關(guān)于曲線軌距不良的分析及整改對策

李宏　閆興輝　崔迎輝

摘 要 針對曲線存在的線路病害，通過實(shí)際資料分析，筆者認(rèn)為造成這些病害的主要原因是曲線超高不良。本文對該曲線超高進(jìn)行了分析和計(jì)算，并提出整改方案，即將外軌超高值適當(dāng)降低。

關(guān)鍵詞 欠超高 過超高 鋼軌磨耗

一、曲線軌距變化過快等問題的提出

2012年10月，獨(dú)山子石化公司營銷調(diào)運(yùn)處工務(wù)線路班到12 km～13 km整治線路病害，在13km 4#鐵-5#鐵線路軌距達(dá)到1449 mm，于是進(jìn)行改道作業(yè)，但就在卸掉扣件時(shí)，軌距自動(dòng)變化至1440 mm左右。發(fā)現(xiàn)曲線下股鋼軌扣件螺栓達(dá)到規(guī)定扭矩，內(nèi)側(cè)扣板與軌底邊普遍存在縫隙，外側(cè)扣板前端與軌底邊緣則支撐密實(shí)無縫隙。

該曲線半徑為350 m，曲線長1083.74 m，設(shè)計(jì)超高55 mm，實(shí)設(shè)超高60 mm。根據(jù)近期工作日志統(tǒng)計(jì)，最近該段曲線共計(jì)更換緩沖膠墊約897個(gè)，其中約78%為內(nèi)股外側(cè)膠墊，共更換軌下膠墊562個(gè)，其中約67%為內(nèi)股軌下膠墊。目前線路上仍然存在大部分鐵座膠墊損壞，擋肩破損，下股軌下膠墊向道心方向串動(dòng)。下股鋼軌出現(xiàn)肥邊的現(xiàn)象。

二、曲線超高病害初步分析

1.病害現(xiàn)象定性分析。綜合以上情況，進(jìn)行比較全面的分析后一致認(rèn)為該現(xiàn)象是曲線超高不良所引起的。由于曲線實(shí)設(shè)超高相對于現(xiàn)行車速過大，列車通過曲線時(shí)，車輪撞擊下股鋼軌，從而形成下股鋼軌向外傾斜，造成軌距不同程度的擴(kuò)大。在改道作業(yè)中，松動(dòng)扣件、鋼軌自身壓應(yīng)力釋放，使其恢復(fù)到原軌距位置，從而出現(xiàn)軌距自行恢復(fù)情況。

據(jù)北站工區(qū)統(tǒng)計(jì)，目前12 km～14 km約有740余個(gè)鐵座膠墊破損需更換，其中絕大部分為內(nèi)股外側(cè)膠墊，同時(shí)有70余處軌距不良。病害主要發(fā)生在12 km、14 km曲線地段。

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，下股鋼軌上被車輪磨出的光帶偏離軌頂中心向內(nèi)，表明內(nèi)股鋼軌中心線偏離垂直線而外傾，即軌底坡不足。

軌下膠墊向內(nèi)側(cè)串動(dòng)后改變了軌底坡，從而改變鋼軌中心線位置，使鋼軌向外傾轉(zhuǎn)，從而改變了軌距。如圖1、圖2所示：

2.初步檢算。針對這一情況，以下針對12 km～13 km曲線地段超高進(jìn)行了定量分析和計(jì)算，通過多方面的分析選取合適的曲線超高值。

為進(jìn)一步確定超高不良的推論，我們先按照列車運(yùn)行最高速度對該曲線理論超高值進(jìn)行檢算。專用線通過列車運(yùn)行監(jiān)控器限速50 km/h。按新線設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)，取最高速度的80%進(jìn)行檢算。

取55 mm，而該曲線實(shí)設(shè)超高為60 mm，大于該曲線理論超高5 mm。最終可確定該曲線確實(shí)存在超高過大的問題，需進(jìn)行調(diào)整。

三、曲線超高的設(shè)置原理和方法

1.外軌超高設(shè)置的原理。機(jī)車車輛在曲線上行駛時(shí)，由于受慣性離心力作用，將機(jī)車推向外股鋼軌，加大外股鋼軌的壓力，使兩股鋼軌受力不均產(chǎn)生非正常磨耗，且危及行車安全。為保證機(jī)車車輛安全、平穩(wěn)通過曲線，必須在曲線外軌設(shè)置超高，以抵消慣性離心力。

2.曲線超高設(shè)置方法。當(dāng)列車以Vmax（或Vmin）通過時(shí)，可以用欠超高和過超高的形式表示。

欠超高和過超高統(tǒng)稱為未被平衡的超高。我國最新的2006版《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定：未被平衡欠超高不應(yīng)大于75 mm，困難情況下不應(yīng)大于90 mm，未被平衡過超高不應(yīng)大于30 mm，困難情況下不應(yīng)大于50mm。

