重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨数值分析
对小半径曲线钢轨侧面磨耗的研究
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。
重载铁路小半径曲线轮轨磨耗影响因素与减磨措施分析
重载铁路小半径曲线轮轨磨耗影响因素与减磨措施分析作者：陈凯来源：《海峡科技与产业》 2018年第6期摘要：为了使重载列车在小半径曲线上行驶时更加平稳和安全，并且减小对车轮和钢轨的磨耗，通过应用动力学仿真软件对重载铁路车辆建立精密的轨道动力学仿真模型。
在仿真模型中通过对个别参数进行变化，从而引起一系列的相关参数的变化。
通过对参数的变化规律进行总结，研究不同轴重火车下曲线半径以及重载铁路曲线超高对轮轨磨耗的影响以及减磨措施。
关键词: 小半径曲线；重载铁路；轮轨磨耗；减磨措施中图分类号：U29 文献标识码：A包神铁路(包头至神东)是国家能源集团铁路网主要干线,也是我国西煤东运战略通道的重要组成部分,近年来,随着我国经济的发展和“一带一路”伟大战略的实施，我国的进出口贸易活动变得越来越频繁，这就对货物的运输能力提出了越来越高的要求。
而在各种不同的运输形式之中，重载铁路运输有着其得天独厚的优势，例如成本更低、运量更大等。
在这种背景条件下，重载铁路运输得到了大力地发展，但是在高速发展的过程中难免会遇到一些问题。
如为了能够运输更多的货物，车辆的轴重变得越来越大，车辆的长度也在不断加长，同时车辆的行驶速度也在不断地加快[1]。
在这种情况下，轮轨磨耗损坏的现象变得越来越频繁。
而且这些现象往往都发生在车辆通过小半径曲线时。
所以，在对曲线的各项参数进行设置时，除了要保证重载火车能够安全而平稳地通过曲线，还要尽可能地减小车轮和钢轨之间的磨耗。
为此，本文利用计算机软件对重载铁路车辆建立了精密的轨道动力学仿真模型，对重载列车通过小半径曲线时的各项参数进行了重点分析，为减小轮轨磨耗提供数据依据。
1 不同轴重火车下曲线半径对轮轨磨耗的影响及减磨措施分析应用计算机软件建立轨道动力学仿真模型，其具体参数见表1。
利用动力学仿真分析软件得到的数据，总结出了以下规律。
当车辆的轴重分别达到25t和30t时，车辆的所有动力学的数据会依次下降。
小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施
小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施小半径曲线的换轨周期，主要由上股钢轨的侧面磨耗和波形磨耗来控制。
我国铁路行业小半径曲线上的钢轨有98％是由于侧面磨耗超限而报废的。
对于小半径曲线上的钢轨而言，轮轨的磨耗和损伤十分严重，具体表现在曲线上股钢轨侧磨加剧，导致几何形状发生改变，有效截面减小，影响运营安全。
因此，必须在钢轨磨损达到一定限度时就更换钢轨，以保证列车的运营安全。
严重的钢轨侧面磨耗减少了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费大量的资金，而且还干扰运营任务的完成。
因此，延长钢轨使用寿命对解决轨道交通因钢轨磨耗而出现报废的问题具有积极意义。
1 曲线钢轨磨损机理钢轨磨耗主要有垂直磨耗、侧面磨耗、鞍型磨耗和波形磨耗（简称波磨）等。
其中影响最大的是钢轨的侧面磨耗和波形磨耗，下面就这两种磨耗机理进行简单阐述。
波磨机理波形磨耗是指钢轨使用后钢轨顶面出现的波形不均匀磨耗。
按其波长分为短波（波纹形磨耗）和长波（波浪形磨耗）两种。
据研究，钢轨波形磨损形成的充要条件是轮轨接触点上的法向力和切向力联合作用结果，使旧钢轨轨头内产生2～7mm深的塑性区，并且在纵向负蠕滑率作用下，塑性区向上向前产生碾压变形基础单波，同时踏面经过不均匀磨耗和压宽，由单波发展成多波，从而导致波形磨损的发生和发展。
在轮轨系统中，影响钢轨波磨形成的因素很多，大致分为两类：一是轮对的扭转粘滑振动的强度，它决定了是否会形成钢轨波磨；二是在车辆运行条件下，钢轨波磨是否会进一步发展，是加速还是减缓波磨的发展，则取决于轨道弹性和阻尼、机车车辆及其走形部构造特性、曲线半径、轮轨间粘着系数及轮轨蠕滑力特性曲线、轨道不平顺等因素(见图1)。
图１波磨示意图侧磨机理钢轨侧磨发生在小半径曲线的外股钢轨上，是目前曲线上伤损的主要类型之一。
列车在曲线上运行时，轮轨的摩擦与滑动是造成外轨侧磨的根本原因。
当机车车辆在直线轨道上运行时，一般轮轨间仅为一点接触，但列车通过小半径曲线时，外轮缘与外轨的轨距线相互贴靠，产生两点接触现象，并在该点上产生钢轨对车轮的导向力。
地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施
地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施作者：戴姝婷来源：《名城绘》2020年第12期摘要：本文研究的主要目的是在国家交通基础设施网络快速发展的背景下，明确地铁小半径曲线钢轨磨损病害的严重性与整治养护的必要性。
通过分析钢轨磨损区域，研究钢轨磨损因素，进而提出相应的整治措施，以提升国家轨道交通建设质量，进而推动国家基础设施完善，提高人民生活水平。
此次研究选用的是文献研究法，通过对相应文献的查找，为文章的分析提供一些理论基础。
关键词：地铁;小半径曲线;钢轨磨耗前言：地铁网络是为城市交通服务的交通网络，受到城市功能分区与原有地下建设工程的影响，在保障轨道交通的安全性减振设计的同时增加了钢轨的磨损压力，使得地铁小半径曲线钢轨的磨耗成为地铁钢轨病害的主要问题。
由于我国地铁建设工程起步晚，地铁轨道养护治理的经验与理论尚未形成，亟须总结现有问题并寻找解决方案。
因此，本文此次研究的内容和提出的策略对国家轨道交通现代化建设具有理论性意义，对完善城市基础设施、满足人民需要具有现实意义。
1地铁小半径曲线钢轨磨耗原因地铁钢轨为列车正常运行提供支撑与依托，作为城市交通网络的重要组成部分，地铁轨道铺设环境复杂、运营时间长、列车间隔时间短且在载客数量较为庞大的同时又具有时间差异性，因此在运营过程中，地铁钢轨的磨耗受到多方作用力与环境因素影响。
从物理力学角度来看，钢轨的损耗受到轨道半径的影响，越小的轨道半径将为地铁轮对与钢轨之间提供更大的活动空间。
另外钢轨的损耗也与钢轨自身的刚度有关，刚度越强的钢轨其结构形变空间与反弹空间就越小，在面对惯性加持的列车时，强大的冲击作用会造成钢轨磨耗，此外为了速度与降噪考虑所使用的低阻尼材料在复杂物理作用下会形成的钢轨波磨，也会造成钢轨磨耗。
从运营功能角度来看，钢轨的磨损与所承载列车的速度、间隔、载客量等功能因素相关。
地下轨道的专业性较强，基本不存在列车混跑的现象，这种长期专一的运营功能会加剧钢轨波磨与钢轨磨耗。
地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施
地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施摘要:本文结合研究背景及意义，对小半径曲线钢轨磨耗类型进行分析，提出了一些避免发生小半径曲线钢轨磨耗的若干建议供大家参考。
关键词:地铁小半径曲线；钢轨磨耗分析；整治措施在当今社会城市快速发展背下下，汽车也越来越多。
城市中出现了大量的交通堵塞现象，这对城市居民出行生活及城市经济发展带来了很大的冲击和影响。
