小半徑曲線上股鋼軌磨耗分析及防治

張孝君

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，鐵路運(yùn)輸企業(yè)發(fā)展的如火如荼，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。但是，在鐵路發(fā)展的同時(shí)，也存在一些問題，其中，鐵路運(yùn)輸過程中的小半徑曲線上股鋼軌磨耗現(xiàn)象給鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展造成了不良的影響，甚至威脅到人們的生命安全，因此，文章就針對(duì)這個(gè)問題，對(duì)鐵路上的小半徑曲線上股鋼軌磨耗問題進(jìn)行重點(diǎn)分析，并結(jié)合存在的問題，積極尋找防治之策，以促進(jìn)鐵路運(yùn)輸業(yè)的健康運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：鐵路；小半徑曲線；上股鋼軌；磨耗；對(duì)策

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路運(yùn)輸業(yè)獲得了較快的發(fā)展，在發(fā)展的過程中，依然存在小半徑曲線上股鋼軌磨耗的現(xiàn)象，該問題的存在，不僅使軌道的交通安全性受到影響，也使軌道的使用壽命減少，從而使鐵路運(yùn)輸管理部門投入大量的資金，造成金屬的耗費(fèi)，增加了成本，阻礙鐵路運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，因此，文章分析小半徑上股鋼軌磨損的原因，并提出相應(yīng)的防治對(duì)策，以提高鋼軌的使用壽命。

1 鋼軌磨耗

1.1 基本情況

隨著鐵路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鐵路上的小半徑曲線鋼軌磨損現(xiàn)象就逐漸顯現(xiàn)出來?，F(xiàn)以圖琿線三級(jí)鐵路為例，圖琿線線路長(zhǎng)度為56公里，曲線多、56公里內(nèi)有55條，坡度大，山區(qū)小半徑曲線350米的有6條；運(yùn)量大、年貨運(yùn)量可達(dá)300萬(wàn)噸以上。近年來，隨著鐵路軸重的不斷增大和運(yùn)量不斷增加，小半徑曲線上股鋼軌磨耗現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。

對(duì)于鐵路線路而言，鋼軌是其直接承受來自沖擊和車輪荷載的重要構(gòu)件，經(jīng)常受到輪軌的共同作用，因此，磨耗的產(chǎn)生也是難以避免的。其中，小半徑曲線鋼軌受到各種輪軌應(yīng)力的作用，更容易造成磨耗問題，鋼規(guī)磨耗不僅僅是鋼軌受損的表面現(xiàn)象，往往帶來更為實(shí)質(zhì)的問題，經(jīng)常受輪軌作用的影響，使鋼軌表面的材料出現(xiàn)壓潰裂紋，隨著時(shí)間的推移和輪軌的不斷作用，使得壓潰裂紋互相貫通，從而和鋼軌的表面產(chǎn)生剝離現(xiàn)象，漸漸的被車輪磨掉，這也可稱為一個(gè)磨耗周期，在此基礎(chǔ)上，下一輪周期的壓潰裂紋又開始出現(xiàn)，如此接連下去，就會(huì)造成鋼軌的不合格，進(jìn)而不得不進(jìn)行下線處理。

新鋼軌的磨損可分為初始磨合、穩(wěn)定磨合、急劇磨損過程三個(gè)階段，其中，初始磨合過程車輪接觸鋼軌的面積較小，承受荷載也較大，使鋼軌磨損較快；穩(wěn)定磨合過程的鋼軌在碾壓作用下，形成一層堅(jiān)韌表面，具有耐磨能力，可使鋼軌的磨損程度減輕；急劇磨損過程在穩(wěn)定磨合期后，疲勞度增加，輪緣和鋼軌作用邊接觸沖擊，造成鋼軌的嚴(yán)重磨損。

1.2 探析上股鋼軌磨損的原因

1.2.1 荷載應(yīng)力

對(duì)于直線地段而言，依據(jù)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，輪軌接觸點(diǎn)能夠落在軌面中部，由于受到軌道彈性作用，且弧半徑比較大，輪軌接觸的面積也就比較大；在曲線上股鋪設(shè)鋼軌之后，尤其是半徑很小的地段，受列車轉(zhuǎn)向的影響，在轉(zhuǎn)向架中，第一輪輪緣挨著軌頭內(nèi)側(cè)，又因車輪和新軌道的形狀不完全吻合，使輪軌的接觸面在軌頭側(cè)頂面的弧面處，而不在軌面的中部位置，這就使得輪軌的接觸是半徑較小的兩圓柱的正交，面積小了很多，輪軌的接觸面積成倍的減小，進(jìn)而造成荷載局部應(yīng)力的不斷增大，從而形成曲線上股鋼軌磨耗問題，這是造成小半徑曲線上股鋼軌磨耗的主要因素。

1.2.2 離心力和導(dǎo)向力

離心力：在鐵路運(yùn)行過程中，曲線上股往往會(huì)受到列車曲線運(yùn)行產(chǎn)生的離心力作用，作用點(diǎn)在軌頭內(nèi)側(cè)的頂角面和軌頭的側(cè)邊，從而對(duì)接觸面的局部應(yīng)力產(chǎn)生一定的影響。

導(dǎo)向力：受曲線導(dǎo)向的關(guān)系，曲線上股會(huì)受導(dǎo)向力的影響，作用點(diǎn)是軌頭側(cè)面，在理論上與輪軌主應(yīng)力保持一定的距離，依然會(huì)對(duì)鋼軌面造成影響。

