既有線提速后曲線養(yǎng)護(hù)維修探討

邵長(zhǎng)鳳

(佳木斯鐵路工務(wù)段,黑龍江 佳木斯 154002）

前言

鐵路線路在平面上由直線和曲線組成。機(jī)車車輛在曲線上行駛時(shí)，輪軌間橫向力、導(dǎo)向力和摩擦力，較之在直線上要大得多，因此曲線地段的線路質(zhì)量比直線地段更難保養(yǎng)。隨著近幾年來(lái)鐵路大面積提速，提速后的曲線動(dòng)態(tài)變化大，鋼軌不均勻側(cè)磨，曲線橫移、軌距擴(kuò)大、檔肩擠壞的問(wèn)題，充分暴露無(wú)遺出來(lái)。因此，針對(duì)新情況來(lái)取有效措施，是工務(wù)人員必須研究的課題。

1 輪軌荷載分析

當(dāng)列車在曲線地段運(yùn)行時(shí)，可將輪軌荷載為三項(xiàng)：直線軌道垂直動(dòng)荷載、曲線軌道橫向水平力系數(shù)、偏載系數(shù)β。

2 直線軌道垂直動(dòng)荷載

輪軌最大可能荷載（動(dòng)荷載）用當(dāng)量靜荷載表達(dá)。直線軌道上的垂向當(dāng)量靜荷載用下式表示：

式中Pd——車輪作用于鋼軌上的垂直當(dāng)量靜荷載（kN）；

P0，P120，P160——相當(dāng)于速度為0、120、160km/h時(shí)，車輪作用于鋼軌上的垂直靜荷載（kN）；

α，α1，α2——速度系數(shù)，其值是根據(jù)鐵路干線軌底應(yīng)力實(shí)測(cè)資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)求出軌底應(yīng)力的平均值σ和均方差Sσ，按置信率99.4%，即σ+2.5Sσ求算最大可能值，再經(jīng)回歸分析求出的。

2.1 曲線軌道橫向水平力系數(shù)

曲線地段的輪緣導(dǎo)向作用及直線地段轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)動(dòng)，在輪軌之間產(chǎn)生橫向水平力及垂直力的偏心作用，使鋼軌承受橫向水平彎曲和扭轉(zhuǎn)，由此而引起的軌頭及軌底的邊緣應(yīng)力相對(duì)于其中心應(yīng)力的增量用f系數(shù)表示。TB2034-88中，按不同曲線半徑規(guī)定的f系數(shù)值對(duì)于我國(guó)鐵路的軌道強(qiáng)度檢算仍具有普遍的適用性。

2.2 偏載系數(shù)β

行駛在曲線上的列車，未被平衡的超高會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外股鋼軌偏載，因此而引起的鋼軌附加荷載，它用偏心系數(shù)β表示，即：β=(2*Δh*H)/S2

式中 Δh——未被平衡超高(mm)；H——機(jī)車或車輛重心高(mm)；S——內(nèi)外股鋼軌中心距，為1500mm；我國(guó)機(jī)車的重心高最大為2300mm，為此 β=0.002Δh。

為此，列車速度v愈大、軸重t愈大、曲線半徑R愈小、曲線未被平衡超高Δh愈大，對(duì)鐵路軌道強(qiáng)度要求愈高。

3 曲線病害產(chǎn)生危害

3.1 主要病害

一是鋼軌傷損病害。二是軌道幾何尺寸易超限。三是連接零件易松動(dòng)且破損率高曲線上連接零件承受的沖擊力和橫向作用力都比較大。四是緩和曲線的方向不良。五是曲線橫向外移，使曲線半徑變小。

3.2 曲線病害產(chǎn)生的原因分析

3.2.1 曲線超高設(shè)置不合理。

3.2.2 軌枕預(yù)留軌底坡是1/40，用于直線段是合理的，而在曲線地段，形成偏載。

3.2.3 車輪踏面對(duì)鋼軌的沖擊摩擦，使其踏面形成不均勻磨耗。

3.2.4 曲線設(shè)計(jì)不合理。

3.2.5 曲線計(jì)算偏角與實(shí)際偏角不符。

3.2.6 曲線的管理標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，軌距加寬沒(méi)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

3.2.7 作業(yè)不規(guī)范，未對(duì)線路進(jìn)行綜合整治。

3.2.8 關(guān)健部位控制不嚴(yán)，我國(guó)的緩和曲線多采用直線型超高順坡的三次拋物線型，在緩和曲線的起終點(diǎn)處均有一個(gè)折角，列車通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，使線型難于保持。

3.2.9 曲線標(biāo)志標(biāo)記的缺失或不準(zhǔn)。

4 曲線病害的整治方法

4.1 設(shè)置合理的曲線外軌超高

定期進(jìn)行測(cè)速，計(jì)算超高，結(jié)合鋼軌的磨耗和光帶合理設(shè)置超高。超高按如下公式計(jì)算：

h=11.8V2j/R

Vj=∑NiQiV2i/∑NiQi同時(shí)滿足下列條件：

①h≤hmax；②11.8V2H/R≤h≤11.8V2max/R；③11.8V2max/R-△h欠≤h≤11.8V2H/R+Δh過(guò)

式中：h=實(shí)設(shè)超高(mm)，Vj=平均速度(km/h)，R-曲線半徑(m)

Ni-實(shí)測(cè)各類列車的速度 (km/h)，Qi-各列列車的重量(T)

Vi-實(shí)測(cè)各類列車的速度(km/h)，hmax-實(shí)測(cè)最大超高(mm)

VH-貨物列車平均行車速度(km/h)，Vmax-線路容許速度(km/h)

