小半径曲线常见病害的分析及整治措施

概述
小半径曲线轨枕失效严重

根据秋检资料，目前全段更换轨枕9347根 主要集中在小半径曲线上，病害表现为轨枕挡肩破损、轨枕 开裂、沉轨槽溃烂等
通过对曲线主要病害进行现场调查、分析，发现在运营和养护 中出现了一系列病害，主要表现在以下几方面：
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
原因分析 (1)钢轨伤损病害； (2)轨道几何尺寸易超限； (3)连接零件易松动且破损率高； (4)轨枕失效严重；
(2)轨道几何尺寸易超限 小半径曲线上高低、轨距、 超高、正矢相对其它线路容 易发生变化，保持的周期短， 特别是轨距扩大病害相当普 遍，并且随着钢轨侧磨的增 加而逐渐加剧。由于曲线下 股钢轨肥边影响，用道尺手 工检查出来的轨距都是假轨 距，给改道作业增加难度； 再加上钢轨肥边厚度不均匀， 改道过后轨距变化率不均匀， 机车、车辆轮对产生蛇形运 动，加速轨道几何尺寸的变 化。
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
整治措施 (1)及时进行曲线方向的整正；
由于铁路轨道在长时间运营和线路养护过程中所经受的外力作
用，会致使轨道曲线平面形状发生某些较大的变化，由此曲线 五大桩的位置也可能或多或少发生位移。故为了精确计算出拨 道量并有效减少方向整正中的拨量，应当在维持曲线轨向现状 的基础之上，重新确定出曲线主要标桩点的位置，然后再准确 测量现场正矢，计算出拨道量进行拔道。为了进一步提高拨道 的精确度，小半径曲线可以采用加密正矢点进行测量。 巩固拨道成果：在传统概念中，拨道是整治曲线方向的主要方 法。但是，仅仅依赖于拨道想较长时间保持曲线方向是难以实 现的。还需要将“起、拨、捣、改”等方法与正矢递增(减)、加 强钢轨硬弯矫直、更换失效联结零件等方法进行综合使用。与 此同时，还需加宽曲线外股道床宽度、堆高碴肩、增加道床的 横向水平移动阻力等方式来不断增强道床横向阻力。
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
整治措施 (2)定期进行测速并合理设置超高；

小半径曲线外轨超高是为了能够产生一个平衡离心的向心力， 一方面，超高太小会使机车在高速通过曲线时发生脱轨或倾 覆，同时增加列车作用于曲线的横向力，加大曲线上股钢轨 侧磨和几何尺寸变化速度；另一方面，超高太大会使机车在 低速状态行驶中或在曲线停车时受到其它力的作用而发生倾 覆，使曲线下股钢轨压塌、肥边、波磨。故此，应通过车载 式轨道动态监测系统行车速度进行测量，科学计算出机车运 行的平均速度，从而有效调整外轨超高。一般情况下，为了 方便管理，外轨超高可按5mm的倍数进行设置。
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
整治措施 (3)加强对小半径曲线轨道的检查与日常维护；

由于小半径曲线是铁路线路的薄弱环节，产生病害的频率较高，是 整体行车线路质量优劣的主要控制因素。所以对曲线进行周期性的 检查是掌握线路技术状态的重要手段。只有通过不断检查，并依照 线路设备各种变化的不同程度安排临时补修和经常性保养工作，才 能在最大程度上保障铁路行车安全。与此同时，铁路小半径曲线养 护的重点是确保曲线的几何尺寸不超限、更换失效的联结零件、更 换溃烂大胶垫等。目前来看，对于曲线轨道维修质量的监控主要是 通过静态检查手段来实现的，而动态检查主要通过轨道车、轨检车、 机车添乘等手段来实现。由于静态检查仅能够了解曲线轨道静止时 的状态，而动态检查则能了解到曲线轨道在机车运行时的受力变形 状态。故曲线轨道的日常养护要将静态质量和动态质量相结合。
二、原因分析及防治措施
(3)小半径曲线钢轨病害加速几
何尺寸变化和联结零件破损

原因分析：
从造成曲线病害的诸多因素分 析，运营条件和轨道结构属于客 观因素，在一定条件下不易改变。 造成小半径曲线病害的最直接因 素是机车车辆作用在小半径曲线 上的附加力。曲线状态好，附加 力小，对曲线的破坏就小；曲线 状态差，附加力大，对曲线的破 坏越大。因此，保持曲线良好的 状态，减少机车车辆作用在轨道 上的附加力，是延长曲线维修周 期、降低维修成本的关键。
二、原因分析及防治措施
(1)钢轨伤损病害 原因分析：
⑦轨下胶垫压溃、破 损，造成轨底坡不均匀， 列车通过时钢轨扭曲变 形，轨面受力突变，容 易使钢轨轨面剥离掉块。
二、原因分析及防治措施
(1)钢轨伤损病害 原因分析：
⑧车体与车体、车体 与轮对之间连接不牢固， 增加列车的晃动，也会 助长磨耗的形成。
二、原因分析及防治措施
(2)轨道几何尺寸易超限和连接
零件易松动、破损