为了解决目前我国大、中、小规模的交通问题，很多大城市都在大力发展轨道交通网，并对其进行了深入研究。
在整个地铁钢轨中，最易遭受磨耗破坏的是小半径曲线，列车通过其曲线钢轨时，列车通过其自身的巨大惯性作用，将对其形成强烈的撞击，从而导致钢轨变形，引起钢轨横向磨耗和波磨，如果不采取有效的处理方法。
一、研究背景及意义地铁项目以地下为主体，采用了隧道的构造方式，在运行的时候可以搭载更多的乘客，并且因为钢轨的特殊性，它在运行的时候具有很高的正确性，不会造成车流拥堵的情况。
目前，国内很多大城市都在大力发展着，把轨道交通的规划和建设与原来的地面公交系统相结合起来，可以让城市公交变得更为便捷，进而对城市的经济发展起到了积极的推动效果。
在城市轨道地铁建筑施工中，街道、居民楼等诸多原有建筑均会对工程产生不同程度影响，因此，在轨道布设上缺失不了精心的规划设计，无法实现如同地面铁路般的工程设计那样应用到大范围的轨道半径曲线，而是会出现大量的小半径的曲线。
除此之外，在进行地铁钢轨的设计和施工时，还必须要注意与其它的地面公共交通的有效对接，这对钢轨的设计也会产生一定的影响。
因此，在实际规范建设中，钢轨的设计要比地面的常规钢轨要大很多，而且，根据列车行驶的作用，在地铁项目的小半径曲线部位，更易产生强烈的摩擦，从而造成钢轨的损坏。
钢轨是牵引列车运行的主体，它不可避免地要承受着从车轮上传来的载荷，这就导致了车轮与钢轨之间的摩擦力，在这种持续的摩擦力下，钢轨表面会出现一些磨损。
二、小半径曲线钢轨磨耗类型分析（一）小半径曲线钢轨侧磨问题分析对于小半径曲线钢轨而言，最为常见的磨损问题则是侧磨问题，其产生原因是由于钢轨本身的原因。
小半径曲线钢轨磨耗原因分析及整治措施
小半径曲线钢轨磨耗原因分析及整治措施作者：李平辉来源：《中国科技博览》2016年第20期[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。
小半径曲线上股钢轨磨耗分析及防治
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒａ ａｙ ｅ ｈ ａ ａ ｓ ｓ ｏ ｐ ｅ ａ ｌ ｎ ｔｒ ｆ ｃ ａ ｉ ｓａ ｄ ｔ ｋ ｓ５ ｇ ｏ ａｌ ｏ ｘ ｍｐ ｅ ｔ ｓｒ ｃ ： ｈ ａ ｅ ｎ ｌ ｚ ｓ ｔ ｅｗｅ ｒｃ ｕ ｅ ｆ ｐ ｒｒ ｉ ｉ ｍｓｏ ｈ ｎｃ ｎ ａ ｅ ０ ｋ ｆ ｉ ｆ ｒｅ ａ ｌ ｏ ｕ ｅ ｍｅ ｒ ｃ ｃ ｌ ｔ ｈ ｏ ａ ｓｒ ｓ ｆｗ ｅ ｌｃ ｎ ａ ｔ ｏｎ ｓ ｏ ｒ ｖ ｎｉ ｎ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｈ ｖ ｅ ｎ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｌ ａ ｕ ａｅ ｔ ｅ ｌ ｃ ｌ ｔｅ ｓ ｏ ｈ ｅ ｏ ｔ ｃ ｉ ｔ．Ｓ ｍｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ａ ｕ ｅ ａ ｅ ｂ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｐ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ａ ｙ ｉ ｆＵｐｐ ｒ Ｒａ ｌＷ ｅ ｒ ｉ ｈ ｍ ａ ｌＲａ ｕｓ Ｃｕｒ ｅ ａ ｕ ｅ ｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｅ ｉ ａ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｌ ｄｉ ｖ ｎｄ Ｃｏ ｎｔ ｒ ａ ｕ ｅ
Ｑｉ ｉｏｉ ＪｎＸ ａ ｇ ａ ｌ ｉ ｉｎ Ｘ
２ １ 荷 载应 力 ．
直线地段 ， 理论 设计 轮轨 接触 点正 好落 在 轨 按
是不可避免 的 。尤其 是 在小半 径 曲线 上股 的钢 轨 ，
面 中部 ， 轨面 中部 虽然是 横 向弧 面 ， 但是 ， 由于弧 的
２ １ 年第 ２期 ０１
南钢 科技 与管理
５ ５
半径 较大 ， 并受轨 道弹性影 响 ， 轮轨接触 实 际上接近
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南钢 科技 与 管理
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小 半 径 曲线 上 股钢 轨 磨 耗 分析 及 防 治
城市轨道交通小半径曲线波磨整治探析
城市轨道交通小半径曲线波磨整治探析摘要：随着我国城市轨道交通建设的重载化、高速化发展，小半径曲线波磨问题日趋严重，不仅引发钢轨低塌、压溃等诸多设备病害，增加维修成本，还对列车行车安全造成威胁，必须予以及时、高效整治。
本文对钢轨波磨进行简要分析，并给出了一些城市轨道交通小半径曲线波磨整治建议，以期对同仁有所助益。
关键词：轨道线路；小半径曲线；波磨；波磨整治随着我国城市轨道交通的大规模提速，钢轨波磨问题日趋严重，尤其是小半径曲线地段，曲线半径越小，钢轨磨耗速率越快。
据不完全统计，当前我国小半径曲线轨道上近98%的钢轨因磨耗超限而报废，对行车安全带来严重影响。
基于此，对既有轨道线路尤其是小半径曲线线路的改造迫在眉睫，广大城市轨道交通工作者们应充分重视小半径曲线波磨整治，积极采取有效措施来较少曲线钢轨波磨，充分保障行车安全，延长设备使用寿命，降低维修工作量，节省经济成本。
一、钢轨波磨分析所谓钢轨波磨，通常认为是钢轨沿着纵向表面所出现的一种似波浪状的、周期性的不平顺现象。
钢轨波磨多发生于小半径曲线的下股钢轨上，波长具有很大的随机性。
结合实践经验和调查结果，不难发现，钢轨波磨易发现于下列轨道线路地段，如表一所示。
表1 钢轨波磨发生地段分析通常认为，小半径曲线波磨主要如下危害：①曲线钢轨波磨地段道床的上部荷载作用增大，道碴粉碎度加剧，容易出现道床脏污、板结、泛白以及翻浆冒泥等现象，道床的弹性、减振吸噪性变差，轨道的几何尺寸保持性较差，轨道线路的清筛周期变短，轨道日常保养工作量增大；②曲线钢轨波磨地段轨枕的上部受力不均匀，轨枕失效速率加快；③曲线钢轨波磨地段联结零件所受作用力增大，联结零件失效速率加快，增大维修成本。
二、某地铁波磨区段概述某地铁一期工程自2008年开通运营近十年，二期工程开通近三年，钢轨左右股工作边呈现出不同程度波磨。
不仅曲线区段，直线地段钢轨也发现波磨痕迹，致使列车经过时有明显震感。
某地铁钢轨波磨主要分布在小半径曲线轨道（半径在600米以下）、进出站直线地段、长大坡道直线地段、车速较高地段、减振类道床和扣件等地段。
重载铁路小半径曲线钢轨磨耗分析
重载铁路小半径曲线钢轨磨耗分析摘要本文通过对大准线曲线钢轨磨耗客观原因进行分析，结合具体情况，提出了重载铁路减少小半径曲线地段钢轨磨耗的一些具体办法。
关键词大准铁路；小半径曲线；磨耗大准铁路为I级干线单线电气化铁路，东起大同东站西至准格尔旗薛家湾站，是处于西煤东运北通道上的一条重要运煤专用铁路。
通过近几年的扩能改造施工，年通过总重120Mt，已达到重载铁路标准，沿线通过地段大多属于山区，小半径曲线较多。
随着近两年列车牵引质量和机车轴重不断增加，小半径曲线地段钢轨磨耗速率加大，大大增加了铁路的运输成本。