1.2.3 鋼軌靜態(tài)彎曲應(yīng)力

生產(chǎn)的鋼軌都是直線形的，在曲線上鋪設(shè)直線形的鋼軌，就必須要將直線形的鋼軌整彎，整彎后的鋼軌會(huì)存在彈性變形，也存在彎曲應(yīng)力，所以，即使不受列車的荷載作用，曲線上的鋼軌也一直存在靜態(tài)的彎曲應(yīng)力，靜態(tài)彎曲應(yīng)力與各種應(yīng)力在小半徑曲線上進(jìn)行綜合的作用，造成鋼軌塑性變形，這也是造成下道鋼軌在縱向呈現(xiàn)弧形的原因，通過相關(guān)的計(jì)算可知，鋼軌的靜態(tài)彎曲應(yīng)力和半徑成反比，靜態(tài)彎曲應(yīng)力隨著半徑的增大而減小。

1.2.4 滑動(dòng)摩擦力

曲線上、下股鋼軌的絕對(duì)半徑不相同，輪對(duì)是固定的軸連接，這就使得下股運(yùn)行的車輪比上股運(yùn)行的車輪少走一段距離，因此，上股車輪要憑借滑行去克服這段距離，進(jìn)行滑行就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，在越小的半徑曲線上滑行，滑行的距離就越大，就會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力，而且這個(gè)力作用在輪軸的接觸點(diǎn)上。

1.2.5 其他力

新軌偏心受壓附加應(yīng)力：曲線上股換新軌后，通過觀察第一趟列車的軌頂壓痕線，可以發(fā)現(xiàn)，輪軌作用點(diǎn)靠向內(nèi)側(cè)，偏離軌面中線，進(jìn)而使鋼軌受到偏心受壓附加應(yīng)力的作用，該應(yīng)力同彎曲應(yīng)力一樣，在軌頭內(nèi)側(cè)和荷載應(yīng)力進(jìn)行疊加。

牽引力：曲線上股換成新軌后，輪軌的接觸面較小，進(jìn)而造成牽引力的成倍增大。

1.2.6 未做好養(yǎng)護(hù)工作

確保鋼軌質(zhì)量及運(yùn)行安全的重要措施就是加強(qiáng)小半徑曲線上股鋼軌的養(yǎng)護(hù)工作，其中，對(duì)于鋼軌曲線狀態(tài)的養(yǎng)護(hù)情況直接影響鋼軌的磨損程度，但在實(shí)際的工作中，依然存在一些問題，例如：緩和曲線超高遞減距離不夠，使列車行進(jìn)到緩和曲線處極易產(chǎn)生搖晃、沖擊和振動(dòng)現(xiàn)象，造成鋼軌磨耗現(xiàn)象；由于坡度的不準(zhǔn)確等問題的影響，也會(huì)造成鋼軌的磨耗。

2 解決對(duì)策

鐵路交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，因此，解決上股鋼軌磨耗問題勢(shì)在必行，現(xiàn)階段，主要采取外股鋼軌潤(rùn)滑、調(diào)整曲線超高、更換磨耗嚴(yán)重的鋼軌等辦法，就目前的運(yùn)用情況來看，取得了良好的效果。

2.1 強(qiáng)化曲線養(yǎng)護(hù)工作

確保曲線平縱斷面技術(shù)狀態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)鋼軌壽命的延長(zhǎng)；為了提高軌道的整體穩(wěn)定和強(qiáng)度，要在保證曲線縱面平穩(wěn)過渡超高和平面圓順的前提條件下，合理增加軌撐和軌距桿，同時(shí)，還要對(duì)上股邊坡作相應(yīng)的加高、加寬處理。

2.2 適當(dāng)添加潤(rùn)滑劑

為了更好地解決小半徑曲線鋼軌磨耗的問題，可在輪軌間添加適量的潤(rùn)滑劑，有利于上股鋼軌車輪快速轉(zhuǎn)向通過，使各種應(yīng)力的時(shí)間縮短，并使鋼軌產(chǎn)生塑性變形的可能性減小。

2.3 調(diào)邊倒換鋼軌

根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求，在鋼軌磨損未達(dá)到輕傷標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，可以將上下股的鋼軌進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)換，從而可有效延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命。

3 結(jié)束語(yǔ)

鐵路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義，因此，對(duì)于鐵路小半徑曲線上股鋼軌磨耗問題要引起相關(guān)人員的高度重視，文章將曲線上股鋼軌的基本情況作為切入點(diǎn)，并分析了曲線上股鋼軌磨耗的原因，最后簡(jiǎn)單闡述了解決該磨耗問題的對(duì)策，希望可以為相關(guān)鐵路管理者提供一些借鑒經(jīng)驗(yàn)，以提高鐵路鋼軌的使用性能，促使鐵路事業(yè)向著安全性、高效性和可靠性的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]齊笑麗，金祥.小半徑曲線上股鋼軌磨耗分析及防治[J].南鋼科技與管理，2011（02）.

[2]吳野.小半徑曲線鋼軌磨耗研究[J].上海鐵道科技，2013（02）.

[3]胡國(guó)喜.小半徑曲線鋼軌磨耗研究[J].科技資訊，2012（01）.

[4]李福友.淺析小半徑曲線鋼軌磨耗的原因與整治措施[J].哈爾濱鐵道科技，2012（01）.

[5]齊笑麗，金祥.小半徑曲線上股鋼軌磨耗分析及防治[J].南鋼科技與管理，2011（02）.