浅析钢轨波形磨耗成因及防治

浅析钢轨波形磨耗成因及防治
摘要：钢轨是铁路的重要组成部分，其质量将影响铁路工程的应用,不仅对铁路
的寿命有直接影响，而且对铁路列车的安全产生影响。

本文就钢轨磨耗成因及预
防措施进行了研究。

关键词：钢轨波形磨耗；成因；影响因素；防治
前言
钢轨波形磨耗是线路上常见的钢轨病害之一。

钢轨波形磨耗会引起很高的轮
轨相互作用力，加速机车车辆和轨道各组成部分的损坏，以至影响列车安全。

随
着我国高速铁路的长期运营，钢轨波磨问题越来越受到重视。

1波磨的成因
钢轨波形磨耗是指钢轨顶面纵向规律性的起伏不平的磨耗现象。

钢轨波形磨
耗会增大轮轨振动和噪声，加大钢轨和轮对的荷载，能引起很大的轮轨附加动力，额外消耗牵引能源，加速轨面伤损和道床永久变形，增加维修养护费用，大大减
小其使用寿命，甚至会影响行车安全。

钢轨波磨按波长分为波纹形和波浪形两种。

波纹形磨耗的波长为30-60mm，波幅为0.1-0.4mm，这种轨顶周期性不平顺，多
发生在高速行车地段。

波浪形磨耗的波长为60-3000mm，波幅为2mm以下，主
要发生在低速重载铁路上。

钢轨的波形磨耗主要发生在道岔区段钢轨、曲线地段
钢轨、线路下沉地段的钢轨、难于经常维持道床捣固密实的钢轨、道床板结弹性
差的钢轨以及轨道结构受约束较多较复杂的钢轨。

1.1曲线区段波形磨耗产生原因
波形磨耗多出现在曲线地段，同时曲线半径越小，出现和发展的速率越快。

在曲线处轨道结构受到的作用力相对于直线路段是存在加成的，轮轨之间作用加大，波磨情况必然加剧。

轮对在曲线地段的振动表现为粘滑振动，在半径较小的
曲线地段，轮轨间蠕滑力接近饱和，轮轨间磨耗功发生剧烈波动,造成钢轨的不均
匀磨损或压溃。

列车通过时，由于载重的相对集中以及轨道不平顺、轨距、超高等,使轮对粘滑振动被激化 ,既定钢轨点的磨损或压溃不断发生重复和累加 ,逐步形
成钢轨波磨。

1.2道岔地段波形磨耗产生原因
道岔是机车车辆实现转线的重要线路设备，道岔结构复杂，钢轨形态变换、
轨距加宽、线路超高、轨底坡设置等情况较多，使道岔区段具有多变的轮轨关系，又因其平面设计条件有限，这就导致轮对粘滑振动加剧，钢轨与列车间的相互作
用相较于其他轨道更加复杂，钢轨磨耗情况更为严重。

1.3轨道条件不良地段波形磨耗产生原因
轨道条件不良区段轨下基础不能持久可靠地保持轨道的几何形位，不具有足
够的强度和一定的弹性用以缓和机车车辆的冲击作用，易引起轨道不平顺，轨道
不平顺能使粘滑振动被激化且归一化 ,通过车辆车速相等或相近时,车轮对既定轨
道点的作用能实现重复和累加，使钢轨上磨耗大和磨耗小的地方固定不变,促成了
波磨的形成和发展。

综上，轮轨系统在一定参数配合下，系统垂向振动、轮对弯曲振动和扭转振
动三种振动形式构成一循环自激振动系统。

轮对发生粘滑振动，轮轨间磨耗功发
生剧烈波动 ,造成钢轨的不均匀磨损或压溃。

当通过的列车车速和车型相对集中
以及轨道上存在不平顺时，轮对粘滑振动被激化和归一化，既定钢轨点磨损或压
溃发生重复和累加效应，逐步形成钢轨波磨。

波磨的形成和发展的原因基本上是
相同的。

钢轨波形磨耗生成原因比较复杂，它和钢轨材质与制造工艺、机车车辆
的构造与轴重、轮轨接触振动、轨顶金属塑性流动与表面疲劳以及小半径曲线的
黏着滑移效应等有关，但是其根本上来讲还是由于轮轨之间的相互作用，其他的
相关因素也必然是通过影响轮轨相互作用进而导致波磨产生的。

2钢轨波形磨耗的防治
针对钢轨波形磨耗，现阶段主要使用钢轨打磨进行预防和处置，以消除钢轨
病害，延长钢轨使用寿命。

2.1预备性打磨
预备性打磨主要用于新线路开通运行前对新钢轨进行打磨。

钢轨在轧制过程中，表面通常会形成一层脱碳层，深度在0.3mm左右，硬度较低，容易被车轮压溃形成伤损。

新钢轨表面还会有少量氧化铁皮和微观不平顺，在接触应力作用下
容易成为伤损源头。

预备性打磨可有效去除新钢轨表面脱碳层以及氧化铁皮，提
高钢轨平顺度，把钢轨伤损尽可能消除在萌牙状态。

2.2修理性打磨
修理性打磨也叫校正性打磨，是通过打磨控制和消除钢轨表面已产生的缺陷，如鱼鳞伤损、剥离掉块、轨头塌陷、塑性变形、波磨和侧磨等，对修复钢轨伤损，延长使用寿命起到积极的作用。

修理性打磨是在缺陷形成后再进行，磨削量较大，打磨深度一般在2mm以上，需要打磨车多次反复打磨，打磨效率低。

修理性打
磨周期较长，根据国外经验，在小半径曲线段，打磨周期约为0.4亿t通过总重，在直线和大半径曲线段，打磨周期约为0.8亿t通过总重。

2.3预防性打磨
预防性打磨是指根据线路条件和列车通行量，通过固定周期的打磨，将钢轨
轨头廓型维持在最佳轮轨接触几何形状，改善轮轨接触关系和动力学性能，降低
磨损，控制钢轨疲劳伤损的产生和发展。

预防性打磨通常在接触疲劳裂纹开始扩
展前将裂纹和塑性变形金属层打磨掉，以防止塑性变形发生累积，因此打磨量较小，深度通常为0.1-0.2mm，采用高效率打磨车1-2次打磨即可，打磨效率高。

由于预防性打磨具有维护性质，打磨必须定期进行，打磨周期短。

一般情况下，
小半径曲线段的打磨周期约为0.15亿t通过总重，直线段的打磨周期约为0.4亿
t通过总重。

实践表明，钢轨修理性打磨后应定期进行预防性打磨，可大幅提高
钢轨使用寿命。

结束语
钢轨波磨是铁路轨道比较常见的现象，其不仅会对轨道工程的质量造成不良
影响，而且会影响列车的行驶安全。

因此，对钢轨波磨原因进行分析，并且得到
了初步的解决措施，以改善轨道性能，延长其寿命。

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