曲线钢轨磨耗现状及减磨技术研究

曲线钢轨磨耗现状及减磨技术研究

摘要：列车在轮载作用下不可避免会出现曲线地段的钢轨磨耗问题，研究钢轨曲线磨耗的现状、成因及发展趋势，针对性的提出钢轨的减磨措施，对于提高线路的运行品质，减少养护维修的工作量，保证列车运营安全，具有十分重要的作用。

关键词：曲线磨耗；养护维修；减磨技术

钢轨在自然条件、列车的轮轨及其他不可抗因素作用下，不可避免地会产生铁路钢轨的锈蚀、磨耗和损伤等状况。在通常情况下，轮轨相互作用是引起钢轨磨耗主要原因，特别是处于小半径曲线上的钢轨，磨耗问题尤为严重。养护维修要求在钢轨磨损达到一定限度就更换钢轨，以保证列车运营安全。由于公司辖区铁路普遍存在自然环境差、养护维修人员少的特点，对及时更换磨耗钢轨带来很大困难，同时也会大幅提高线路养护维修成本。因此，分析钢轨侧磨原因，并采取减磨措施，以减少养护维修工作量，提高钢轨使用寿命，减少线路养护维修成本就显得十分必要。

1 钢轨磨耗现状

随着行车密度和轴重的提高，曲线地段钢轨的侧面磨耗、轨面波磨、轨面剥落掉块等情况普遍产生，对钢轨的使用寿命及行车安全造成一定影响。结合辖区铁路曲线磨耗调查，分析其规律如下。

钢轨磨耗主要表现为垂磨、侧磨、波磨、肥边等情况，其中曲线垂直磨耗变化较为缓慢，一般在一年左右时间会达到1mm左右；在曲线外股侧

磨则与曲线半径的大小相关，半径越小发展速度越快。其初期表现为鱼鳞裂纹，并有铁屑脱落，逐渐会形成轨头下圆角处的碾堆金属连成长条被切掉情况，如图1所示。

在线路上有部分曲线内股内、外侧均出现了肥边，也存在着部分曲线外侧出现肥边的现象如图2所示。

曲线地段钢轨上内股出现波磨，曲线外股较内股严重，其中部分曲线外股出现了严重的波磨现象，1m钢平尺测量最大矢度严重达3.0mm。如图3所示。

2 波磨的减缓措施及思路

2.1 减小轨道不平顺

减小轨道不平顺对减缓波磨及其它轮轨病害均十分有利。减小轨道不平顺可减少粘滑振动的发生机率及钢轨不均匀磨损的累加效应，从而有效地控制波磨发展速率。减少轨道不平顺主要是指减少诸如钢轨接头病害、轨面剥离、擦伤及钢轨死弯等病害引起的脉冲不平顺。脉冲不平顺导致轮轨冲击，引发轮对粘滑振动，是对波磨形成和发展影响最大的轨道不平顺。计算表明，在完全平顺的轨道上，货车在半径600m以上的曲线地段几乎不会发生轮对粘滑振动，但因接头不平顺的作用，在半径2000m的曲线上也可能发生轮对粘滑振动。多数波磨从接头附近始发的现象说明了这一点。加强线路的检查及养护，强化动静态检查手段，通过开展集中修、机械修是提高线路轨道平顺的有效手段。

2.2 加大轨道弹性、提高轨道阻尼

轨道增弹减振对减少轮轨其它病害也是有利的。增加轨道弹性可有效

地减小轮对粘滑振动发生机率，而提高轨道阻尼则可明显降低波磨的发展速率。碎石道床及时清筛板结道床显然有利于恢复轨道弹性，由于普通胶垫使用寿命短，而工务养护维修工作受诸多因素影响不能及时更换，因此，选择使用寿命更长的热塑性弹性体胶垫成为有效措施。在小半径曲线地段安装轨距杆，在曲线内轨外侧安装加强型轨撑，是提高轨道横向刚度的有效措施。而安装P60防爬器可以防止钢轨爬行，减少连续大轨缝，延长钢轨使用寿命等。

2.3 适当降低曲线地段外轨超高

过超高加大轮对粘滑振动，而欠超高抑制甚至消除轮对粘滑振动。车速较低且轴重较大的货车对波磨形成和发展的影响最大。因此，在主要运行货车的线路上，外轨且主要出现磨损型波磨的曲线地段铺设高强度的钢轨，可采用尽量降低外轨超高的办法减缓波磨。

2.4 钢轨倒换

轮对在曲线上可能发生粘滑振动从而形成波磨，但在直线上，发生粘滑振动的机率却很小，说明直线地段波磨形成和发展的条件不充分。如将曲线地段的波磨轨倒换至直线上，因粘滑振动消失，磨耗功显著降低，波磨的发展将得到明显抑制。从节约成本的角度出发，挑选轨面伤损好的钢轨用于更换直线重伤轨是有意义的。

2.5 钢轨打磨

钢轨打磨是最有效的减缓波磨的措施之一。波磨一旦出现，又反过来激化和加剧轮对粘滑振动，促进波磨进一步发展，波深越大则波磨发展越快，构成恶性循环。钢轨打磨中断了这种恶性循环的发展过程，减缓了波

磨发展速率。钢轨打磨分大型养路机械和小型养路机械打磨两种，大型养路机械主要应用于无缝线路，小型养路机械主要应用于普通线路，但工作效率低下，工作量大。

2.6 提高钢轨材质强度及耐磨性能

提高钢轨耐磨性能，选择使用强度更高的钢轨，是最主要的减缓磨耗、提高使用寿命的措施之一。轮对粘滑振动是波磨的成因，但波磨的形成和发展却表现为钢轨不均匀磨损或不均匀塑性变形的逐步累积。能够减缓轨头磨损和塑性变形的措施就能减缓波磨，钢轨耐磨性能的提高，无疑会延缓波磨的形成与发展过程。

2.7 增大轮对轴刚度

轮对轴刚度偏小是易于激发轮对粘滑振动的因素之一，及时维修轮对，保持圆顺，提高轮对轴刚度，可有效地抑制钢轨波磨。

2.8 控制涂油润滑

以减缓曲线外轨侧磨为目的的轮缘或轨侧涂油润滑，对减缓波磨是不利的。同时，过量涂油对减缓钢轨剥离也不利。因此，涂油润滑绝不是越勤越好。但目前对合理的涂油工艺还缺乏深入系统的研究。

3 结束语

从工务的角度出发，分析钢轨磨耗的原因并分析其与曲线半径、超高、轨距、轨底坡、钢轨材质、轨道刚度、线路养护不良等诸多因素的关系，采取先加强曲线线路设备，控制曲线线型线位，合理布设曲线超高、轨底坡，加强钢轨打磨整修和改善轮轨润滑条件等措施，是目前最为合理可行的措施，从对延长钢轨的使用寿命会起到十分重要作用。

参考文献

[1]姚玉侠.铁路曲线钢轨侧面磨耗原因及减缓措施[J].铁道运营技术，2006（4），P24～27.

[2]魏家沛，李国芳.曲线几何参数对车辆轮轨磨耗的影响[J].机械工程与自动化，2013（4），P33-36.