冶金企业小半径铁路脱轨原因分析及预防

冶金企业小半径铁路脱轨原因分析及预防

摘要： 本文分析了列车脱轨系数，并根据冶金企业铁路特点列举了影响机车车辆脱线的主要因素，从工务角度提出预防整治的对策措施。

关键词：脱轨 原因分析 脱轨系数

Abstract: This paper analyzes the train derailment coefficient, and according to characteristics of metallurgical enterprises listed railway rolling off the line of the main factors, from the angle of the Public Works countermeasures to prevent regulation.

Keywords: Derailment; Analysis; derailment coefficient

0 概述

莱钢运输部地处山区，铁道线路点多面广。受地形及工业布局限制，铁道线路线路不仅坡度大，而且小半径曲线多，多数曲线在300m 以下，最小曲线半径仅90m ,其中R <150 m 的曲线就有60多处,是各类脱轨事故的多发地段。当机车、车辆在小半径曲线轨道上运行时,由于某些原因,车轮有可能离开钢轨,也可能挤翻钢轨破坏线路而脱轨。

1列车脱轨评定指标

脱轨主要是指运行中的机车车辆轮对与线路钢轨的正常关系发生改变，使得车轮离开轨面。通常，以脱轨系数、车轮减载率、横向力、车体振动加速度等作为防止列车脱轨的评定指标，其中脱轨系数是最常用的评定指标。所谓脱轨系数，是指作用于轮缘上的横向力与垂直力之比。根据车辆脱轨理论，轮对不脱轨的条件为：脱轨系数(Q ／P)不大于脱轨系数的限制值

*Q *,1*P 1*tga u tga u u tga u tga ≤++即

(其中a 为轮轨接触点处轮缘角，u 为轮轨接触面的磨擦系数，P 为作用在轮对上的垂直力(即轮重)，Q 为作用在轮对上横向力)

从公式可知，轮轨间的横向力Q 越大、轮重P 越小、轮缘角a 越小、轮对与

钢轨间的磨擦系数u越大，都会增大脱轨系数，增大脱轨的可能性。根据每年发生的列车脱轨分析，空车相对容易脱轨就是轮重P较小的缘故；小半径曲线、轮缘厚度不够、垂直磨耗超限等会使轮缘角a较小而易造成脱轨；机车设置轮缘喷油器、钢轨涂油目的就是减小磨擦系数u，防止脱轨。

1 冶金企业机车车辆脱轨的常见因素

冶金企业铁路与铁路局大铁路相比，具有技术水平要求低，列车运行速度慢的特点，引发机车车辆脱轨的因素主要有以下方面：

1．1 线路因素

线路的高低、水平、轨向、轨距等不平顺会加剧机车、车辆运行中的冲击、摇晃和振动，产生较大的轮轨横向力、车体振动加速度和轮重减载率，影响列车运行的安全性和平稳性。特别是小半径曲线，如果超高顺坡不良、外轨超高不足，列车高速通过曲线时，车体向曲线外侧倾斜，产生指向曲线外侧的侧向水平力，从而使内侧车轮减载，外侧车轮增载，造成车轮减载率过大。此外，线路扣件松动、三角坑、横向不平顺、基础下沉等，都可能破坏机车车辆受力平衡造成列车脱轨。如：2008年6月，原料3股脱轨事故就是因为原料卸车线，没有注重日常维修，铁路失修严重，轨距超限造成的。

2．2 机车车辆因素

机车车辆状态不良、自身结构缺陷等原因均会使轮对与线路钢轨之间的系数发生变化。一是机车车辆重心越高，未被平衡的横向力引起的垂直增减载越大。例如罐车重心较高，相对来说容易脱轨，在脱轨车辆中所占比重最大。例如2009年联二线脱轨车辆就是罐车。二是机车车辆定距(转向架心盘销距)越大，经过曲线时横向偏移越大，侧向力越大。三是轮缘、踏面磨耗度越大，列车运行的平稳性越差。如有局部擦平或表面剥离，在转动时将使轮轨不断发生打击，尤其是在高速运行时使轮对产生剧烈的横向摆动，容易造成列车脱轨。

2．3 列车编组因素

列车编组对列车脱轨也有较大关系。一是空重混编时，如果编成两重夹轻，脱轨的可能性就会增加。该编组列车在运行中，若遇调速或线路纵断面变化等原因产生冲动时，若恰在曲线上，则引起车辆横向阻力增大，脱轨系数增加，极易出现前堵后拥拱起的状况，使中间的轻车跳起，从而导致列车脱轨。二是换长不小差别较大的车辆连挂在一起通过曲线时，由于端部偏离线路中心线比远，换长大的车辆则会对换长小的车辆产生较大的指向曲线外侧的横向力，从而造成换长小的车辆的脱轨系数增大。

2．4 货物装载因素

货物装载影响列车运行安全的主要在于货物偏载。货物偏载时，则使车辆重心偏向一侧或一端，从而影响轮重的分配，当轮重减载率达到一定程度后，就会导致列车脱轨。因货物装载不良造成的脱轨也不少见，如2010年3月轧钢-银前走行线脱线事故，就是因为空车内残留水渣，未全部卸完，造成偏载。此处曲线半径180m,当车辆通过曲线时有一个轮对悬空、造成脱线。

2．5 列车操纵因素

列车运行中，如果操纵不当，也会使列车脱轨的可能性增大。一是速度控制

不当，超越线路容许速度运行，则造成脱轨的可能性增加；在曲线上运行，如果

速度过低，也可能使列车脱轨。车辆科研部门的实验研究表明：当运行速度在1O

一2O公里／小时范围内，曲线半径小于300米时，容易发生因轮重减载而脱轨。

二是变坡点调速。如果列车在变坡点调速，则使列车冲动增大，造成列车脱轨可

能性增加。但是莱钢铁路地处山区，线路起伏较大，坡道多，实际很难避免在变

坡点调速。

2 防止机车车辆脱轨的措施

(1) 及时消灭浮离道钉, 紧固扣件, 增加对钢轨的扣压力,减小钢轨外翻。

(2) 严格控制轨距超限。轨距太大会增加列车运行中的游间,加剧车轮对钢

轨的冲击,因而在小半径曲线上要严格控制轨距超限, 并做好轨距顺坡。

(3) 对枕木失效、道钉锈蚀要严格进行控制,尤其是要控制成段失效或成段

锈蚀。必要时,可在小半径曲线上股外侧增设轨撑。

(4) 加强线路设备检查，及时更换断裂的夹板、轨距杆；消灭几何尺寸超限；

特别要加强小半径曲线和防脱护轨的养护，加强病害整治，消除吊板暗坑，克服

线路不平顺；加强曲线钢轨涂油，经常保持方向圆顺、外轨作用面润滑，以降低

轮轨磨擦，减轻外轨侧磨，从而减小轮轴横向力和爬轨系数。

（5）严格禁止货物偏载,避免大小车混合编组作业,避免空车、重车混合编

组作业。

参考文献：

1、王卫东、曾宇清货物列车空车脱轨现象的初步分析铁道机车车辆 2000(2)

2、石田弘明脱轨稳定性评定指标的研究铁道综研报告 1995(8)

3、曾京轮对稳定脱轨准则的研究铁道学报 1999(6)

文章来源：中国冶金装备网