原因分析：
②这些横向力（导向力、侧向 力及车架压力）的大小取决于离 心力、行车速度、曲线半径和外 轮超高。当在压应力和横向力的 共同作用下超过了钢轨的屈服强 度时，在钢轨作用边产生碾堆 （即塑性变形），在踏面形成局 部压陷特征，压陷处不易和车轮 踏面接触（即短不平顺）而形成 暗斑，最终形成疲劳裂纹。当钢 轨的磨耗速度小于疲劳裂纹的扩 展速度时，最终将发展成剥离掉 块。
二、原因分析及防治措施
(1)钢轨伤损病害 原因分析：
②我国铁路运输逐步向“快速 重载”方向发展，运量的增加对 钢轨冲击破坏是最明显的，在车 轮的快速碾压撞击下，并在其它 因素的作用下，钢轨头部内侧接 触面逐渐剥离，钢轨侧面磨耗逐 步形成，并快速变化。曲线超高 设置应根据实际通过的列车对数 和实际通过的车速来确定。而事 实上车速和通过对数是在不断变 化、逐步增加的，超高数值的合 理性很难确定。
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
(3)连接零件易松动且破损
率高
小半径曲线上连接零件承
受的冲击力和横向作用力 都比较大，在相同扭力矩 的情况下，小半径曲线连 接零件容易松动，而且当 冲击力和横向力达到一定 值时，易造成夹板及接头 螺栓折断、混凝土枕连接 螺栓失效、枕木道钉浮离、 轨距杆折断、轨撑压裂、 尼龙座挤碎、轨枕挡肩破 损等病害。
概述
我段南昆线正线线路曲线共计450个，延展长
189.679km，正线曲线半径350≤R≤410m的曲线9个， 延展长5.178km，正线曲线半径R≤600m的曲线168个， 延展长72.347km。从工区日作业计划来分析，工区 65%的作业时间都用在小半径曲线的起道捣固、改道、 更换联结零件、更换失效轨枕、更换伤损钢轨等作业 项目上，投入了大量的财力、物力、劳力来整治小半 径曲线，但效果并不是很理想。
二、原因分析及防治措施
(2)轨道几何尺寸易超限和连接
零件易松动、破损

原因分析：
③曲线半径越小，出现掉块的 情况就越严重。纵向水平力，产 生纵向水平力的主要原因是轨道 爬行和温度作用，在曲线地段， 钢轨上还作用着滑动引起的摩擦 力。轨道爬行主要是在车轮滚动 下钢轨的蛇形起伏而产生的，在 列车制动地段尤其明显。如钢轨 和轨枕之间连接不够牢固，弹性 道床抵抗轨枕纵向位移的阻力大 于钢轨在支座上滑动的阻力，此 时钢轨可能纵向移动，而轨枕则 仍然留在原地。
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
(4)轨枕失效严重
wk.baidu.com
主要集中在小半径曲线上， 病害表现为轨枕挡肩破损、 轨枕开裂、沉轨槽溃烂等
二、原因分析及防治措施
(1)钢轨伤损病害 原因分析：
①线路的先天不足是钢轨 磨耗的最主要原因。列车驶 经小半径曲线时，由于车轮 踏面与钢轨面发生滑动，使 相同牵引力下列车的行驶速 度大大降低，使钢轨受到的 力较直线地段大的多，导致 机车车辆与轨道部件都受到 伤损，特别是钢轨的侧磨较 大，使用寿命变短。
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
整治措施 (4)建立小半径曲线的科学养护技术资料；

建立健全小半径曲线的科学养护技术资料是获得曲线设备技 术状态信息、掌握曲线设备变化规律、编制曲线作业计划和 分析研究病害的基础及可靠依据。因此，在日常工作中应当 认真执行各项定期检查制度、定期拨道制度和定期验收制度 等，全面做好曲线超高、正矢、磨耗值等技术资料的统计、 分析与归档工作。一旦发现曲线病害，便可依据这些原始资 料来查找病害产生的原因，并采取行之有效的对策进行整治。
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
(1)钢轨伤损病害 钢轨侧磨、波磨及接头 伤损是小半径曲线常见 的病害，尤其是侧磨， 是小半径曲线最突出的 伤损类型；钢轨轨头作 用面掉块也是曲线钢轨 病害的重要类型；曲线 下股钢轨轨面压塌、肥 边，靠近车站两端的小 半径曲线下股压塌、肥 边尤其严重。
一、南昆线 小半径曲线的主要病 害
概述
小半径曲线钢轨伤损病害严重