Δh欠-容許最大欠超高(mm)，Δh過(guò)-容許最大過(guò)超高(mm)

4.2 對(duì)設(shè)計(jì)不合理，與《修規(guī)》標(biāo)準(zhǔn)不一致的曲線進(jìn)行修正，確保符合相關(guān)規(guī)范要求。

4.3 對(duì)理論正矢總和與實(shí)測(cè)正矢總和存在較大出入的曲線進(jìn)行測(cè)量。

4.4 適當(dāng)改變軌底坡。將現(xiàn)有的1/40的軌底坡加大到1/20。

5 曲線地段的養(yǎng)護(hù)

小半徑曲線地段應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，堅(jiān)持“預(yù)防為主，防治結(jié)合，養(yǎng)修并重”的原則。使路基參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，防止路基基礎(chǔ)變化帶動(dòng)上部建筑的變形，并按規(guī)定更換失效軌枕枕，根據(jù)設(shè)計(jì)的曲線要素正確測(cè)定曲線位置，及時(shí)設(shè)曲線頭尾標(biāo)志固定曲線位置，正確測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)正矢，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行撥正計(jì)算全面撥正線路，有計(jì)劃地整治曲線范圍內(nèi)的漫坑，及時(shí)消滅小坑及低接頭，對(duì)曲線變化的軌距要及時(shí)調(diào)整，曲線范圍內(nèi)連接零件要經(jīng)常保持全、緊、靠、密無(wú)失效。扭力矩符合《修規(guī)》規(guī)定，檔肩破損的混凝土軌枕要及時(shí)修復(fù)，失效的要及時(shí)更換，道床不潔要及時(shí)清篩，道床要飽滿，上股按規(guī)定加寬到0.4M。在日常維修過(guò)程中，還應(yīng)根據(jù)線路平面、縱斷面、運(yùn)量、軌道設(shè)備狀況及自然條件等摸索出軌道變化規(guī)律，從而對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)質(zhì)量控制。

6 曲線養(yǎng)護(hù)中的技術(shù)管理

6.1 措施管理

一是清理路肩。整修排水設(shè)備。二是更換I級(jí)優(yōu)質(zhì)道碴，根據(jù)曲線半徑或線路橫移情況，適當(dāng)加寬曲線外側(cè)碴肩寬度。無(wú)縫線路地段可根據(jù)需要堆高碴肩。三是更換接頭失效軌枕，接頭處軌枕下墊高彈膠墊，優(yōu)化軌底坡設(shè)置。四是整修鋼軌坍低接頭，對(duì)馬鞍形磨耗、波形磨耗等要進(jìn)行打磨，側(cè)面磨耗曲線應(yīng)定期涂油。五是根據(jù)具體情況，增設(shè)軌距桿及軌撐，必要時(shí)增加防爬器及支撐。六是絕緣接頭采用高強(qiáng)絕緣螺栓。七是加強(qiáng)搗固及時(shí)消滅空吊板、三角坑等，補(bǔ)足道碴填滿夯實(shí)。八是按規(guī)定做好超高及其順坡。九是埋設(shè)永久性撥道樁，實(shí)現(xiàn)曲線“三維定位”。十是小半徑曲線要更換全長(zhǎng)淬火軌、合金軌。

6.2 五條建議

一是摸索曲線變化規(guī)律，做好曲線苗頭性病害的預(yù)防工作。二是對(duì)小半徑曲線鋼軌的選型上應(yīng)優(yōu)先考慮全長(zhǎng)淬火軌、合金軌；研發(fā)適用于小半徑曲線的2.5mUlb型軌枕，優(yōu)化軌底坡設(shè)置，批量上道形成與提速區(qū)段配套；改進(jìn)Ⅲ型彈條扣件系統(tǒng)；改進(jìn)鋼軌接頭夾板下部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鋼軌接頭彈條與區(qū)間軌道彈條的通用互換。完善小半徑曲線軌道配套技術(shù)，增加鋼軌接頭處的軌道彈性，采用高彈橡膠墊層，更換I級(jí)優(yōu)質(zhì)道碴，研發(fā)橋式接頭夾板，應(yīng)用施必牢高強(qiáng)螺栓將鋼軌接頭凍結(jié)起來(lái)，形成準(zhǔn)無(wú)縫線路。三是加大對(duì)鋼軌修理的投入，應(yīng)增加對(duì)波磨和飛邊的修理鋼軌修理方面機(jī)具的投資。四是對(duì)曲線地段建立精密的測(cè)量系統(tǒng)。五是按檢測(cè)要求配備相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備。

7 展望鐵路線路未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)

鐵路大發(fā)展，鐵路技術(shù)裝備現(xiàn)代化取得重要進(jìn)展。展望工務(wù)部門(mén)在做好日常工作的同時(shí)，正在依靠科技進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)線橋結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化，施工作業(yè)機(jī)械化，企業(yè)管理科學(xué)化，發(fā)展重型鋼軌、新型混凝土軋枕、全區(qū)間或跨區(qū)間無(wú)縫線路、可動(dòng)心軌道岔、優(yōu)質(zhì)道碴，采用高效配套的大型養(yǎng)路機(jī)械，配置先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，建立與全路計(jì)算機(jī)運(yùn)輸指揮系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的工務(wù)設(shè)備總數(shù)據(jù)庫(kù)等，在鐵道線路設(shè)備逐步由限制型向適應(yīng)型過(guò)渡?，F(xiàn)代科技的發(fā)展一定會(huì)使得線路質(zhì)量更高，病害被預(yù)防在未然，以至達(dá)到少維修或免維修，那樣鐵路的明天將更加輝煌。

[1]賀國(guó)棟.鐵路既有線提速對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的要求[J].山西建筑，2007-11-10.