鐵路線路曲線病害成因及其整治

趙俏蘭

(大同工務(wù)段職教科,山西大同 037005)

鐵路線路曲線病害成因及其整治

趙俏蘭

(大同工務(wù)段職教科,山西大同 037005)

文章闡述了曲線線路產(chǎn)生的病害及對行車的影響,分析了曲線病害產(chǎn)生的原因及整治措施,提出了曲線養(yǎng)護(hù)中需注意的問題。

鐵路線路養(yǎng)護(hù) 曲線病害 整治措施

鐵路線路不間斷地受到機(jī)車、車輛的碾壓和沖擊，所以線路狀態(tài)處在不斷的變化當(dāng)中。曲線地段特別是小半徑曲線地段較直線地段所受到的沖擊、碾壓和推擠更為突出，不但線路狀態(tài)變化較快，而且軌件的磨損也比較嚴(yán)重，因此曲線的養(yǎng)護(hù)維修與病害整治成為線路養(yǎng)護(hù)維修工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1 曲線線路產(chǎn)生的病害及對行車的影響

1.1 路基病害

(1)既有線改造在改線地段新修的橋梁，或出于線路封閉的需要新頂進(jìn)的立交，由于橋臺后背的路橋結(jié)合部填土不能用大型機(jī)械輾壓夯實(shí)，路基松軟導(dǎo)致路橋結(jié)合部承載力不足，線路長期下沉，影響高低、水平、軌向不良且不易整治。(2)列車由于速度高、軸重大，一是對路基表面靜壓力增大，因地心引力作用地下水上升到路基面。二是對枕下道碴的輾壓、破壞也較大，導(dǎo)致道碴顆粒相互磨擦產(chǎn)生粉未，棱角磨圓穩(wěn)定性下降。加之重載列車大多是散裝貨物多，車輛封閉不嚴(yán)，大量散裝煤渣散落到線路上，道碴粉未與散落煤渣填滿了道碴間的空隙，阻塞了道床排水，導(dǎo)致基床、道床翻漿冒泥，線路幾何尺寸不易保持。

1.2 鋼軌病害

(1)焊縫不平順。曲線地段需在工地使用氣壓焊或鋁熱焊焊接成無縫線路。由于工地現(xiàn)場焊受人員操作技能、工具、環(huán)境等各方面的影響，不可避免的會使部分焊接接頭產(chǎn)生軌面不平順和焊縫處錯(cuò)牙。焊縫接頭軌面不平順會導(dǎo)致車輪對軌道的垂向沖擊力激增，引起動力學(xué)指標(biāo)超限，作用邊的不平順會使列車產(chǎn)生水平加速度，降底旅客舒適度。(2)波磨病害。波磨是指鋼軌踏面因磨耗而形成的有規(guī)律性的不平順。波磨產(chǎn)生的原因較復(fù)雜，與軌道彈性及鋼軌的屈服強(qiáng)度有關(guān)，但其實(shí)質(zhì)是鋼軌踏面的波浪壓潰。由于高速重載列車的運(yùn)行，鋼軌發(fā)生波磨的速度加快且出現(xiàn)的地點(diǎn)更加普遍，當(dāng)波磨較重波幅達(dá)0．4～1．2mm時(shí)，輪軌之間的作用力和軌道振動大大增加，對軌道的破壞性也迅速增大，甚至引起機(jī)車與線路的共振，嚴(yán)重影響列車高速行駛的平穩(wěn)性。(3)側(cè)磨病害。鋼軌側(cè)磨是由于列車在通過曲線時(shí)，由于內(nèi)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速存在差異，但不能做相對差速轉(zhuǎn)動，外側(cè)車輪沿外股鋼軌滾動的同時(shí)還緊靠外股鋼軌作用邊做滑動，導(dǎo)致外股鋼軌產(chǎn)生側(cè)磨。鋼軌材質(zhì)硬度越低、曲線半徑越小、機(jī)車車輛的固定軸距大時(shí)，側(cè)磨發(fā)展的速度就越快。當(dāng)鋼軌材質(zhì)、曲線半徑一定時(shí)，側(cè)磨的發(fā)展主要與機(jī)車車輛的固定軸距有關(guān)。軌面不平，車輪摩擦引起的鋼軌波紋，列車爬坡，車輪空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的鋼軌擦傷。鋼軌側(cè)磨及擦傷導(dǎo)致軌距擴(kuò)大、惡化輪軌關(guān)系，影響列車通過曲線時(shí)的平穩(wěn)性。

