对小半径曲线钢轨侧面磨耗的研究
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轨超高范围内，冲角对导向力的影响远大于超高的影 响，从曲线钢轨侧磨得到的试验数据也看到了这种趋 势。钢轨经过１８个月磨损的磨耗量见表１（试验段 每１０ ｒｔｌ测一点，然后求出平均值）。
表ｌ 实验段不同外轨超高钢轨的磨损量 平均侧磨量／ｒａｍ
２．４ ４．Ｏ
４．１
（１）改善钢轨材质，提高热加工工艺水平。 （２）加强小半径曲线钢轨的养护维修，保证良好 的轨道状态。 （３）合理设置轨道参数（包括超高、轨距、轨底 坡等），延缓钢轨磨损。 （４）对钢轨进行合理的涂油，降低摩擦因素，可 以减缓磨耗。
微凸体之间的接触。在相对滑动和载荷作用下，接触 点发生塑性变形或剪切，这就形成了粘着磨损。轮轨 之间的粘着磨损是造成钢轨磨损的重要原因。材料的 磨损量体积为：
Ｖ＝Ｋｍｌ３ｎＦｋｒｓ，ｔｏｎｉ３。
式中：Ｋｍ——与金属材料有关的特性系数； 口——与润滑剂有关的系数，代表表面膜破 坏量，润滑条件好时口值较小； ∞——材料的屈服极限，ＭＰａ。 从式中可清楚地看出，磨损体积与载荷、运量成 正比，而与材料屈服极限成反比，并且与润滑材料有
可采取间断涂油法。即当钢轨表面出现鱼鳞纹和小掉
块时，则停止涂油一段时间，等鱼鳞纹被磨掉以后再 开始涂油，以确定最佳涂油间隔。
②超高４０ｍｍ；③超高７０ｍｍ。 ３．２不同外轨超高对钢轨侧磨的影响
对于机车来讲，外轨超高越大，导向力越小。但
５小增大。在一定外
２．２粘着磨损 当摩擦物相互接触时，由于表面不平，实际上是
万方数据
同
煤
科
技 ２００５年第２期
ＴＯＮＧ
ＭＥＩ ＫＥＪＩ
磨耗主要因轮缘与钢轨侧面之间的滑动摩擦造成。滑 动摩擦主要由以下两种原因造成：
（１）列车通过曲线段时，钢轨上下股半径不同， 内外轮滚动半径差不能弥补上述距离差，必然产生钢 轨与车轮之间的滑动摩擦。 （２）列车在曲线段运行，车轮与钢轨表现为两点 接触，两点运动半径不同，产生距离差，导致滑动摩 擦；并且，滑动距离与冲击角成正比。
直接关系。
２．３表面疲劳磨损
当两接触表面在载荷的作用下产生循环接触应力
和变形，而使材料发生表面裂纹和剥落出微片式颗粒
２钢轨磨损机理 的磨损称为疲劳磨损。
３种主要磨损方式是同时作用、互相促进的。从 ２．１磨料磨损
由粗糙表面或外界硬质颗粒的切削或刮擦作用引 以上分析得如下结论： （１）磨损与材料屈服极限成反比。要减少磨耗必 须同时增加钢轨和车轮的屈服极限；根据粘着磨损原
ｌ钢轨磨损逝程分析
根据摩擦学原理和现场调查资料，钢轨磨损过程 可分３个阶段，即跑合阶段、稳定磨损阶段和急剧磨 损阶段。在跑合阶段，车轮与钢轨接触面积很小，单 位面积实际承受荷载较大，因此钢轨磨损较快。经过 跑合，车轮、钢轨之间接近吻合状态，建立了弹塑性 接触条件，这时轮轨接触面积增大，接触应力下降， 钢轨磨损处于相对减缓的稳定阶段。稳定阶段的特点 是磨损量与运量基本成正比增加，磨损率基本不变。 线路通过一定运量后，钢轨疲劳程度增加，钢轨磨损 进入急剧磨损阶段，很快成为重伤轨。为了提高钢轨 使用寿命，延长钢轨稳定磨损阶段、推迟急剧磨损阶 段的到来至关重要。
同，Ｋａ不同；
Ｆ——载荷； ｎ——运量。
上式显示磨料磨损的磨损量与载荷Ｆ成正比，与 钢轨屈服极限或硬度成反比，与运量Ｉｔ成正比。
车辆在曲线段运动，转向架在通过曲线段时有３
种位置，即弦形位置、中间位置和最大倾斜位置。根 据车辆动力学理论和实践证明，各车辆倾斜程度与载 重量、重心高度、列车速度等有关。曲线钢轨的侧面