1 曲线长轨条更换现状自2006年大准线铺设无缝线路以来，全线共有60条曲线由于钢轨磨耗严重进行了更换，其中有59条是半径R≤600m曲线，占更换总数的98.3%；占全线小半径曲线（全线半径R≤600m曲线共87条）总数的67.8%。
其中，有4条曲线已进行两次更换，分别是K19+487—K20+097，半径500m，K24+370—K25+342，半径500m，K25+875—K26+634，半径400m，K78+790—K79+711，半径400m。
2 大准线曲线钢轨磨耗情况分析曲线钢轨磨耗是不可避免的，结合实际情况分别从以下几个方面对钢轨磨耗作出分析。
2.1曲线钢轨磨耗客观原因曲线是轨道结构强度中的薄弱环节，当列车运行进入曲线后，车体受机车牵引，随着贯性向前运行，轨道迫使车辆转弯，这样必然行成车轮冲击轨道，造成轨道变形，车轮和钢轨同时受到磨耗，当离心力和向心力不平衡时，更加剧钢轨的磨耗，导致曲线上股内侧圆弧段至顶面1/3处连续性鱼鳞剥落掉块，下股踏面中部连续麻点，并且发展扩大。
随着磨耗的日益加重，当钢轨状态不能满足列车运行要求时，则必须对曲线钢轨进行更换。
工务段对小半径曲线共先后更换63次，其中有62次是更换的曲线上股，再次证明了曲线上股是钢轨最易磨耗的部位。
2.2大准线曲线钢轨更换时间在更换过得59条小半径曲线中，其中2008年共更换16条，春季更换3条，秋季更换13条；2009年更换32条，春季更换16条，秋季更换15条（有1条是第二次更换）；2010年更换15条，春季更换12条，夏季更换3条（有3条是第二次更换）。
小半径曲线上股钢轨磨耗分析及防治
小半径曲线上股钢轨磨耗分析及防治随着社会的进步和发展，铁路运输企业发展的如火如荼，为我国的经济发展起到了重要的推动作用。
但是，在铁路发展的同时，也存在一些问题，其中，铁路运输过程中的小半径曲线上股钢轨磨耗现象给铁路运输的发展造成了不良的影响，甚至威胁到人们的生命安全，因此，文章就针对这个问题，对铁路上的小半径曲线上股钢轨磨耗问题进行重点分析，并结合存在的问题，积极寻找防治之策，以促进铁路运输业的健康运行。
标签：铁路；小半径曲线；上股钢轨；磨耗；对策近年来，随着经济的发展，铁路运输业获得了较快的发展，在发展的过程中，依然存在小半径曲线上股钢轨磨耗的现象，该问题的存在，不仅使轨道的交通安全性受到影响，也使轨道的使用寿命减少，从而使铁路运输管理部门投入大量的资金，造成金属的耗费，增加了成本，阻碍铁路运输业的快速发展，因此，文章分析小半径上股钢轨磨损的原因，并提出相应的防治对策，以提高钢轨的使用寿命。
1 钢轨磨耗1.1 基本情况随着铁路建设规模的不断扩大，铁路上的小半径曲线钢轨磨损现象就逐渐显现出来。
现以图珲线三级铁路为例，图珲线线路长度为56公里，曲线多、56公里内有55条，坡度大，山区小半径曲线350米的有6条；运量大、年货运量可达300万吨以上。
近年来，随着铁路轴重的不断增大和运量不断增加，小半径曲线上股钢轨磨耗现象也越来越严重。
对于铁路线路而言，钢轨是其直接承受来自冲击和车轮荷载的重要构件，经常受到轮轨的共同作用，因此，磨耗的产生也是难以避免的。
其中，小半径曲线钢轨受到各种轮轨应力的作用，更容易造成磨耗问题，钢规磨耗不仅仅是钢轨受损的表面现象，往往带来更为实质的问题，经常受轮轨作用的影响，使钢轨表面的材料出现压溃裂纹，随着时间的推移和轮轨的不断作用，使得压溃裂纹互相贯通，从而和钢轨的表面产生剥离现象，渐渐的被车轮磨掉，这也可称为一个磨耗周期，在此基础上，下一轮周期的压溃裂纹又开始出现，如此接连下去，就会造成钢轨的不合格，进而不得不进行下线处理。
地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律阐述
地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律阐述摘要：地铁轨道磨损造成的轨道使用寿命降低是地铁运行的重要问题，本文主要分析了地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律的研究背景和研究意义，然后阐述了研究方法，最后总结了现场实验和仿真分析的研究结果。
关键词：地铁轨道；小半径曲线；钢轨侧磨一、地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律的研究背景和意义随着城市经济的不断发展，城市交通线路规划受到了一定限制，目前小半径曲线在我国线路规划中逐渐广泛，而列车在半径曲线中行驶，其钢轨受牵引力的影响会受到一定的磨损，从而减少了钢轨和轮对的使用寿命，使得地铁运营成本增加，一些城市的地铁因钢轨磨损而导致其使用寿命大大缩短，所以研究地铁轨道半径曲线钢轨侧磨规律对于延长地铁轨道使用寿命，增加地铁运营经济效益具有重要意义。
目前由于机动车辆数目不断增多，城市交通压力过大，堵塞成为交通方面的一大问题，交通拥堵为居民生活工作带来了极大的不便，所以轨道交通的规划和建设成为缓解城市交通压力的重要方式，通过加强地下空间的应用，构建合理的地下轨道交通体系，使人们工作生活出行更加便捷。
由于地铁轨道交通一般在地下空间以隧道的形式出现，能够同时承载多个乘客，并且准时性，便捷性都比较高，地铁轨道逐渐成为我国应用较为广泛的交通方式，在我国公共交通体系中占据重要的位置，不仅使人们的生活，工作更加方便，还促进了城市发展。
但是由于在地铁轨道规划中需要考虑到原有建筑以及街道等因素，还要考虑地铁轨道与其他公共交通的衔接，所以其路线规划受到一定的限制，需要设计较多的小半径曲线，而列车在小半径曲线中行驶，难免会造成钢轨的摩擦，从而降低钢轨的使用寿命。
钢轨是地铁顺利运行，不可缺少的结构，也是引导列车运动，承载列车重量的关键部位，列车在小半径曲线中行驶，在牵引力的作用下会使车轮与钢轨产生摩擦，从而导致钢轨侧磨影响钢轨的使用寿命。
同时由于地铁轨道每一站之间的距离较短，行驶时间也较短，在运行过程中，地铁轨道需要频繁启动和停止，从而加剧了钢轨与车轮之间的摩擦，种种因素都会导致钢轨磨损严重，从而使钢轨使用寿命缩短，同时会降低钢轨与车轮之间的匹配度，影响地铁列车运行的安全性和稳定性，甚至会造成地铁列车的其他部位受到影响，所以要针对地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律，定期对地铁钢轨进行更换和维修，尽可能降低地铁的运营成本，确保地铁的运行安全。
地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施
地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施摘要：地铁是我国交通运输体系非常重要的组成部分。
地铁小半径钢轨磨耗问题对地铁正常运行带来的影响较大，分析地铁小半径曲线钢轨磨耗产生的原因，制定合理化的整治措施，可以有效减轻地铁小半径曲线钢轨磨耗，对于确保地铁线路正常运行具有重要意义。
以下就是本文对地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施的有关分析，希望对该方面研究有一定帮助。
关键词：地铁；钢轨；小半径曲线；磨耗分析；整治措施小半径曲线钢轨磨耗是地铁运行较为常见的问题。
地铁中采用的大量钢轨结构可以起到减振的目的。
但是大量减振型轨道结构的使用也导致钢轨出现了一系列的问题，其中以毛钢轨磨耗最为常见。
针对地铁小半径曲线钢轨磨耗问题制定合理化的防范措施非常必要。
1地铁小半径曲线钢轨磨耗原因分析1.1线路条件影响线路条件是导致地铁小半径曲线钢轨磨耗的原因之一。