2 曲線病害產(chǎn)生的原因及整治措施

曲線軌道不平順是引起列車振動、輪軌作用力增大的主要根源，長波不平順主要影響列車的舒適度和平穩(wěn)性，可以通過周期性大機(jī)作業(yè)進(jìn)行消除，而現(xiàn)場晃車主要是短波不平順引起的。筆者結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，對幾類曲線常見病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出整治措施。

2.1 鋼軌病害引起的短波不平順

鋼軌支咀、高低、鋼軌硬彎等結(jié)構(gòu)性病害一般較為難整，極易造成慣性病害或疊加病害。病害整治時(shí)要具體問題具體分析，要做到標(biāo)本兼治，夏季要以“捏、磨、改”為主，冬季可火烤配合，利用鋼軌變形同步矯正鋼軌。

曲線上應(yīng)避免插入短軌。不可避免插入新軌時(shí)，要插入垂磨及側(cè)磨一致的鋼軌。鋼軌插入后，要進(jìn)行仿形打磨，確保插入鋼軌與前后鋼軌平順度一致。

2.2 緩和曲線波浪軌造成的短波不平順

因緩和曲線曲率連續(xù)變化，曲線上下股半徑差，導(dǎo)致輪對相對滾動或滑動。長期作用后，上股軌面易形成波長3米以下有規(guī)律的波磨，列車通過時(shí)產(chǎn)生較大的輪軌沖擊力，容易引起高頻振動。當(dāng)振動頻率與車體自振頻率一致或接近時(shí)可引起強(qiáng)烈共振，產(chǎn)生幅值較大的晃車。

整治措施：一是利用鋼軌打磨車每半年一次周期性打磨。為確保打磨效果，大機(jī)打磨前幾何尺寸必須提前整修到位，最好是大機(jī)搗固后再進(jìn)行大機(jī)打磨；二是人工仿型打磨，利用電子平直尺測量標(biāo)畫出波峰處所，利用平面仿型打磨機(jī)對波峰進(jìn)行打磨，打亂規(guī)律性波長；三是氣溫低于25℃時(shí)，采用火烤軌面搗固方法，利用鋼軌變形配合沖擊搗鎬進(jìn)行搗固。

2.3 曲線上股連續(xù)小高低及局部動態(tài)暗坑

列車以最高行車速度通過曲線時(shí)，離心力必然大于向心力。離心加速度致使上股小高低及動態(tài)暗坑較多，曲上股小高低及暗坑形成三角坑極易產(chǎn)生水加晃車，特別是連續(xù)小高低，添乘時(shí)明顯感覺線路不穩(wěn)。

整治措施：新開通線路此病害通過大機(jī)作業(yè)能夠有效解決；既有線鋼軌局部變形后病害較為難整，此類2-3mm小高低不能用單純起道搗固的方法整治，要具體分析并采取綜合手段整治。一是在氣溫較低時(shí)，集中采用火烤軌面搗固方法，利用鋼軌變形配合沖擊搗鎬進(jìn)行搗固；二是焊縫部位經(jīng)常存在焊縫高，小腰低，如用壓機(jī)起，小腰與焊縫同步抬高。此類鋼軌病害整治，焊縫優(yōu)先采取火烤軌底并同步更換墊薄墊可有效改善高焊縫，低小腰部分可在軌底墊薄墊消除；三是不起道直接用沖擊搗鎬硬搗。