转向架处于中问位置的车辆，轨距不影响导向力。轨 距加宽还将增加车辆不稳定性和横向力，由于横向惯 性运动，将增加导向力和冲角。 表２是试验段不同轨距加宽钢轨磨耗量测试数 据，表明侧磨量差异不明显，有待继续观测。
表２实验段不同轨距加宽钢轨的磨损量
Ｉ轨距加宽／ｍｍ
０ １０
平均侧磨量／ｍｍ
４．１ ４‘３
轨道参数对导向力、摩擦距离有直接的影响。以
收稿日期：
２００５—０２—１４
修回日期： ２００５—０２—２８
Ｗｅａｒ
ｉｎ Ｓｈａｒｐ Ｃｕｒｖｅ
Ｒａｉｌ
Ｙａｎｇ Ｒｕｉｙｕａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｍｅａｎｓ．
ｒｅａｓｏｎｓ
ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｒａｉｌ ｗｅａｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈａｒｐ ｃｕｒｖｅ ｒａｉｌ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ
第２期（总第１０４期）
同
煤
科
技 ：≥里！
２ＱＱ§生垒旦里型鱼丛墅墼！！
对小半径曲线钢轨侧面磨耗的研究
杨瑞元
摘要从磨损机理及试验曲线段试验数据两方面分析了小半径曲线钢轨侧面磨耗的原因，提出了预防的 措施和解决的办法。 关键词铁路运输；小半径曲线钢轨；钢轨侧面磨耗
中图分类号ＴＵ２
１ ６．３
文献标识码Ａ
文章编号１ ０００－４８６６（２００５）０２．００３９．０２
曲线超高／ｍｍ
４０ ６０ ７０
作者简介
从表１可以看出，外轨超高偏小试验段钢轨磨耗 速度比较慢。
杨瑞元，男，１９６８年出生，大专学历，现在大同煤矿集团煤炭 运销公司工作，助理工程师。邮编：０３７００３。电话：
７０５８７４４。 （０３５２）
３．３不同轨距对钢轨侧磨量的影响
轨距加宽，对于机车和部分处于最大倾斜位置的 车辆来讲，冲角必然增大，导向力也将增加。而对于 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｉｄｅ Ｒａｉｌ
下结合钢轨侧磨试验曲线测试情况，分析钢轨侧面磨 耗的情况。
“
４
曲线段涂油对钢轨磨耗的影响
３．１轨道状况与测试项目
曲线半径４８９ ｍ；曲线长度ｌ
４１６．５
列车在曲线段上行驶，在轮轨接触面涂油，可以 ｍ；始缓和 降低滑动摩擦因素，大大降低摩擦力，达到减缓钢轨
曲线长１２０ ｍ；终缓和曲线长１２０ ＩＴＩ；外轨超高
tongmeikeji2005列车通过曲线段时钢轨上下股半径不同内外轮滚动半径差不能弥补上述距离差必然产生轨与车轮之间的滑动摩擦转向架处于中间位置的车辆轨距不影响导向力距加宽还将增加车辆不稳定性和横向力由于横向惯性运动将增加导向力和冲角表明侧磨量差异不明显有待继续观测列车在曲线段运行车轮与钢轨表现为两点实验段不同轨距加宽钢轨的磨损量接触两点运动半径不同产生距离差导致滑动摩并且滑动距离与冲击角成正比轨道参数对导向力摩擦距离有直接的影响下结合钢轨侧磨试验曲线测试情况分析钢轨侧面磨耗的情况31轨道状况与测试项目60mm60kgm淬火钢轨型钢盘混凝土轨枕曲线段涂油对钢轨磨耗的影响列车在曲线段上行驶在轮轨接触面涂油可以降低滑动摩擦因素大大降低摩擦力达到减缓钢轨磨耗的目的但涂油也有一定的副作用若钢轨表面有裂纹润滑油浸入裂纹中产生的压力迫使裂纹扩使钢轨表面很快出现掉块现象针对这种情况可采取间断涂油法即当钢轨表面出现鱼鳞纹和小则停止涂油一段时间等鱼鳞纹被磨掉以后开始涂油以确定最佳涂油间隔km弹条扣件10mm厚胶垫垫层碎石道床350mm试验段每段130m加宽10mm超高40mm超高70mm32不同外轨超高对钢轨侧磨的影响对于机车来讲外轨超高越大导向力越小小半径曲线钢轨磨耗综合治理方法对于车辆来讲超高增大却导致冲角增大在一定外轨超高范围内冲角对导向力的影响远大于超高的影改善钢轨材质提高热加工工艺水平加强小半径曲线钢轨的养护维修保证良好的轨道状态包括超高轨距对钢轨进行合理的涂油降低摩擦因素钢轨经过18个月磨损的磨耗量见表测一点然后求出平均值实验段不同外轨超高钢轨的磨损量作者简介1968年出生大专学历现在大同煤矿集团煤炭03527058744可以看出速度比较慢33不同轨距对钢轨侧磨量的影响轨距加宽对于机车和部分处于最大倾斜位置的车辆来讲冲角必然增大导向力也将增加而对于外轨超高偏小试验段钢轨磨耗收稿日期20050214修回日期20050228articleanalysesreasonssiderailwearsharpcurverailputsforwardpreventivemeasureshandlingmeans
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｓｈａｒｐ
ｃｕｒｖｅ
ｒａｉｌ；ｓｉｄｅ ｒａｉｌ ｗｅａｒ
万方数据
６０ ｍｍ；６０ １
磨耗的目的。但涂油也有一定的副作用。若钢轨表面
有裂纹，润滑油浸入裂纹中产生的压力迫使裂纹扩 展，使钢轨表面很快出现掉块现象。针对这种情况，
ｋｇ／ｍ淬火钢轨；ＩＩ型钢盘混凝土轨枕，
８４０根／ｋｍ；弹条扣件；１０ ｔｏｎｉ厚胶垫垫层；碎石
道床，厚３５０ｍｌｎ。 试验段，每段１３０ｍ（共４段）：①加宽１０ ｍｍ；
起表面材料的脱落的现象称为磨料磨损。磨料磨损体
积计算公式为：
ｖ＝ｎｋａＦ／Ｈ，ｍｉｌｌ３。
理，钢轨、车轮硬度要匹配，否则将产生严重磨损。 （２）在稳定磨损阶段，磨耗量与运量成正比。 （３）磨耗速度与轴重几何级数成正比。 ３轮轨关系、相互作用力及轨道参数对钢轨磨耗的
影响
式中：日——较软材料的硬度； Ｋａ——磨料磨损系数，材料表面粗糙程度不
表ｌ 实验段不同外轨超高钢轨的磨损量 平均侧磨量／ｒａｍ
２．４ ４．Ｏ
４．１
（１）改善钢轨材质，提高热加工工艺水平。 （２）加强小半径曲线钢轨的养护维修，保证良好 的轨道状态。 （３）合理设置轨道参数（包括超高、轨距、轨底 坡等），延缓钢轨磨损。 （４）对钢轨进行合理的涂油，降低摩擦因素，可 以减缓磨耗。
微凸体之间的接触。在相对滑动和载荷作用下，接触 点发生塑性变形或剪切，这就形成了粘着磨损。轮轨 之间的粘着磨损是造成钢轨磨损的重要原因。材料的 磨损量体积为：
Ｖ＝Ｋｍｌ３ｎＦｋｒｓ，ｔｏｎｉ３。
式中：Ｋｍ——与金属材料有关的特性系数； 口——与润滑剂有关的系数，代表表面膜破 坏量，润滑条件好时口值较小； ∞——材料的屈服极限，ＭＰａ。 从式中可清楚地看出，磨损体积与载荷、运量成 正比，而与材料屈服极限成反比，并且与润滑材料有
可采取间断涂油法。即当钢轨表面出现鱼鳞纹和小掉
块时，则停止涂油一段时间，等鱼鳞纹被磨掉以后再 开始涂油，以确定最佳涂油间隔。
②超高４０ｍｍ；③超高７０ｍｍ。 ３．２不同外轨超高对钢轨侧磨的影响
对于机车来讲，外轨超高越大，导向力越小。但
５小增大。在一定外
２．２粘着磨损 当摩擦物相互接触时，由于表面不平，实际上是
万方数据
同
煤
科
技 ２００５年第２期
ＴＯＮＧ
ＭＥＩ ＫＥＪＩ
磨耗主要因轮缘与钢轨侧面之间的滑动摩擦造成。滑 动摩擦主要由以下两种原因造成：
（１）列车通过曲线段时，钢轨上下股半径不同， 内外轮滚动半径差不能弥补上述距离差，必然产生钢 轨与车轮之间的滑动摩擦。 （２）列车在曲线段运行，车轮与钢轨表现为两点 接触，两点运动半径不同，产生距离差，导致滑动摩 擦；并且，滑动距离与冲击角成正比。