曲线半径与轮轨间滑动几率成反比关系，在曲线半径越小的情况下，轮轨间滑动几率越大，此时钢轨磨耗程度越严重。
而降低轨道竖向和横向刚度，则可以增加轨道结构弹性，对于减轻列车对轨道带来的冲击作用较大，从而减轻钢轨侧磨问题。
轨道在低阻尼的情况下钢轨波磨问题较为严重。
1.2走行部构造影响导致钢轨波磨和继续发展的因素主要包括以下几点，分别是轮对轴和一系滩簧的刚度、轮缘摩擦系数较小且轴重过大会加剧波磨严重程度。
1.3运营条件影响列车车型不一样其对应的走行部性能也不一样，列车在混跑情况下波磨不易发生，但是钢轨波磨发生率却增加。
曲线区段，在行驶列车数量明显增多的情况下，该区段钢轨出现波磨的几率会更高[1-2]。
2地铁小半径曲线钢轨磨耗类型分析2.1侧磨问题线路自身如果出现问题会引起侧磨现象。
列车行驶在直线段和曲线段钢轨会与地铁车轮产生滑动，曲线段可以减小列车的行驶速度，此时钢轨在曲线段一样的牵引力下受到的作用力会更大，加大了钢轨和列车之间的磨损，磨损程度进一步加深会缩短钢轨使用寿命。
2.2波磨问题道床刚度与钢轨波磨问题的发生密切相关，道床刚度对列车和轨道之间产生的振动密切相关。
重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨弹塑性演化特征分析
第 54 卷第 8 期2023 年 8 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.8Aug. 2023重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨弹塑性演化特征分析金锋1, 2，肖宏1, 2，王连俊1, 2，姜子清3，杨冀超4(1. 北京交通大学 土木建筑工程学院，北京，100044；2. 北京交通大学 轨道工程北京市重点实验室，北京，100044；3. 中国铁道科学研究院集团有限公司 铁道建筑研究所，北京，100081；4. 中国铁路北京局集团有限公司高铁工务段，北京，100038)摘要：针对重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨严重的问题，通过建立基于semi-Hertzian 轮轨接触算法的小半径曲线地段敞车动力学模型与三维钢轨弹塑性循环加载模型，分析重载塑流型波磨演化过程中波谷、波峰区域塑性行为特征，并对比和分析外轨超高、曲线半径等线路要素对波磨发展的影响。
研究结果表明：钢轨表面在轮轨循环荷载作用下将迅速达到安定状态，且在安定状态下波磨波谷的塑性累积变形比波峰的塑性累积变形大，波磨轨波峰、波谷的塑性累积特征的差异促进了钢轨波磨病害的进一步发展；在不同的曲线半径条件下，波磨波谷区域塑性累积沿深度方向差异明显，当曲线半径较小时，最大累积塑性应变出现在钢轨表面；当曲线半径较大时，钢轨表面塑性特征不显著，最大塑性累积点出现在轨面下2~3 mm 处；较小的曲线半径与线路过超高对钢轨波磨病害的发展具有显著的促进作用，因此，在线路设计过程中，应尽量避免选择小于500 m 的曲线半径；而对于既有线而言，线路过超高将促使波磨病害的进一步发展，在运营过程中应保证车辆运营速度。
关键词：重载铁路；钢轨波磨；塑性变形中图分类号：U216.9 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）08-3358-12Analysis on elastoplastic evolution characteristics of railcorrugation in small radius section of heavy-haul railwayJIN Feng 1, 2, XIAO Hong 1, 2, WANG Lianjun 1, 2, JIANG Ziqing 3, YANG Jichao 4(1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;2. Beijing Key Laboratory of Track Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;收稿日期： 2022 −10 −17； 修回日期： 2022 −11 −20基金项目(Foundation item)：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2022JBXT010)；北京市自然科学基金−丰台轨道交通前沿研究联合基金资助项目(L211006) (Project(2022JBXT010) supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities; Project(L211006) supported by the Joint Funds of Beijing Municipal Natural Science Foundation and Fengtai Rail Transit Frontier Research)通信作者：肖宏，博士，教授，从事轨道结构研究；E-mail ：**************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.08.036引用格式： 金锋, 肖宏, 王连俊, 等. 重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨弹塑性演化特征分析[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(8): 3358−3369.Citation: JIN Feng, XIAO Hong, WANG Lianjun, et al. Analysis on elastoplastic evolution characteristics of rail corrugation in small radius section of heavy-haul railway[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(8): 3358−3369.第 8 期金锋，等：重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨弹塑性演化特征分析3. Railway Engineering Research Institute, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited,Beijing 100081, China;4. Track Maintenance Section, China Railway Beijing Group Co. Ltd., Beijing 100038, China)Abstract:As the serious condition of rail corrugation in the small radius curve of the heavy-haul railway, the dynamics model of wagons and the elastic-plastic cyclic loading model of the small radius