一是钢轨表面伤损严重 今年截止11月7日南昆线正线钢轨伤损主要是剥离掉块，占正 线钢轨伤损的31.29%，其次是核伤占30.58%，鱼鳞占7.97%， 裂纹占2.7%。 南昆线钢轨剥离掉块主要发生在500m<R<700m及 1000m<R<1100m的曲线上股地段
概述
小半径曲线钢轨伤损病害严重

三是钢轨肥边病害普遍 我段南昆线曲线钢轨存在肥边的达到146条/58.84公里 主要分布在半径小于600米的曲线下股、上股的再用轨地 段 肥边厚度在2-5mm之间，最大肥边达到7mm（曲线下股外 侧） 主要原因是山区铁路客货混跑、速差较大，不能同时满足 客车欠超高、货车过超高过大的要求 其次是保养手段跟不上，以目前的小型打磨设备，无法进 行预防性的钢轨打磨，形成记忆性病害肥边后已造成恶性 循环。
④轨枕预留轨底坡是１/４０， 用于直线地段是合适的，而在曲 线地段，由于超高的作用，使车 轮踏面与钢轨顶面未全部接触， 车体荷载就集中于钢轨内顶接触 面，形成偏载，有时轮缘挤压钢 轨头部内侧面，对钢轨破坏很大， 容易形成磨耗、掉块。只有增大 轨底坡，增加轮轨接触面，方可 消除钢轨偏载作用。
二、原因分析及防治措施
二、原因分析及防治措施
(1)钢轨伤损病害 原因分析：
③超高偏大（相对于货 车），车轮在向心力作用 下撞击摩擦下股钢轨，从 而逐渐形成下股钢轨压塌、 肥边、波磨。超高偏小 （相对于客车），车轮在 离心力作用下撞击摩擦上 股钢轨，上股钢轨侧磨逐 渐形成。
二、原因分析及防治措施
(1)钢轨伤损病害 原因分析：
概述
小半径曲线钢轨伤损病害严重

二是钢轨接头病害突出 主要是由于南昆线的胶接绝缘接头因铺设上道时间较早， 已进入疲劳期，普遍存在轨头低踏、轨面掉块、夹板和螺 孔裂纹、电阻不良等病害 2013年至今全段共更换189副 厂焊接头低踏病害严重 主要原因是厂焊接头在焊接时由于材料强度比母材低，在 列车的冲击力作用下被压踏，并造成接头吊板、道碴打白、 接头扣件松动等次生病害。再次是伤损钢轨更换导致铝热 焊接头、临时处理接头大量增加，接头的增加造成线路次 生病害的大量存在
(1)钢轨伤损病害 原因分析：
⑤车轮踏面对钢轨的 冲击摩擦，使其踏面形 成不均匀磨耗，从而使 列车进行蛇形运动，冲 击钢轨，助长磨耗的形 成。
二、原因分析及防治措施
(1)钢轨伤损病害 原因分析：
⑥我段小半径曲线使 用淬火轨，由于工艺原 因和轨面受力原因，造 成轨面剥离掉块。
二、原因分析及防治措施
(3)小半径曲线钢轨病害加速几
何尺寸变化和联结零件破损

原因分析：
从造成曲线病害的诸多因素分 析，运营条件和轨道结构属于客 观因素，在一定条件下不易改变。 造成小半径曲线病害的最直接因 素是机车车辆作用在小半径曲线 上的附加力。曲线状态好，附加 力小，对曲线的破坏就小；曲线 状态差，附加力大，对曲线的破 坏越大。因此，保持曲线良好的 状态，减少机车车辆作用在轨道 上的附加力，是延长曲线维修周 期、降低维修成本的关键。
二、原因分析及防治措施
(2)轨道几何尺寸易超限 原因分析： ①与曲线受力有着直接关系，当列车 在曲线地段运行时，产生的力十分复杂。 通过力的分析，可将列车作用于钢轨上 的力分为３个方向，即竖直方向、水平 横向以及水平纵向。垂直力即或作用于 钢轨上车轮的静压力（即分配到该车轮 上的车辆重量——轴重），列车通过轨 道不平顺地段以及不平顺车轮运行时会 产生附加力。在曲线地段还有因外轨超 高以及车架对车轮横向压力而引起的附 加垂直力。横向水平力主要指车轮对钢 轨的侧压力和曲线上的附加横向力。曲 线地段产生的横向水平力比较大。曲线 半径愈小，横向水平力愈大。曲线上产 生的离心力和因外轨超高使车辆倾斜而 产生的机车车辆重力分力有关。