莱钢铁路小半径曲线异常磨耗分析与技术措施研究
时间：2021-01-28 04:03:50 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】根据莱钢铁路特点，阐述了莱钢小半径曲线钢轨侧磨产生的原因，同时分析了在莱钢铁路实例上采取的预防侧磨的措施，以及需要改进的技术点，以便更好的解决小半径曲线异常磨耗问题。
【关键词】小半径；曲线；钢轨磨耗；技术措施
一、莱钢铁路曲线磨耗情况
1、线路状况：
莱钢铁路地处山区，高路堤、深路堑、小半径曲线、大坡道较为集中。其中R≤300m的曲线160处，延长12000m。
从上述描述可以看出，莱钢铁路小半径曲线较多，约占曲线总数的80%。
2、曲线钢轨侧面磨耗情况统计：
根据调查资料，莱钢小半径曲线上的钢轨有98%是由于侧面磨耗超限而报废的。
在2011年组织对莱钢徐莱线曲线地段侧面磨耗情况进行重点观测，磨耗现状经过1年的数据检测发现，曲线半径为300m的曲线外股侧磨值保持在19—20m之间。曲线半径为350m的曲线外股侧磨值保持在13-16mm之间。侧面磨耗已经达到重伤标准。
二、产生钢轨磨耗的原因分析
针对莱钢铁路徐莱线钢轨侧面磨耗的具体情况，从不同的角度对小半径曲线地段钢轨磨耗的原因 进行分析与研究。
1、曲线轮轨形位影响
莱钢机车目前DF10和DF4都是三轴转向架，两轴转向架机车的轮轨之间冲角和横向力都比三轴转向架的机车小，因此三轴转向架的机车对曲线钢轨轨头的侧磨较大。
2、曲线超高设置不合理：
对于曲线的超高设置应根据定期的测速资料来依次设置。在有的区域，由于多年不测速，只是凭现场经验来调整超高，致使超高与速度不相适应，存在较大的欠超高或者过超高。
3、轨距对钢轨轨头侧磨的影响。
轨距增大不仅使横向力和冲角的最大值增大，而且横向力和冲角的平均振幅都增大，增大了轮轨之间的冲击，使磨耗加剧。
4、曲线圆顺度对钢轨侧磨的影响。
从现场观察可知，线路存在有不圆顺点时，这一点就引起轮对、转向架甚至车体的横向振动，从而造成轮轨之间的振荡型不均匀侧磨。
三、结合莱钢现状，针对小半径曲线异常磨耗所采取的措施及效果：
经统计，莱钢80%的线路呈现原设计能力与运量大幅增加的矛盾问题，我们从提高线路运载能力入手，逐步将重型钢轨、Ⅲ型水泥枕、PD2型耐磨钢轨和玄武岩石渣等重载配置装备落实在线路上。
以徐莱线铁路桥曲线为例，曲线半径R=300m，缓和曲线长50m，曲线长543m，2010年5月该曲线更换为U75V耐磨钢轨，通过跟踪使用情况，发现钢轨侧面磨耗由于蛇形运动剧烈，钢轨磨耗速度明显加快，短时间内达到重伤。
为降低曲线磨耗速度，我们采用人工涂抹润滑脂，缩短涂脂周期，每周涂抹两次。钢轨涂抹润滑脂后，通过观察，钢轨粉末状磨耗情况明显减轻。
四、进一步消除侧磨所进行的技术升级
1、合理计算设置曲线超过：
利用这次徐莱线大修改造，我们对磨耗异常严重的地段进行了超高重新计算。曲线半径为300m，线路容许速度为50km/h，一昼夜各类列车次数、重量和实测速度如下：
通过货物列车4列，每列车重量分别为330t、560t、790t、1020t，速度分别为48km/h、47 km/h、40 km/h、35km/h。则列车的速度质量为：
NQV2=482×330+472×560+402×790+352×1020=4510860
NQ=1×330+1×560+1×790+1×1020=2700
则一昼夜通过曲线的列车的加权平均速度VP为
VP===40.8 km/h
将VP=40.8 km/h代入计算公式，得超高：
H==65.5mm。按管理规定，取计算结果5mm的整倍数为65mm。
检验计算结果的欠过超高值：
Hq== 33mm，
Hg=H-=H-=22mm。欠过超高值符合规范要求，所以该曲线超高可按照65mm设置。
2、严格限制曲线地段机车行驶速度范围：
列车需设定最低行驶速度和最高行驶速度，以减少对曲线钢轨的磨耗程度。以徐莱线半径为300的小曲线限速为例，采用最大超高度取欠超高值，取过超高值时，则
根据计算结果，将徐莱线大曲线地段设置机车行驶速度范围，即30km/h—65km/h。
3、合理优化线路平面尺寸：
3.1为了更进一步的提高缓和曲线的养护质量，在设置缓和曲线正矢和超高时必须注意以下问题：
1）固定缓和曲线的头尾位置，曲线头尾应有正确的标记。
2）合理设置缓和曲线头尾的正矢和超高。
3）在曲线部分设置合理的曲线加宽，曲线部分由于离心力的作用，要给车轮留一定的游动空间，否则会造成列车的倾覆。
3.2设置曲线桩，保持曲线形状。
对于小半径曲线状态难保持的区域，在曲头、曲中、曲尾的位置设置曲线标，将该处离线路中心线线的距离等信息清楚的标注在曲线标上，便于阶段性检查时进行对比，检查曲线是否偏离线路中心，以便更好的维护线路状态，保持曲线形状。
五、效果验证：
通过以上措施的应用，徐莱线曲线地段钢轨的磨耗已经得到了有效的控制。将2013年5月对徐莱线大曲线升级改造后，对磨耗情况进行分析，得以下结论。
改造后测量周期按照每周一次进行，在测量了4次之后钢轨磨耗不明显：上股钢轨最大垂直磨耗0.4mm，侧面磨耗0mm，下股护轨磨耗最大0.5mm，一个月内磨耗非常轻微，根据磨耗周期规律，我们将测量周期又调整为每月测量一次，在2013年第三季度的检测中，上股钢轨最大垂直磨耗0.7mm，侧面磨耗0mm，下股护轨磨耗最大0.8mm。从这些数据可以看出小半径曲线的磨耗度控制效果非常明显。
参考文献：
[1]陈知辉.铁路曲线轨道.中国铁道出版社，2011