curve based on semi-Hertzian wheel-rail contact algorithm were established, and the plastic behavior characteristics of trough and crest region were revealed in the evolution process of heavy-haul corrugation. The influences of rail cants and curve radius on the development of rail corrugation were compared and analyzed. The results show that the rail surface material will reach a stable state with the action of wheel/rail load, and the plastic accumulation deformation of the trough area of rail corrugation is larger than that of the crest region. The difference in the plastic accumulation characteristics of the troughs and crests promotes the further development of rail corrugation. With different curve radii, the plastic accumulation in the corrugation through varies obviously along the direction of depth. When the curve radius is small, the maximum plastic accumulation occurs on the rail surface, and the maximum plastic accumulation point appears within the range of 2−3 mm below the rail surface while the curve radius is larger.Small curve radius and superelevation excess have an obvious promoting effect on the development of rail corrugation disease. In the process of the track design, a curve radius less than 500 m should be avoided as far as possible. For the operating line, the excessive superelevation will promote the further development of corrugation disease, so the vehicle operating speed should be maintained in the operation process.Key words: heavy-haul railway; rail corrugation; plastic deformation钢轨波浪形磨损是长期以来困扰铁路行业的难题，其发生、发展过程涉及车辆、轨道结构、钢轨材质等多个因素，形成及发展机理复杂，诸多学者从自激振动、材料磨损、耦合动力作用等多个方面开展了系列研究[1−4]，获得了一系列阶段性重要成果，然而，目前尚无法完全避免波磨病害，其依然在部分线路上作为主要的病害类型，严重影响着钢轨使用寿命。
铁路小曲线半径钢轨侧面磨耗的改善
铁路小曲线半径钢轨侧面磨耗的改善1 背景介绍随着安钢千万吨钢铁产能的形成，厂区内铁路运输量呈几何数的增长，特别是上、下工序间物流倒运尤为明显，原本不明显的曲线地段钢轨侧面磨耗突然变得明显，特别是曲线半径在200m及以下的地段。
以下表1、表2分别为2011、2012年调查、测量的钢19线（曲线半径为187米）钢轨侧面磨耗数据：从表1、表2中可以看出该铁路线的钢轨侧面磨耗比较接近国家铁路技术规程中钢轨重伤标准（60kg/m钢轨，侧面磨耗19mm），存在铁路运输安全隐患。
2 曲线地段钢轨侧面磨耗分析结合轨道几何分析，当机车车辆通过曲线地段时，会产生向外侧的离心力，其大小与机车车辆轴重、速度、曲线半径，曲线维护质量等相关，同时轮轨间产生纵向滑动、横向滑动和横向积压，引起钢轨侧面磨耗。
结合目前安钢厂区内铁路运输实际条件分析，机车轴重相对固定，一般轴重为23-25吨（GK系列内燃机车），同时机车及厂内铁路运输车辆受厂内各方面如安全运输、视线了望等条件限制，其运行速度相对较低，一般平均速度为10-15km/h，则其他主要影响因素为：（1）曲线超高，结合轨道几何形位分析，超高不合适如较低的曲线超高会导致外侧钢轨承受偏载及较大横向离心力。
（2）轨道结构刚度，目前安钢厂区内铁路曲线地段一般均采用传统的木枕、常规铁垫板的轨道结构，其结构刚度不大或者说不能满足实际要求，在实际运输过程中容易产生铁路轨距位移变大隐患。
（3）维修保养不到位，受目前维修人员配备影响，部分铁路曲线地段的维修周期不能满足实际需求，存在维修不到位情况，致使其容易产生曲线不圆顺、方向不良、线路下沉等病害。
（4）车辆载重加大，安钢厂区用于钢（坯）材运输的铁路平板车载重多为100吨级，冶金铁水车载重则为220吨左右（轴重为40吨左右）。
3 采取措施从2012年4月开始，安钢运输部结合上述铁路线路曲线地段钢轨磨耗情况，采取以下措施予以改善：（1）根据《线路维修规则》《冶金技规》要求，更换侧面磨损严重的钢轨及伤损枕木，以保障铁路运输安全。
重载铁路小半径曲线钢轨磨耗分析
１ ２曲线 铜轨 侧 面磨耗 情 况
为 真 实掌 握小 半径 曲线钢 轨侧 面磨 耗 的情 况 ， 该 工 队 对各 个 曲线 定 点 定
时 观测 ，在 ２ ０ １ ２ 年 组织 对 Ｋ ５ ８ ｋ ｍ ＋ ９ ４ ０ ． ６ ２ ｍ －Ｋ ６ ０ ｋ ｍ＋ ４ ３ ４ ． ４ ７ ｍ（ Ｒ＝５ ０ ０ ｍ ）段 ；
期缩 短 ， 大大 增加 了铁 路 的运 输成 本 。
之减 小 。转 向架通 过 线 时 的各 种位 置 （ 如图） 。
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最 大偏斜 位 自由位 最 大外移位 ２ ． ３ 轮 轨接 触 状 态与轮 轨磨 耗 的关 系
我 国机 车 ４ 辆走 行部 是 按照 传统 强 迫导 向理 论 设计 的 ， 在机 年车 辆通 过
即导 向 力与 冲角 的乘 积越 大 ， 钢 轨侧 磨 就越 严 重 、
２ ４轮轨 冲 角 与轮轨 磨耗 的 关 系
计２ １ ． ６ ３ ８ ｋ ｍ， 占线路４ ５ ． ０ ８ ％。其中Ｒ： ５ ０ ０ ｍ为１ ７ 条； Ｒ ＝ ６ ０ ０ ｍ为９ 条； Ｒ ＝ ８ ０ ０ ｍ 为１
