....1.2.2 原因分析与控制方法-几种smt焊接缺陷及其解决措施

李平辉

[摘 要]通过小半径曲线钢轨磨耗分析，提出相应整改措施。结合开远工务段曲线磨耗进行了系统的总结、分类和评述，对影响因素和变化规律进行了进一步的探索。针对开远工务段管内线路钢轨磨耗的现状，提出了预防和整治曲线磨耗的措施。

[关键词]钢轨 曲线磨耗 曲线钢轨 横向水平力

中图分类号：U213.23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0037-02

开远工务段所管昆河线为昆明至河口的米轨铁路，简称滇越铁路，滇越铁路建设于1910年，因地理条件、设计技术、设计背景等原因修建的铁路等级较低，全线共463.919km，其中曲线3293个，曲线全长272.204km占全长的58.7%，其中半径小于300m的曲线2791条，占总数量的84.8%，半径不大于100m的曲线1048条，占总数量的31.8%，每年在对曲线进行病害检查、曲线病害诊治方面需要投入大量人力和资金，曲线主要病害有垂磨、侧磨、波纹型钢轨较严重，曲线正矢不良、Ⅱ型混凝土枕扣板断裂较多，Ⅰ型混凝土枕炸裂失效较多等病害，下面主要是针对曲线钢轨磨耗问题进行探讨：

一、曲线钢轨磨耗原因分析：

（见图1）曲线地段由于车体的蛇形运动和摇摆，车体运行时轮对与钢轨发生相对滑动，形成钢轨的垂直磨耗，钢轨内外股曲线半径不一，列车通过曲线时内股钢轨存在打滑现象，造成曲线波浪形磨耗，在小半径曲线上尤为明显；在曲线地段由钢轨控制列车运行走向改变，列车轮对与钢轨存在一个冲击力，列车曲线运动需要一个向心力，曲线超高设置是按照平均速度设计的，在列车速度大于或小于超高设置时的平均速度时，设置超高后重力分相离心力过大或不足，造成钢轨侧磨。

（1）超高不合适。由于超高过大或过小都将引起钢轨的偏载和轮轨间的不正常接触，如果超高过大，列车的重量偏载于内股钢轨，会加大内股钢轨垂直磨耗，同时也会增加外股钢轨的侧磨；曲线内、外股钢轨因曲线半径不等、长度不相同，当车轮箍导向车轮轮缘靠外股行走时，可以利用轮缘踏面锥形坡度来弥补一部分，但在后轴上，一般内股轮缘紧贴内股，使内、外股钢轨行程差值相对较大，只有靠外轮沿纵向滑动或内轮向后滑动或打空转来调整，导致外轨的侧向磨耗。如果超高过小，离心力得不到平衡，增大的横向力导致曲线外股侧磨增加。普通铁路客货列车运行速度相差较大，按平均速度设置超高不能满足所有列车最佳超高的要求，不同程度加剧钢轨垂磨、侧面病害产生，米轨超高设置公式：H=8.4V2/R。

（2）轨底坡不合适。在曲线轨道上，外股长、内股短，只有当轮对外轮的滚动半径大于内轮的滚动半径时，转向架才有良好的曲线通过性能，从而减少车轮对钢轨的滑动摩擦距离，曲线下股轨底坡较小时，车轮踏面的滚动半径增大，内外轮滚动半径差减小，滑动摩擦距离增大，从而加剧曲线外股钢轨的侧面磨耗。

（3）轨距对磨耗的影响。如果曲线轨距在动态下位移过大，轮轨间的游间也相应增大，轮轨间的冲击角增大，导向力增加，同时轨距变化率较大加剧了车轮的蛇行运动，列车摇摆加剧，这对钢轨的侧磨和行车安全极为不利。

（4）不同机车类型和行车速度的影响。机车车辆通过曲线时会产生导向力和冲击角，而这两个因素又与机车车辆类型、机车转向架构造、牵引性能、固定轴距、行车速度、车轮踏面以及未被平衡的离心力有关。

（5）线路养护不当。曲线状态的好坏对钢轨磨耗产生直接影响，养护不良的曲线，钢轨磨耗严重；反之，养护好的曲线，钢轨磨耗就小，具体表现为：① 由于在日常养护工作中，不坚持定期拨道制度，在综合维修中由于测量和计算不全面，采用简易绳正法拨正曲线，使曲线头尾线型控制不好，正矢超限，加之钢轨死弯、接头支嘴，以及直曲线连接不顺形成鹅头，造成曲线不圆，从而增加了车轮作用于钢轨上的横向力，在小半径曲线上，横向力的分力（导向力）较大，从而加剧了钢轨的磨耗。② 超高顺坡不好，线路前后高低不平顺、引起列车在缓和曲线运行时的振动、摇晃和冲击，加剧了钢轨的侧磨。③ 道床不洁、捣固不良、线路上有三角坑、暗坑、吊板或线路翻浆冒泥等病害都会加剧钢轨的磨耗。