2.4 曲上股工作邊短波不平順

列車高速通過曲線時(shí)，輪對貼著上股運(yùn)行，當(dāng)上股局部不圓順時(shí)極易產(chǎn)生晃車，特別是在焊縫及電容枕前后經(jīng)常存在局部反彎軌向。對照軌檢車振幅圖上的曲率及軌向可明顯反映問題，當(dāng)上股局部不圓順時(shí)極易與前后較小幾何尺寸疊加產(chǎn)生晃車，現(xiàn)場用20米弦量正矢往往并不超限，而用10米弦量可檢查出局部正矢超限。

整治措施：日常管理按分中法每5米一點(diǎn)標(biāo)定曲線正矢超高，用10米弦測量曲線圓順度。圓曲線上既可對點(diǎn)量也可逐空測量，緩和曲線上點(diǎn)對點(diǎn)測量，正矢容許偏差按“2、4、6”mm標(biāo)準(zhǔn)控制。采取改道與撥道相結(jié)合，焊縫部位夏季以“捏、改、磨”為主，冬季可火烤配合，利用鋼軌變形同步矯正鋼軌。

2.5 水平+軌向病害

設(shè)備上往往在同一個(gè)地點(diǎn)會出現(xiàn)雙重因素的病害，但是這兩種病害雖有而都達(dá)不到出分標(biāo)準(zhǔn)，所以作業(yè)中常常被忽視，導(dǎo)致漏查、漏整，而過軌檢車時(shí)又出了分。其原因?yàn)椋核秸`差是一種平行扭曲，軌向是一種橫向立式扭曲。水平可引起車輪側(cè)滾，一側(cè)軸箱加重荷載偏離中心，導(dǎo)致車輛傾斜；軌向不好，引起列車的側(cè)向力，即離心力，迫使車輛左右擺動，其結(jié)果出現(xiàn)副分。但其表現(xiàn)形式，水平和軌向值哪個(gè)值大，從哪方面表示出來。

整治措施：這種情況常常出現(xiàn)，但處理極為簡單，克服雙重病害為單一病害。

2.6 雙坑情況

軌檢車的檢查結(jié)果表明：波型圖中出現(xiàn)的分?jǐn)?shù)，數(shù)值差，有些與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)不符，不應(yīng)該出Ⅰ級分出了，不應(yīng)出Ⅱ級分也出了，不應(yīng)該出Ⅲ級分也出了?；蛘呤侵挡钸_(dá)Ⅰ級出Ⅱ級，達(dá)Ⅱ級出Ⅲ級。經(jīng)仔細(xì)分析，原因?yàn)楦叩碗p坑：高低不好可引起車體的沉浮和點(diǎn)頭振動。

這種情況和人跑步一樣。遇到障礙要摔倒或險(xiǎn)被摔倒，這時(shí)如果有人扶一下就不摔倒，要是有人在背后推一下會摔得更重。這是一種波形起伏的連帶關(guān)系，雙坑出現(xiàn)負(fù)分的結(jié)果。所以我們?nèi)粘＞€路維修與保養(yǎng)作業(yè)要注意避免這種情況 。

2.7 曲線上S方向

軌距、軌向出現(xiàn)Ⅱ、Ⅲ級分是常有的，而且軌向?qū)λ接謽O富感應(yīng)力度。在日常作業(yè)中，因?yàn)榉较虿涣妓斐傻乃秸`差是常常出現(xiàn)的，而且也是極難克服的。尤其是S方向更是迫使車輛搖晃的主要因素，所以我們研究各種波型圖中的記錄的出分原因是很有必要的。

整治措施：一是保養(yǎng)時(shí)，及時(shí)撥正或改正，同時(shí)校正硬彎軌；二是臨時(shí)處理消除S方向的一端，使之達(dá)不到出分標(biāo)準(zhǔn)；三是堆高肩碴，防止回落原狀；四是同一采點(diǎn)區(qū)內(nèi)不得有水平高低等其它出分因素，無暗吊，搗固不良現(xiàn)象。