Ｋ ６ １ ｋ ｍ＋ ３ ４ ８ ． ８ ５ ｍ －Ｋ ６ ２ ｋ ｍ＋ ０ ７ ７ ． ４ ３ ｍ （ Ｒ＝５ ０ ０ ｍ） 段 两条 小 半 径 曲 线 的钢 轨 侧 面 磨 耗进 行 重点 观测 ， 具体 磨耗 情 况见 表 ｌ （ ７ ５ ｋ ｍ ／ ｍ 钢 轨无 缝 线路 ） 。
曲线侧磨观察记录表 通过 曲线 观测 日 期 月平 序 起点里程 终点里程 曲线长及 坡度 超高 平均速度 号 半径 （ １ 月 ２月 ３ 月 ４ 月 ５月 均磨
地铁小半径曲线钢轨减磨技术研究
地铁小半径曲线钢轨减磨技术研究摘要：地铁作为城市运输的基础设施，在满足安全、降低振动要求的前提下，轨道的磨损压力增大，导致小半径曲线轨道的磨损问题日益突出。
在没有对钢轨采取有效的预防措施的情况下，地铁的运行会导致轨道的内轨和外轨产生偏载，从而进一步加剧了钢轨的磨损，在地铁的运行过程中还会产生振动，当钢轨的磨损太过严重时，就会导致地铁在运行中产生安全问题。
基于此，本文就地铁小半径曲线钢轨减磨技术进行了研究分析。
关键词：小半径曲线；钢轨；减磨技术引言：轨道磨耗严重直接关系到地铁运营的安全性，在整个地铁线路中，小半径曲线是最容易发生磨耗的部位。
这是由于地铁在经过小半径曲线段时，将会进行转向运动，高速运行的地铁的惯性非常大，将会对小半径曲线段的轨道造成强烈的冲击，导致钢轨容易变形，进而导致钢轨发生侧磨和波磨。
长期未对其进行有效处理，将会严重影响行车安全。
一、钢轨磨损的分类（一）钢轨的垂直磨损在小半径的曲线中，因曲线的外径大于内径，轮轨必须在曲线上打滑，从而引起曲线的纵向磨耗。
在曲线上，要使曲线的纵向磨耗降到最低，需要对曲线半径进行严格的设计[1]。
（二）钢轨的侧面磨损在列车行驶过程中，因曲线内、外的间距差异，常导致曲线边的轨面磨耗，特别是外侧轨面磨耗。
在行驶过程中，轮缘对外轨的压力较大，轮轨摩擦较大。
（三）钢轨的波浪型磨损在列车运行过程中，由于车轮的扭转共振，在车轮与轨道间产生了一种交变的纵向作用力，从而引起车轮与轨道间的纵向滑动，并引起波磨。
轨道的波磨也与轨道的小半径曲率和车轮与轨道之间的粘附状况密切相关。
其基本原理是：在小半径曲线轨道上，因撞击角度的改变，导致轮轨的纵剪应力大于轮轨，两条轮轨间发生纵向滑动，在纵向滑动过程中累积的能量得到释放，从而降低了轮轨的磨耗，并形成纵向滑动波峰。
在反复滑动的情况下，轨道表面将出现波磨[2]。
二、小半径曲线钢轨磨耗原因解析在地铁的运营中，小半径曲线钢轨的磨损的严重程度与钢轨的质量、钢轨的材质和地铁的维护保养工作等因素有很大的联系，还与地铁的行驶状况、冲击力等情况有很大的联系，因此，对小半径曲线钢轨的磨损分析应该从多个角度展开，将小半径曲线钢轨的磨耗问题划分为两种，一种是侧磨，另一种是波磨。
铁路轨道小半径曲线钢轨磨耗分析防治措施
3陈海林贵阳市城市轨道集团有限公司运营分公司550018摘要：铁路线路设备是铁路列车运行的基础，经常保持线路设备完整和质量均衡，才能使列车以规定速度安全、平稳和不间断地运行。
由于受到地形、特殊地物的影响，采用半径小于300米的曲线来绕避障碍，这类曲线在日常工作中称为小半径曲线。
随着运运输量快速增长，加之机车类型的更新，使钢轨的磨耗迅速增快，尤其是在小半径曲线地段钢轨磨耗尤为严重。
严重的钢轨磨耗削弱了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，对运行安全带来很大威胁。
因此如何减缓小半径曲线钢轨磨耗，延长钢轨与轮对的使用寿命成为技术革新和研修的方向。
关键词：小半径曲线；钢轨磨耗；原因分析；措施1曲线钢轨磨耗增快发展原因分析1.1小半径曲线超高设置不当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。
超高过大，列车的重载偏载于内股钢轨，显然对内股钢轨的磨耗加大，同时对外股钢轨的磨耗也不利，因为内外股钢轨的长度不等，在车轮箍导向车轮轮缘向外股行走时，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，这部分差数只有靠外轮沿纵向滑动或内轮向后滑动或打空转来调整，这就导致外轨的磨耗。
如果超高过小，离心力显然得不到平衡，势必也增大横向力，也同样导致曲线外股钢轨的磨耗。
1.2轨底坡坡度较小在曲线轨道上，外股长、内股短，只有轮对外轮的滚动半径大于内轮的滚动半径时，转向架才有良好的通过曲线性能，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，车轮踏面接触位置内移，滚动半径增大，内外轮滚动半径差减少，滑动摩擦距离增大，从而加剧曲线外股钢轨的磨耗。
1.3轨道轨面几何尺寸偏差超限轨距超限，千分率递减不好，正矢偏差超限，由于扣件扭力不良，扣板离缝、松动，锚钉个别缺失，拉杆松动、脱落、失效，轨底大胶垫厚薄不均，焊缝打磨不顺等原因，易造成轨距不良而引发列车冲击力增大，加剧上股钢轨磨耗。
重载铁路小半径曲线力学分析及维护保养浅析
重载铁路小半径曲线力学分析及维护保养浅析重载铁路具有运量大、轴重大、密度高、载荷作用时间长等主要特点，并且列车本身加上货物的重力对轨道结构的冲击作用力相当大，容易导致轨道部件的破损以及加速钢轨的破坏，降低了行车安全性。
曲线轨道作为线路的重要组成部分，由于其转向角和超高的存在，使得列车通过时对轨道的受力状况发生了变化，造成机车车辆的晃动、轨道磨耗等加剧，导致了列车不安全因素增大。
对于重载铁路中常见的小半径曲线轨道而言，上述情况更为明显和突出。
由此，本文对重载铁路的小半径曲线轨道的受力情况进行分析，并且提出了相应的维护保养措施，意在为重载铁路的发展提供相应的帮助，进而提高列车行驶的安全性能，使得可以有效地保障人们出行的安全以及货物运输顺利进行。
1 小半径曲线轨道的受力分析轨道的受力情况与小半径曲线轨道病害的产生有着直接的关系。
当列车进入小半径曲线行驶轨道行驶时，由于惯性力和牵引力的作用，使得轨道迫使车体进行转向，并且车体也将沿曲线轨道切线方向向前行驶，其受力情况较直线段线路变得复杂化。
根据公式h=11.8v2/R及列车受力情况进行分析，可以大体将列车作用在轨道上的力分为三个方向，分别是水平纵向、水平横向以及竖直方向。
（1）水平纵向作用力。
纵向水平力的产生是由于温度和轨道爬行的共同作用，在小半径曲线轨道地段，轨道上还存在着滑动及滚动摩擦力。
（2）水平横向作用力。
曲线轨道上的附加横向力以及车轮对钢轨的侧压力都属于水平横向作用力。
车轮在钢轨上横向滑动是产生的摩擦力与轮缘对轨头的压力共同组成附加横向作用力，这些横向力的大小取决于运行速度、曲线半径、列车重量、轨底坡以及曲线超高等。
在小半径曲线中，曲线外侧钢轨内侧面受力最大，因此磨耗速度快，更换频率高。
（3）竖直方向作用力。
列车在轨道上正常行驶时，车轮对钢轨所在的竖直方向的轴重被称为竖直方向作用力，当列车产生不平顺车轮运行情况以及通过不平顺路段时，会产生相应的附加力。
小半径曲线段钢轨短波波磨的影响因素分析