（6）小半径曲线，由于离心力的作用，运行中的列车对外股钢轨的侧向推力加大，造成内股钢轨压溃，而且还出现不同程度的波磨，外股钢轨磨耗严重，而且轨距、水平、方向也不宜保持。

二、曲线磨耗控制措施

钢轨发生磨耗超限，唯一的整改办法就是更换钢轨，这样既浪费材料又浪费工时，成本费用也相当高，在经济效益为主的今天，必须减缓钢轨磨耗，把钢轨磨耗这一病害消灭在萌芽中，达到延长钢轨使用寿命的效果，经过近几年对钢轨病害分析，现场对病害的整治，现归纳几种比较有效的方法，减少曲线钢轨磨耗。

（1）合理设置轨道几何参数，适当减小轨距，加大轨底坡，特别是对曲线超高的设置，按平均速度计算出的超高降低1O% 左右进行设置，可明显减少钢轨侧磨，由于铁路超速考核严重，一般司机都会在保证准点上尽可能降低行驶速度，达到避免考核的目的。

（2）养护曲线采用较高标准。曲线方向不良会增加车轮作用于钢轨上的横向力，导致钢轨磨耗加剧，因此要经常使曲线保持圆顺，必须要定期拨道，从预防的观点出发，治小、治早，不使病害扩大。（见图2）

（3）增强曲线地段轨道框架整体强度。①补充道碴、提高道床弹性。② 及时更换失效轨枕，保证轨底坡的设置。③ 全面抬道，加强捣固，保持线路轨距、水平、方向、高低处于合格的状态。④加强曲线地段的加强设备，如防爬器、轨距拉杆、轨撑、方向拉杆。

（4）对小半径曲线应在曲线下股增设防脱、减磨护轨，既可减少钢轨侧磨，又可保证行车安全。

（5）合理安排钢轨调边使用。将曲线上使用一年或两年后的钢轨，进行上、下股调边使用，可延长钢轨使用寿命0.6～0.8倍。

（6）将曲线上短轨更换成长轨，减少曲线上接头数量，有利于减少车轮对接头处的冲力，有利于线路稳定，从而减少因线路方向、水平不良对钢轨磨耗的加剧。

（7）加强钢轨表面淬火强度，提高钢轨耐磨性。

（8）当线路行车速度整体降低时，及时对曲线超高进行调整。（见图3）

（9）强化曲线基础设备，对木枕、钢枕进行更换成混凝土轨枕。

（10）加强曲线地段飞边打磨，曲线飞边存在时日常检查轨距不准确，容易造成假轨距存在，加大了轮对与钢轨的冲击，假轨距存在增加了脱轨风险。

（11）要求同类型的列车在同区间运行时速度要相近，上下行运行速度要相近，才能保证曲线超高设置相对合理。

（12）曲线上要求钢轨接头错接，可以减少低接头、钢轨高低超限等病害。

三、管理措施

给机务部门、工务处提出建议，请求路局做好协调工作，请列车司机严格执行标准、规范操作，非特殊情况下禁止机车中途紧急停车；禁止司机突然加速、突然减速操作，防止造成钢轨擦伤，从根本上消除擦伤轨对运输造成的威胁和影响。同时对工务部门要求加强擦伤钢轨的检查处理做出相应的规定：

（1）巡道工要加强日常检查，慢走细看，发现钢轨擦伤及时汇报。

（2）探伤工区检查要重点检查擦伤钢轨，并对擦伤情况准确判定，对已擦伤的钢轨进行详细检查，查看擦伤轨的变化情况。

（3）所有检查人员一旦发现危急行车安全的擦伤轨，必须采取先防护，后处理原则。

（4）擦伤轨达到重伤时，24小时内进行更换，在没有更换之前需安排人员进行监护，每趟列车通过时检查病害变化情况；达不到重伤的，工区要做好观察，随时掌握其变化情况。

（5）工区、车间要对擦伤轨要分别建立台账，做好记录，同时逐级上报至主管伤损的部门及调度指挥中心进行监控。

（6）车间要随时掌握擦伤轨情况，及时安排对擦伤轨进行临时或永久性处理。

（7）工区加大检查力度，进一步规范巡道工作检查作业标准，及时掌握钢轨擦伤的状况，协调并及时组织焊补、更换、处置方面的整治。

四、效果

通过采取以上方法，钢轨磨耗导致钢轨伤损的频率下降，管内的曲线钢轨磨耗有了一定的改观，减轻了线路维修工作强度，延长了曲线钢轨使用周期，在经济上也起到了增收节支的重要作用，2012年因列车减速后超高调整不及时，在小半径曲线缓和曲线处出现了2次脱轨事故，在对超高进行调整、小半径曲线安装防脱护轨后三年的时间内未出现脱轨事故，确保了列车安全运营。

参考文献：

[1] 李成辉.轨道第二版.成都：西南交通大学出版社.2012

[2] 易思蓉.铁路选线设计第三版.成都：西南交通大学出版社.2009

[3] 刘学毅.铁路工务检测技术.北京.中国铁道出版社.2011

[4] 彭开宙.钢轨探伤工.中国铁道出版社.2011