，因此车轮对钢轨的侧压力可以取上述两力之和或两力之差。曲线地段产生的横向水平力比较大。曲线半径愈小，横向水平力愈大。曲线上产生的离心力和因外轨超高使车辆倾斜而产生的机车车辆重力分力有关。这些横向力（导向力、侧向力及车架压力）的大小取决于离心力、行车速度、曲线半径和外轮超高。 （三）纵向水平力 产生纵向水平力的主要原因是轨道爬行和温度作用，在曲线地段，钢轨上还作用着滑动引起的摩擦力。 2、钢轨磨耗产生的原因 （一）
4、钢轨的位置不正确 钢轨的位置不正确是造成钢轨磨耗的主要原因。由于钢轨位置不正确，使里外股钢轨受力不均匀发生钢轨偏压，列车行走不平稳产生附加力打击钢轨而加速轨面磨耗。 （二）养护不良 曲线状态的好坏，对钢轨磨耗也会产生直接的影响。如果养护的曲线不良，则钢轨磨耗就大，如方向不圆顺、轨距超限、缓和曲线超高度递减距离不够、道床不洁，捣固不良，线路上有三角坑，暗坑和吊板等病害或线路翻浆冒泥，线路质量变化，这些都会加速钢轨的磨耗。 （三）小半径曲线对钢轨磨耗的影响 轮轨间的摩擦包括滚动摩擦和滑动摩擦,据有关资料介绍,单纯的滚动摩擦使钢轨磨耗甚微,而车轮只有 0.2%的滑动,磨耗就会显着增加。列车在曲线上运
5、行时,附加动压力及轮轨间的相对滑动与曲线半径成反比,半径越小滑动磨耗越大。 从广州地铁一号线运营情况来看,最小曲线半径为 300,有些地段磨耗较严重;二号线最小曲线半径 350,磨耗情况尚可,曲线半径=400的曲线尚未发现不正常磨耗现象。曲线半径越小,钢轨磨耗越严重,钢轨更换周期越短。 3、广州地铁一号线小半径曲线现状 一号线因处于老城区并连接多处繁华地点，导致线路小半径曲线较多，同时因该线路运量大，发车频率高的缘故，导致列车对钢轨的作用力大且频繁，从而造成钢轨磨耗严重。同时因地下土质缘故，钢轨沉降不均匀，影响到轨道的几何尺寸，进而接加剧列车对钢轨的磨损。 4、小半径曲线病害的整治措施 （一）
6、防治曲线“鹅头” 曲线方向不良多发生在曲线头，曲线“鹅头”与反弯主要原因是养护维修作业方式不当，从而破坏了曲线头尾的正确位置，因此在列车通过时会产生撞击造成钢轨磨耗。在平时维护保养期间要加强曲线正失的整改。 （二）合理调整轨道几何参数，减少侧磨 1 、轨距 将轨距保持在标准轨距的 0-2mm，小半径曲线由于离心力的作用，轨距普遍偏大 6mm 左右。且不易保持。为使轨距保持在规定的范围内，将小半径曲线钢轨外侧的普通轨距挡板更换为轨撑式挡板。 2 、设置合理的曲线超高 通常根据列车通过曲线的平均速度设置曲线外轨超高，因此，多数列车通过曲线时不时出现欠超高就是出现过超高。设置过超高，由于向心力作用，
7、导向力减小，但增大了轮轨冲角；反之导向力增大，轮轨冲角减小。 3、 保持曲线圆顺 现场在整正曲线时，为方便计算与施工，往往把非 10m 倍数的非整点人为地化为整桩点，从而延长或缩短曲线长度，这就必然造成曲线不圆顺。技术人员采用以下措施整整曲线：a.增加缓和曲线正矢的标示数量，每 5m 标记一个正矢点，更换好的控制曲线正矢超高递变率; b.进一步规范曲线检查，日常规定定期检查曲线高低，水平，轨距（作业时控制标准 0-2mm） ，方向，正矢等几何尺寸；c.日常养护维修拨道按“绳正法”理论，把各曲线桩点拨量算出进行拨道。 4 、改变轨底坡 改变轨底坡实际上是调整轨顶坡，使轮轨接触点发生变化而有利于轮
8、对通过曲线，减少外轨轨底坡可增大外轮的滚动圆半径差，这样可减小轮轨这几件的摩擦。 （三）减小轮轨间的摩擦系数 当列车通过曲线时，由于轮缘以一定的冲角帖靠钢轨侧面，在轮缘与钢轨头部侧面之间就会产生摩擦力。在轮缘，轨侧采用润滑措施，对曲线上股钢轨进行涂油，减少是钢轨侧磨效果十分显着。经试验，润滑工况与干摩擦工况相比，钢轨侧磨迅速下降，减磨效果可达 210 倍。 （四） 、修复性打磨 小半径曲线可通过涂油来大大减缓磨耗。地铁轨道的修复性打磨主要运用在小半径曲线波磨较为严重的地段，修复性打磨对钢轨的磨削量大。由于打磨本身也就是对钢轨进行磨削，对曲线地段钢轨打磨，需要严格控制打磨量，打磨少了，起不到打磨
9、的作用，打磨多了，将会大大降低钢轨的使用寿命，因此采用合理的打磨参数是很重要的。 5、目前一号线小半径曲线钢轨磨耗整治措施 针对目前一号线小半径曲线钢轨磨耗严重的问题，在日常维修保养中，提出以下几种方法。 （1）涂油。对曲线段钢轨经行涂油保养，减少钢轨与车轮间的摩擦，从而减缓钢轨磨耗。 降低列车行驶速度。经现场查看，曲线段存在上股钢轨侧磨明显大于下股钢轨。因此降低列车行驶速度，减小离心力，从而减缓对上股钢轨的侧面磨耗。 （2）日常养护保养，加大对线路几何尺寸的整改，使之处于规定要求范围内。 （3）换轨。在经过一系列保养后钢轨磨耗仍超出线路维修标准要求，则要及时更换新的钢轨。 6、结束语 随着我国材料科学及车辆工业技术不断进步,钢轨的耐磨性继续提高,轮轨之间的匹配关系还可以改善,将来小半径曲线处的钢轨更换周期可以延长。能适应小半径曲线的车型也越来越丰富,其不良影响也可以很大范围内的降低。 参考文献 1 颜秉善,王其昌.钢轨力学与钢轨伤损M.成都:西南交通大学出版社,1989. 2 练松良.轨道工程M.上海:同济大学出版社,2006. 3 练松良,孙琦,王午生.铁路曲线钢轨磨耗及其减缓措施M.北京:中国铁道出版社,2001. 4 姚玉侠.铁路曲线钢轨侧面磨耗原因及减缓措施J.铁道运营技术，2006（12）. 作者简介：李少飞（1990-） ，河南南阳人，交通工程专业，助理工程师。