小半径曲线段钢轨短波波磨的影响因素分析任彤;王安斌;王志强;王金朝;徐宁【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2018(38)6【摘要】钢轨短波波磨主要出现在地铁小半径曲线路段上,波长范围一般为20 mm～100 mm,是铁路行业面临的一个比较普遍的问题.通过锤击法对某地铁曲线段线路的G J-32扣件、先锋扣件与科隆蛋扣件进行了垂向、横向频率响应特性测试,同时利用CAT波磨测试仪测试曲线段的波磨,对小半径曲线段钢轨短波波磨进行研究.通过现场调查和测试得出如下结论:先锋扣件轨道结构形式下钢轨的横向551 Hz“pinned-pinned”共振频率是导致小半径曲线段钢轨出现波长为20 mm左右的短波波磨的一个重要原因;不同扣件结构形式下钢轨的垂向弯曲共振不是小半径曲线段钢轨出现波磨的主要原因.【总页数】5页(P105-108,112)【作者】任彤;王安斌;王志强;王金朝;徐宁【作者单位】中船重工集团有限公司第七二五研究所,洛阳双瑞橡塑科技有限公司,河南洛阳471023;中船重工集团有限公司第七二五研究所,洛阳双瑞橡塑科技有限公司,河南洛阳471023;中船重工集团有限公司第七二五研究所,洛阳双瑞橡塑科技有限公司,河南洛阳471023;中船重工集团有限公司第七二五研究所,洛阳双瑞橡塑科技有限公司,河南洛阳471023;中船重工集团有限公司第七二五研究所,洛阳双瑞橡塑科技有限公司,河南洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】U239.5【相关文献】1.地铁小半径曲线段新型护轨的钢轨振动及磨耗研究 [J], 高晓刚;王安斌2.地铁小半径曲线钢轨波磨影响因素分析 [J], 王洪刚;肖宏;彭华3.地铁小半径曲线段钢弹簧浮置板轨道的钢轨波磨研究 [J], 李响;任尊松;徐宁4.车轮镟修踏面对地铁小半径曲线段外轨侧磨发展影响的仿真分析 [J], 刘杨煜;王少锋;刘林芽5.地铁小半径曲线段钢轨磨耗分布发展特性分析 [J], 雷震宇;王志强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施
地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施发布时间：2023-01-04T02:48:51.330Z 来源：《新型城镇化》2022年23期作者：淡亚楠[导读] 在现代化城市的发展进程中，人们对于公共交通出行的要求在不断的提高，特别是在当前城市建设的交通运输压力不断增加的过程中，加强轨道交通的建设就显得非常重要的。
地铁具有自身的一些优势，对于上班族来说是非常重要的出行交通工具。
苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司江苏苏州 215200摘要：在当前交通运输系统日益发达的现阶段，城市轨道交通成为了人们出行的重要交通工具，地铁的发展建设就显得尤其重要，也是现代化城市建设发展重要的标志。
因此，对于地铁小半径曲线钢轨磨耗病害的严重性以及整治措施的研究非常重要，这对于当前城市轨道交通也是非常重要的课题。
地铁在运行的过程中，列车受离心力影响会对曲线钢轨有一定的磨耗，加强维修和养护是必不可少的，只有不断的提高地铁小半径曲线钢轨的维修和养护质量，才能更好的提高轨道线路状态，保障城市轨道交通列车安全平稳不间断的运行。
关键词：地铁；交通运输；措施；养护引言在现代化城市的发展进程中，人们对于公共交通出行的要求在不断的提高，特别是在当前城市建设的交通运输压力不断增加的过程中，加强轨道交通的建设就显得非常重要的。
地铁具有自身的一些优势，对于上班族来说是非常重要的出行交通工具。
但是，地铁小半径曲线钢轨在长时间的运行过程中，会产生一定的磨耗，对地铁的安全运行是有一定影响的。
但是在现阶段，我国地铁建设起步较晚，对于地铁系统的养护还有一定的局限性，因此，针对地铁小半径曲线钢轨磨耗的检修和养护整治还需要结合现代化的科学技术不断加强研究，这是对完善我国城市交通运输系统建设最重要的一项课题。
1 地铁小半径曲线钢轨磨耗概述及原因分析在城市交通运输系统中，地铁具有准时准点、便捷、不堵车等优势，对于上班族来说是非常重要的交通出行工具。
在地铁运行中，轨道线路是列车安全稳定运行的重要基础，也是整个城市轨道交通系统的不可缺少的一部分，地铁轨道的铺设工程是具有一定的难度和复杂性的，在运行中又具有运行时间长、列车间隔时间短、同时载客量又比较大的一些特点。
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Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2019, 8(3), 759-771Published Online May 2019 in Hans. /journal/hjcehttps:///10.12677/hjce.2019.83089Numerical Analysis of Rail Corrugation inSmall Radius Curve Section of Heavy HaulRailwayJia HeShenshuo Railway Branch, China Energy Company Ltd., Yulin ShaanxiReceived: May 5th, 2019; accepted: May 20th, 2019; published: May 27th, 2019AbstractIn the field of heavy haul railways, with the increase of the speed and the axle load, the wheel-rail force of the heavy haul railway curve section has also increased significantly, which has led to the deepening of the rail corrugation of the heavy haul railway curve section and directly also has af-fected the normal service of the line. This makes the Chinese government invest a lot of manpower and resources in the maintenance and repair of the rail every year. In this paper, the current situ-ation of rail corrugation in the small radius curve section of Shenshuo heavy haul railway is com-bined with the dynamic simulation software SIMPACK to establish the following vehicle-track coupling model of small radius curve, and the mechanism and influencing factors of rail corruga-tion are analyzed. The study believes that when the train passes the small radius curve, the lateral natural vibration frequency of the wheel pair is close to or integral with the orbital vibration fre-quency, which is the main reason for the formation of the rail corrugation. Moreover, the curve radius and the running speed have a great influence on the rail corrugation.KeywordsHeavy Haul Railway, Small Radius Curve, Rail Corrugation, Wheel-Rail Force, Curve Parameter重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨数值分析贺佳国家能源投资集团有限责任公司神朔铁路分公司，陕西榆林收稿日期：2019年5月5日；录用日期：2019年5月20日；发布日期：2019年5月27日贺佳摘 要在重载铁路领域，随着列车行车速度以及轴重的增大，重载铁路曲线地段的轮轨作用力也有明显增加，导致重载铁路曲线段钢轨波磨的程度加深，直接影响了线路的正常服役。