3 曲線養(yǎng)護(hù)中需注意的幾個(gè)問題

鐵路曲線是制約行車速度的關(guān)鍵設(shè)備之一，因此必須采取科學(xué)的養(yǎng)護(hù)手段，消除曲線養(yǎng)護(hù)的誤區(qū)。(1)平縱斷面技術(shù)條件到位。曲線半徑對線路平縱斷面有著高很的要求，必須堅(jiān)持每半年對平縱面進(jìn)行復(fù)測。設(shè)置五大樁，建立定位觀測點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量或CPⅢ網(wǎng)測量并精確定位。每半年利用集中修大機(jī)定位，機(jī)搗一遍，確保曲線大平大向到位。日常管理按分中法每5米一點(diǎn)標(biāo)定曲線正矢超高，圓順度以10弦測量，曲線正矢容許偏差按“2、4、6”標(biāo)準(zhǔn)檢測，堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)定位。(2)超高設(shè)置到位?？拓浌簿€線路的超高，是根據(jù)行車速度來確定的，以最高最低速度的平均值，來設(shè)定超高的數(shù)值。當(dāng)客貨行車速度相差比較懸殊時(shí)，所設(shè)置的超高，既要滿足欠超高又要滿足過超高，因此超高的設(shè)置必須到位。(3)道床管理到位。道床管理到位對線路動態(tài)保持至關(guān)重要。為確保道床阻力及軌道框架剛度，日常管理中，枕盒道碴必須飽滿密實(shí)，碴肩寬度及堆高必須滿足《修規(guī)》規(guī)定要求。為確保道床彈性一致，應(yīng)按規(guī)定周期清篩線路，及時(shí)消除道床翻漿及板結(jié)病害。(4)禁止超墊抽空，扣件整治到位。扣件整治是設(shè)備整治的基礎(chǔ)。為確保極限半徑曲線動態(tài)穩(wěn)定，日?？奂B(yǎng)護(hù)要做到“齊、緊、正、靠、潤”的要求?？奂А⑷c(diǎn)不接觸、枕下膠墊超墊抽空，易形成扣件仰拱或位置變形、扣壓力不足、軌下基礎(chǔ)彈性不一致現(xiàn)象，造成鋼軌動態(tài)不穩(wěn)。因此扣件涂油復(fù)緊必須堅(jiān)持每年一遍，三點(diǎn)接觸率要達(dá)90%以上，軌下膠墊禁止超墊抽空。(5)鋼軌修理到位。軌面波磨、焊縫高低、鋼軌硬彎、工作邊不平順是制約曲線設(shè)備提升的關(guān)鍵所在。極限半徑曲線必須確保鋼軌平順度，因此鋼軌修理工作至關(guān)重要。在日常管理中，堅(jiān)持定期檢測及修理制度，車間檢查修理工區(qū)每月檢修一遍并建立鋼軌檢修臺賬，采取“記名檢、記名修”制度，實(shí)現(xiàn)專班專整，確保鋼軌修理工作到位。(6)幾何尺寸整治到位。在日常管理中，圍繞靜態(tài)上消除1～2mm及以上誤差，將軌距靜態(tài)作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)由+6，-2mm升格為±1mm，軌距變化率控制在1‰以內(nèi)；水平、軌向、高低、三角坑由4mm升格為2mm，杜絕曲線頭尾70米范圍的三角坑；曲線正矢誤差由3、6、9mm升格到2、4、6mm；焊縫頂面及工作邊不平順誤差控制在0．5mm以內(nèi)。同時(shí)對小軌距、小水平、小方向、小三角坑病害中兩個(gè)及以上，但誤差小于3mm和焊縫不平順超過0．5mm處所同步整治消號。通過幾何尺寸的整治，確保以靜態(tài)保動態(tài)、以動態(tài)促靜態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備整治的良性循環(huán)。