四、曲線超高調(diào)整計(jì)算

1.測定列車速度及重量。根據(jù)調(diào)用的列車運(yùn)行監(jiān)控器資料，查出需調(diào)整超高的曲線上機(jī)車通過時(shí)的速度和列車總重，計(jì)算出列車的平均速度 。共查錄采用的列車速度及重量共7組，列表1，表2：

本次參照的三個(gè)月內(nèi)列車添乘儀平均速度為37.10 km/h，與該加權(quán)平均速度相差不大，因此，該速度可以用于超高計(jì)算。

2.超高值計(jì)算。

根據(jù)超高計(jì)算公式得：

其中，R為該曲線半徑。

為便于管理，超高按5 mm的倍數(shù)設(shè)置，此曲線可設(shè)置超高為45 mm或50 mm。

3.未被平衡超高檢算。

4.選擇對線路設(shè)備保養(yǎng)有利的超高。

（1）從輪軌接觸方面分析。機(jī)車車輛通過曲線時(shí)，由于慣性力的作用，車輪趨近上股運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲線實(shí)際超高 時(shí)，車輪緊貼上股鋼軌運(yùn)行，車輪擠壓和撞擊上股鋼軌內(nèi)側(cè)，從而損害和改變軌道方向。當(dāng)曲線實(shí)際超高 時(shí)，車輪緊貼下股鋼軌運(yùn)行，車輪無撞擊下股的現(xiàn)象，車輛不易改變曲線的方向，有利于良好穩(wěn)定的軌距，同時(shí)也會(huì)減輕對軌枕擋肩及緩沖膠墊的傷損。

根據(jù)專用線的用途和運(yùn)量，設(shè)置曲線超高時(shí)應(yīng)著重考慮延長設(shè)備的使用壽命和維修養(yǎng)護(hù)周期。因此適當(dāng)選擇較大超高值可使鋼軌磨耗均勻，有利于保持曲線地段軌道幾何形位良好，減少設(shè)備的綜合維修。

（2）車輪糯滑對磨耗的影響。根據(jù)圓的性質(zhì)可知，曲線軌道上股比下股長。當(dāng)機(jī)車車輛通過曲線時(shí)，不可能總是出現(xiàn)純滾動(dòng)，車輪真實(shí)的前進(jìn)速度并不等于其滾動(dòng)形成的前進(jìn)速度，車輪相對于鋼軌會(huì)產(chǎn)生很微小的彈性滑動(dòng)，即糯滑。在小半徑曲線地段，車輪滑動(dòng)更為明顯。上股鋼軌的磨耗主要是由輪軌間的滑動(dòng)摩擦所做的功，因此減小機(jī)車車輛對上股鋼軌的壓力可以減少滑動(dòng)摩擦力，從而減小上股鋼軌的磨耗。

所以實(shí)際設(shè)置超高值適當(dāng)偏大時(shí)可以減少上股鋼軌的磨耗，克服上下股鋼軌偏磨。

綜合考慮以上各種原因，應(yīng)適當(dāng)采用較大的外軌超高值，因此曲線超高取值為50 mm。

5.通過該曲線最高和最低車速的規(guī)定。

通過該曲線的最高行車速度

可知，該曲線在超高值50 mm時(shí)，通過該曲線最高允許速度為60.89 km/h，大于專用線限定速度，因此符合要求。

6.對現(xiàn)有超高的分析和計(jì)算。根據(jù)測定車速，對12 km～13 km曲線現(xiàn)有超高進(jìn)行檢算如下，專用線現(xiàn)實(shí)設(shè)超高為60 mm，因此其欠超高及過超高分別為：

五、結(jié)束語

《鐵路曲線養(yǎng)護(hù)》（鐵道出版社出版）建議，應(yīng)定期（每年至少一次）測速核對超高，專用線在8 km及15 km地段均為350 m小半徑曲線，實(shí)設(shè)超高均為60 mm。為更好地設(shè)置適于線路的超高，應(yīng)將12 km～13 km曲線調(diào)整超高后的運(yùn)行狀況與同半徑曲線進(jìn)行觀察與比較，在實(shí)踐中檢驗(yàn)是否合適，從而得出有利超高，然后再逐步做出調(diào)整。

近年來，隨著大發(fā)展的建設(shè)，石化專用線的運(yùn)量不斷增加，曲線地段病害逐漸體現(xiàn)出來，為了保障大發(fā)展投產(chǎn)以后的運(yùn)輸需求，完全有必要要對線路曲線超高進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。