这使得每年我国铁路部门都在钢轨的养护维修方面投入大量的人力物力。
本文结合神朔重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨现状，采用动力学仿真软件SIMPACK 建立小半径曲线下列车–轨道耦合模型，对钢轨波磨的产生机理及影响因素进行了分析。
研究认为，当列车通过小半径曲线时，轮对的横向自振频率接近或成轨道振动频率的整数倍，是形成钢轨波磨的主要原因；且曲线半径和运行速度对钢轨波磨影响较大。
关键词重载铁路，小半径曲线，波磨，轮轨作用力，曲线参数Copyright © 2019 by author and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言神朔铁路承担着我国西煤东运的任务，线路自然环境恶劣，地形地貌复杂，而且小半径曲线众多。
近年来，随着列车轴重的增大以及行车密度的提高[1]，钢轨结构的损伤程度进一步加深，尤其是钢轨波磨问题变得日益严重，特别是在小半径曲线地段，钢轨波磨不仅出现早，而且发展快。
此外，由波磨引起的钢轨磨耗、联接零件断裂失效、道床翻白等病害也急剧增加，从而导致打磨次数、更换钢轨量、更换失效零配件量都逐渐增大，这些不仅增加了铁路相关部门的养护维修工作量，也严重影响了铁路的经济效益和运营安全。
因此，为确保铁路的安全运营、延长钢轨使用寿命、减小轨道养护维修，开展神朔重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨方面的研究分析就变得非常必要。
由于钢轨波磨产生机理的复杂性，多年以来行业内也没有形成统一的波磨分类标准。
其中最具有代表性的是Zarembski 和Grassie 综合考虑固定波长机理和损伤机理[2]提出的六种类型的波磨分类方法，其具体内容如表1所示，他们认为各类型波磨形成机理不同，应分别予以研究。
Table 1. Rail corrugation classification 表1. 钢轨波磨分类类型 波长(mm) 波长确定机理 损伤机理 重载波磨 200~300 P 2力共振 波谷塑性变形 轻轨波磨 500~1500 P 2力共振 塑性弯曲 轨枕震动 45~60 51~75 轨枕共振 轮对弯曲共振 波谷侧面磨耗 波峰塑性变形 接触疲劳150~450 P 2力共振 滚动接触疲劳车轮压痕 50 200 150~450 轮对扭转共振 波峰垂向冲击力 例如P 2力波谷纵向振动磨损波纹磨耗 25~80未知波谷纵向滑动磨损贺佳重载铁路钢轨波磨作为一种长时间存在的病害，始终困扰着铁路相关部门。
基于上述研究现状，本文将主要采用SIMPACK多体动力学软件建立C80运煤敞车的精细化模型，对重载铁路小半径曲线地段钢轨波磨的产生原因和影响因素进行数值分析，为明确神朔重载铁路波磨产生机理及提出整治措施提供理论依据。
2. 重载货物列车-轨道耦合模型的建立重载货物列车是一个复杂的多自由度系统，由很多功能各异的部件组成，这些部件在实际运动过程中会发生复杂的相对运动[3]。
而且货车为非刚体结构，车体与钢轨，钢轨与轨下结构都存在着复杂的弹性变形，仿真起来有一定的困难。
因此在进行动力学研究时，最好根据实际研究的重点和要求，合理地组织安排各部件和因素的主次顺序，并将一些对研究结果影响较小的次要因素进行简化，同时在对动力学性能影响较大的主要因素上做出较为详尽的说明和体现[4]，合理处理各部件的相对运动关系，建立好各部件的铰接与约束，将实际系统抽象为力学模型，再根据此建立的系统运动的微分方程组，进行求解。
2.1. 货车模型的建立在本文中，仿真模型建立的基础为神朔重载铁路运输的C80型煤矿专用敞车，采用ZK6转向架。
整个货车被简化为一个由三大件组成的刚体系统，三大件包括车体和前后两个转向架[5]。
模型主要部件包括车体、摇枕、承载鞍、前后轮对、侧架和一系、二系悬挂等[6]。
ZK6转向架主要由轮对轴箱装置、侧架以及弹簧悬挂装置组成。
其中，弹簧悬挂装置的作用是减少线路不平顺对车辆各种振动的影响，包括一系悬挂和二系悬挂。
转向架的模型如图1所示。
Figure 1. ZK6 bogie model图1. ZK6转向架模型在转向架的基础上建立货车的车体模型，需要定义承载鞍及其铰接，一系力及支挡，虚车体及其铰接，摇枕及其铰接，以及二系力、旁承力、心盘力、交叉拉杆力等，最后定义整车模型。
建立C80的整车模型如图2所示。
2.2. 轨道不平顺模型轨道不平顺是左右两股钢轨的实际位置和理想位置在高低和左右方向上的几何尺寸偏差[7]，由于钢轨材料和制作工艺等原因，在轨头表面会产生原始不平顺，当重载货物列车通过的时候，在特定的频率下轮轨有可能发生共振现象，这种垂向共振和钢轨波磨的产生关系密切，因此在建模过程中需要引入不平顺激励。
经过对比分析得知，本文选用美国五级谱作为轨道不平顺模型来进行仿真[8]。
贺佳Figure 2. ZK6 bogie model 图2. ZK6转向架模型2.3. 小半径曲线线路模型仿真模型的线路参数选取自神朔铁路现场某产生钢轨波磨区段的小半径曲线数据，其具体参数如下：1) 缓和曲线长度：设置为100 m ；2) 圆曲线半径：设置为400 m ；3) 曲线超高：设置为110 m ；4) 圆曲线长度：设置为200 m 。
2.4. 现场测试及模型的可靠性验证2018年4月在山西忻州神朔重载铁路河东运输段上行的尧圪台工区进行了钢轨波磨现场测试试验，试验结果可用于模型可靠性的验证。
试验里程为DK125~DK125 + 100 km 。
现场测试情况和试验数据如图3所示。
(a) 现场测试图 (b) 轮轨力时程图Figure 3. Field test map of Shenshuo heavy-haul railway 图3. 神朔重载铁路现场测试图使用FAMOS 软件对测试的轮轨力进行统计分析，并与仿真结果进行对比，如表2所示。
Table 2. The field test and the simulation analysis result contrast statistics 表2. 现场测试与仿真分析结果对比统计动力学指标外轨内轨仿真结果实测结果 仿真结果 实测结果 轮轨垂向力/kN 141.568 145.236 151.324 153.271 轮轨横向力/kN40.19346.02542.36449.15贺佳由表2对比可以看出，仿真计算结果和现场试验数据相差不大，从而验证了本分析模型的可靠性。