(完整版)高速铁路钢轨波形磨耗

铁路上,几乎在所有的有轨交通线路上都有钢轨
波形磨耗,这是长期困扰人们的难题。钢轨波形
磨耗分为短波(波长≤60～80 m m )的波纹磨耗
和长波(波长80～2000 m m )的波浪磨耗两种。
不少文献认为波长较大的波浪磨耗的形成机理多
为钢轨轧后形成的初始不平顺演变成波浪磨耗,
而波纹磨耗形成的机理却至今没有定论。
轮轨作用力急剧增大, 使机车车辆和轨道产生剧烈振 动, 促使轨道和机车车辆相关部件伤损的产生和发展, 从而增加维修费用； 由于列车通过波磨地段时引起轨道剧烈振动, 致使道 碴粉化速率加快,道床翻浆冒泥, 轨道扣件松动, 螺纹 道钉、轨距杆大量折断, 轨枕空吊, 胶垫损坏等, 从 而极大地增加了工务维修费用。
载, 减小波磨的生成。
钢轨是直接承受列车荷载和提供运行表面的 轨道部件,它的状况将直接影响高速与快速列车 的安全与运行。高速轨道的理论研究和运营实践 表明,由于采用了优质的重型轨道和弹性扣件,总 体来看,高速轨道的破损率较小,但高速铁路钢轨 出现的波形磨耗病害却引起各国的严重关切。

事实上,钢轨波形磨耗病害不仅出现在高速
4、增加能耗 由于波磨轨面的不平顺, 导致轮轨粘着不良, 相应地
增加了轮轨运行阻力。另外由于轮 轨系统振动加剧, 导致部件伤损率增加, 消耗大量能量, 而这些能量都 必须由机车牵引力提供, 从而增加能耗。
波磨的预防和减缓措施
1.减少钢轨接头, 降低接头冲击 设焊接无缝线路, 尽可能减少接头或铺设冻结无缝
高速铁路钢轨波形磨耗
钢轨波磨是轨道损伤的一种主要类型，它 是钢轨沿纵向表面出现的周期性的类似波浪形 状的不平顺现象。
钢轨波磨分为三种类型： 1、极短波距波形； 2、短波距波形； 3、长波距波形。
钢轨波形磨耗的波长L 与列车速度v 和振动 频率f 有关:
L = v/ f
不同的振动频率和行车速度产生的波长不同, 形成不同的波形磨耗。
易产生钢轨波形磨耗:
(一)车辆轴重大于15 t 并以相近的低速行 驶的线路区间,钢轨的波形磨耗是从钢轨接头或 钢轨焊缝开始发展形成的,多发生在曲线外轨,波 长为200～300 m m 。
(二)在钢轨重量小于50 kg/ m 的线路上,从 钢轨接头或焊接接头开始形成500～1 500 m m 波长的波形磨耗。有的文献认为这种波形磨耗是 因为钢轨出厂时就存在的波状不平顺造成的。
(五)在地面铁路与地下铁道最常见的波形磨 耗是暗、亮相间的称为R utting(车辙) 的波形 磨耗, 其波长多为50 ～450 m m 之间。
(六)在轴重小于20 t,行车速度较高的线路 上,在直线与大半径曲线地段将产生25～80 m m 波长的钢轨波形磨耗,它将给高速列车的运行舒 适性带来极大的威胁。
2、噪声污染 机车车辆通过波磨地段时会产生很大的噪声, 对铁
路沿线居民带来很大的危害。同时这种噪声也会影 响乘客, 使他们产生不舒适感。 3、安全隐患 如钢轨波磨严重, 车辆通过波峰时冲击力急剧增大, 而通过波谷时受力减小, 这就容易引起列车减载脱 轨, 还容易引起钢轨和车轴的断裂, 影响行车安全。
极短波距波形（30-100mm）
短波距波形（100-300mm）
长波距波形（300-1000mm）
成都铁路60kg/m轨线路的调查
钢轨波磨的规律
1.波磨波长范围一般为 300-600 mm； 2.波磨一般从钢轨接头处发生,并向钢轨大腰扩展； 3.波磨一般发生在小半径曲线的外侧钢轨上, 而且半径越
目前看来,钢轨波形磨耗的产生可能不是一种 因素所致,而是多种因素综合作用的结果。可以 认为,由各种原因形成的钢轨表面凹凸不平顺,使 列车运行时轮轨接触点承受不同的动力荷载,进 而在钢轨表面产生间隔的塑性变形、磨损及其他 损伤,使钢轨初期的凹凸不平顺进一步发展,形成 钢轨的波形磨耗。
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从现场调查结果看,通常在下列一些线路容
线路, 将接头冲击降到最低。加强接头处道碴捣固, 保持道床丰满并加以夯实, 及时清筛接头范围内的
板结道床。
2.增强轨道弹性, 提高轨道阻尼
增强轨道弹性可有效地减小轮轨系统振动强度, 提 高轨道阻尼可明显降低波磨发展速率。具体措施为: 采用优质道碴, 补足道床厚度; 及时清筛道床并适 当缩短道床清筛周期; 对道床粉化、坍塌及翻浆冒 泥地段及时整治。
自1895 年以来,世界各国都花费了大量的人 力、物力对钢轨的波形磨耗进行了研究,出现了 各种成因机理的学术流派:钢轨材质成因理论;钢 轨制造方法机理理论;钢轨内部应力成因机理;钢 轨表面氧化理论;钢轨振动激励理论;车轮压力变 化产生波磨理论; 车辆与车轴振动、扭曲理论; 轮轨相互振动成因理论等。但至今尚无一种钢轨 波形磨耗成因理论为大家所公认。
3.减少轨道不平顺 强曲线轨道的养护, 提高曲线圆顺度；消除钢轨死
弯和轨头掉块。使用大型养路机械进行线路维修作 业,提高养护质量, 减少三角坑不平顺及暗坑、吊 枕等。
4.倒换钢轨 定期倒换曲线两侧钢轨或将曲线上已有一定波磨的
钢轨倒换到直线上使用。 5.打磨钢轨 通过打磨可以消除轨面不平顺, 大大减小轮轨动荷
(三)在地下铁道线路上,若在轨下或枕下增 加了弹性垫层,会在半径小于400 m 的曲线内轨 产生波形磨耗,波长多为50 m m 左右。
(四)在经常涂油的曲线钢轨上有时出现 “ 接触疲劳”波形磨耗,波长为150～450 m m , 钢轨表面有疲劳损伤形成的薄片,并伴有塑性变 形。这种波形磨耗在轨距较宽时常出现在曲线内 轨,轨距较窄时常出现在曲线外轨。若线路处于 空气湿润地区这种波形磨耗将发展较快。
小, 波磨形成和发展的速度越快; 坡度越大, 波磨形成 也越快； 4.波磨严重程度随轨道类型不同而不同。混凝土枕地段较 易发生波磨, 木枕地段波磨略 轻于混凝土枕地段; 5.波磨地段道碴粉化速率快, 道床板结、 翻浆冒泥病害 严重, 设备损耗率大, 轨枕失效多, 暗坑、吊枕多。
波磨的危害
1、增加工务维修费用 车轮通过波磨地段时, 由于钢轨表面的不平顺, 引起