直接关系。
２．３表面疲劳磨损
当两接触表面在载荷的作用下产生循环接触应力
和变形，而使材料发生表面裂纹和剥落出微片式颗粒
２钢轨磨损机理 的磨损称为疲劳磨损。
３种主要磨损方式是同时作用、互相促进的。从 ２．１磨料磨损
由粗糙表面或外界硬质颗粒的切削或刮擦作用引 以上分析得如下结论： （１）磨损与材料屈服极限成反比。要减少磨耗必 须同时增加钢轨和车轮的屈服极限；根据粘着磨损原
ｌ钢轨磨损逝程分析
根据摩擦学原理和现场调查资料，钢轨磨损过程 可分３个阶段，即跑合阶段、稳定磨损阶段和急剧磨 损阶段。在跑合阶段，车轮与钢轨接触面积很小，单 位面积实际承受荷载较大，因此钢轨磨损较快。经过 跑合，车轮、钢轨之间接近吻合状态，建立了弹塑性 接触条件，这时轮轨接触面积增大，接触应力下降， 钢轨磨损处于相对减缓的稳定阶段。稳定阶段的特点 是磨损量与运量基本成正比增加，磨损率基本不变。 线路通过一定运量后，钢轨疲劳程度增加，钢轨磨损 进入急剧磨损阶段，很快成为重伤轨。为了提高钢轨 使用寿命，延长钢轨稳定磨损阶段、推迟急剧磨损阶 段的到来至关重要。
同，Ｋａ不同；
Ｆ——载荷； ｎ——运量。
上式显示磨料磨损的磨损量与载荷Ｆ成正比，与 钢轨屈服极限或硬度成反比，与运量Ｉｔ成正比。
车辆在曲线段运动，转向架在通过曲线段时有３
种位置，即弦形位置、中间位置和最大倾斜位置。根 据车辆动力学理论和实践证明，各车辆倾斜程度与载 重量、重心高度、列车速度等有关。曲线钢轨的侧面
转向架处于中问位置的车辆，轨距不影响导向力。轨 距加宽还将增加车辆不稳定性和横向力，由于横向惯 性运动，将增加导向力和冲角。 表２是试验段不同轨距加宽钢轨磨耗量测试数 据，表明侧磨量差异不明显，有待继续观测。
表２实验段不同轨距加宽钢轨的磨损量
Ｉ轨距加宽／ｍｍ
０ １０
平均侧磨量／ｍｍ
４．１ ４‘３
轨道参数对导向力、摩擦距离有直接的影响。以
收稿日期：
２００５—０２—１４
修回日期： ２００５—０２—２８
Ｗｅａｒ
ｉｎ Ｓｈａｒｐ Ｃｕｒｖｅ
Ｒａｉｌ
Ｙａｎｇ Ｒｕｉｙｕａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｍｅａｎｓ．
ｒｅａｓｏｎｓ
ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｒａｉｌ ｗｅａｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈａｒｐ ｃｕｒｖｅ ｒａｉｌ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ
第２期（总第１０４期）
同
煤
科
技 ：≥里！
２ＱＱ§生垒旦里型鱼丛墅墼！！
对小半径曲线钢轨侧面磨耗的研究
杨瑞元
摘要从磨损机理及试验曲线段试验数据两方面分析了小半径曲线钢轨侧面磨耗的原因，提出了预防的 措施和解决的办法。 关键词铁路运输；小半径曲线钢轨；钢轨侧面磨耗
中图分类号ＴＵ２
１ ６．３
文献标识码Ａ
文章编号１ ０００－４８６６（２００５）０２．００３９．０２
曲线超高／ｍｍ
４０ ６０ ７０
作者简介
从表１可以看出，外轨超高偏小试验段钢轨磨耗 速度比较慢。
杨瑞元，男，１９６８年出生，大专学历，现在大同煤矿集团煤炭 运销公司工作，助理工程师。邮编：０３７００３。电话：
７０５８７４４。 （０３５２）
３．３不同轨距对钢轨侧磨量的影响
轨距加宽，对于机车和部分处于最大倾斜位置的 车辆来讲，冲角必然增大，导向力也将增加。而对于 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｉｄｅ Ｒａｉｌ
下结合钢轨侧磨试验曲线测试情况，分析钢轨侧面磨 耗的情况。
“
４
曲线段涂油对钢轨磨耗的影响
３．１轨道状况与测试项目
曲线半径４８９ ｍ；曲线长度ｌ
４１６．５
列车在曲线段上行驶，在轮轨接触面涂油，可以 ｍ；始缓和 降低滑动摩擦因素，大大降低摩擦力，达到减缓钢轨
曲线长１２０ ｍ；终缓和曲线长１２０ ＩＴＩ；外轨超高
tongmeikeji2005列车通过曲线段时钢轨上下股半径不同内外轮滚动半径差不能弥补上述距离差必然产生轨与车轮之间的滑动摩擦转向架处于中间位置的车辆轨距不影响导向力距加宽还将增加车辆不稳定性和横向力由于横向惯性运动将增加导向力和冲角表明侧磨量差异不明显有待继续观测列车在曲线段运行车轮与钢轨表现为两点实验段不同轨距加宽钢轨的磨损量接触两点运动半径不同产生距离差导致滑动摩并且滑动距离与冲击角成正比轨道参数对导向力摩擦距离有直接的影响下结合钢轨侧磨试验曲线测试情况分析钢轨侧面磨耗的情况31轨道状况与测试项目60mm60kgm淬火钢轨型钢盘混凝土轨枕曲线段涂油对钢轨磨耗的影响列车在曲线段上行驶在轮轨接触面涂油可以降低滑动摩擦因素大大降低摩擦力达到减缓钢轨磨耗的目的但涂油也有一定的副作用若钢轨表面有裂纹润滑油浸入裂纹中产生的压力迫使裂纹扩使钢轨表面很快出现掉块现象针对这种情况可采取间断涂油法即当钢轨表面出现鱼鳞纹和小则停止涂油一段时间等鱼鳞纹被磨掉以后开始涂油以确定最佳涂油间隔km弹条扣件10mm厚胶垫垫层碎石道床350mm试验段每段130m加宽10mm超高40mm超高70mm32不同外轨超高对钢轨侧磨的影响对于机车来讲外轨超高越大导向力越小小半径曲线钢轨磨耗综合治理方法对于车辆来讲超高增大却导致冲角增大在一定外轨超高范围内冲角对导向力的影响远大于超高的影改善钢轨材质提高热加工工艺水平加强小半径曲线钢轨的养护维修保证良好的轨道状态包括超高轨距对钢轨进行合理的涂油降低摩擦因素钢轨经过18个月磨损的磨耗量见表测一点然后求出平均值实验段不同外轨超高钢轨的磨损量作者简介1968年出生大专学历现在大同煤矿集团煤炭03527058744可以看出速度比较慢33不同轨距对钢轨侧磨量的影响轨距加宽对于机车和部分处于最大倾斜位置的车辆来讲冲角必然增大导向力也将增加而对于外轨超高偏小试验段钢轨磨耗收稿日期20050214修回日期20050228articleanalysesreasonssiderailwearsharpcurverailputsforwardpreventivemeasureshandlingmeans
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｓｈａｒｐ
ｃｕｒｖｅ
ｒａｉｌ；ｓｉｄｅ ｒａｉｌ ｗｅａｒ
万方数据
６０ ｍｍ；６０ １
磨耗的目的。但涂油也有一定的副作用。若钢轨表面
有裂纹，润滑油浸入裂纹中产生的压力迫使裂纹扩 展，使钢轨表面很快出现掉块现象。针对这种情况，
ｋｇ／ｍ淬火钢轨；ＩＩ型钢盘混凝土轨枕，
８４０根／ｋｍ；弹条扣件；１０ ｔｏｎｉ厚胶垫垫层；碎石
道床，厚３５０ｍｌｎ。 试验段，每段１３０ｍ（共４段）：①加宽１０ ｍｍ；
起表面材料的脱落的现象称为磨料磨损。磨料磨损体
积计算公式为：
ｖ＝ｎｋａＦ／Ｈ，ｍｉｌｌ３。
理，钢轨、车轮硬度要匹配，否则将产生严重磨损。 （２）在稳定磨损阶段，磨耗量与运量成正比。 （３）磨耗速度与轴重几何级数成正比。 ３轮轨关系、相互作用力及轨道参数对钢轨磨耗的
影响
式中：日——较软材料的硬度； Ｋａ——磨料磨损系数，材料表面粗糙程度不