摘要：小半径曲线段是钢轨结构强度中最为薄弱的部分，因此在实际的投入应用中较易受到病害的干扰，本文通过对某段小曲线钢轨进行跟踪调研后，综合分析了小半径曲线易遭受的病害类型，并对病害形成的原因进行简要分析，根据分析的结果针对性的提出减缓小半径曲线钢轨磨耗的具体措施，以求延长小半径曲线段的使用寿命，保证小半径曲线段的良好运行状态。
关键词：小半径曲线；钢轨伤损
一、钢轨侧磨分析
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。与此同时，轮轨接触点上的轮对运行方向与轨距线的切线方向形成一个冲角α，轮缘将沿着切线方向对轨头边缘不断削磨，产生侧磨。侧磨的大小可用导向力与冲角的乘积即磨耗因子来表示。因此，导向力和冲角是决定钢轨侧磨大小的两个主要因素。
经过长期对某段小曲线半径路段的跟踪研究发现轨底坡的大小也会影响小半径曲线钢轨发生侧磨的程度，轨底坡角度的不同会直接改变钢轨与车轮的几何接触点，从而改变了轨道的受力大小，因此调节好轨底坡的大小可以有效缓解对钢轨轨头的磨耗。当曲线段钢轨被安置角度超高时，会加重钢轨发生磨损的程度，安置超高的钢轨会降低钢轨对列车冲击力和冲击角的承受程度，直接影响到小半径曲线段轨头的磨耗程度，导致小半径曲线段使用寿命降低。
二、钢轨磨耗产生的原因分析
2.1钢轨的位置不正确
钢轨的位置不正确是造成钢轨磨耗的主要原因。由于钢轨位置不正确，使里外股钢轨受力不均匀，发生钢轨偏压，列车行车不平稳，产生附加力打击钢轨而加速轨面磨耗。（1）超高度不适合。超高过大或过小都会引起钢轨的偏载和轮轨不正常的接触。超高过大，则列车的重量偏载于里股钢轨，使里股钢轨的垂直磨耗加大，出现碾压现象，同时对外轨的侧面磨耗也不利。超高过小，列车外轮紧贴外轨运行，对外股钢轨的侧向磨耗不利。因此说，超高度不适合，就能产生里外股钢轨偏载和轮轨的不正常接触，从而加剧钢轨的磨耗。（2）钢轨轨底坡不正确。轨底坡大小对轮轨几何点的位置及轮轨间的受力大小有明显影响，从而影响到曲线钢轨的轨头磨耗。钢轨轨底坡不合适使钢轨顶面与车轮踏面不相吻合，钢轨顶面受偏压，会加速钢轨的磨耗。曲线钢轨均是外侧钢轨长，内侧钢轨短，不能满足轮轨受力关系的要求。曲线内侧钢轨和车轮的接触面没有位于钢轨的轴心，而在钢轨外侧，钢轨受力不合理，从而造成内侧钢轨轨面外侧磨耗以及外侧钢轨轨面不均匀磨耗现象。只有当外轨的滚动半径大于内轨的滚动半径时，机车车辆的转向架才能顺利通过曲线钢轨，车轮在与钢轨的滑动摩擦距离得以减少。改变轨底坡实际上就是调整轨顶坡，使得轮轨接触点发生变化而有利于轮对通过曲线，或轮对以蠕滑导向通过曲线而减小轮轨间的导向力。通常情况下，可以对曲线里股钢轨增大轨底坡，以减缓钢轨侧面磨耗。
2.2养护不良
曲线状态的好坏，对钢轨磨耗也会产生直接的影响。如果养护的曲线不良，则钢轨磨耗就大，反之，养护好的曲线，钢轨磨耗就小。（1）轨距超限。由于轨距超限，使车轮与钢轨的内接情况不好，阻力增加，增加车辆的不稳定性和横向力，增加导向力和冲击角，引起行车摇晃，造成钢轨磨耗。（2）缓和曲线超高度递减距离不够。由于缓和曲线受地形的限制，长度不能满足顺坡递减率的要求，顺坡率过大，引起列车在缓和曲线运行时发生振动，摇晃和冲击，加速钢轨磨耗。（3）方向不圆顺。在拨道时为图方便省事，经常把钢轨向上拨，使误差都集中在缓和曲线头，造成曲线鹅头，曲线方向不顺，列车通过曲线钢轨时，产生的导向力和冲击角不同，曲线钢轨受到的侧面磨耗影响也不同。理论上的计算表明，曲线钢轨正矢的变化与导向力和冲击角成正比。曲线钢轨鹅头状或者方向不圆顺，均会使列车通过时产生摇晃，加速钢轨的磨耗。（4）道床不洁，捣固不良，线路上有三角坑，暗坑和吊板等病害或线路翻浆帽泥，线路质量变化，这些都会加速钢轨的磨耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（5）曲线若位于坡道上，坡度不良，使机车车辆在各种力的作用下对钢轨的磨耗加大。
2.3其它原因
除了上述两大方面的原因外，还有其它方面的原因也能造成钢轨磨耗。（1）钢轨本身硬度不够或钢轨未予及时修整，钢轨有低接头、硬弯，加大了车轮对钢轨的打击力。（2）防爬设备、轨枕、联结零配件的数量缺少或失效，不能牢固的固定钢轨，也会使钢轨磨耗加剧。（3）曲线轨道下股钢轨轮轨接触点上接触应力过大，在已经磨耗的车轮踏面边缘出现半径很小的反向凸缘，是曲线下股钢轨轨头压溃的主要原因。（4）轮对通过小半径曲线时的粘着滑移效应而产生钢轨波形磨耗，钢轨材质对波形磨耗的形成和发展也有很大影响。（5）货物超载。钢轨头部伤损几乎全是疲劳伤损，大都由超载引起。重载货物列车，即使运行速度不高，对钢轨的破坏也比一般高速列车大。（6）机车车辆维修不及时，机车车辆轮对尺寸超限，车轮轮箍和轮心因圆周不同心而偏心或车轮踏面有擦伤等都会增大对钢轨的冲击力，使钢轨的磨耗现象加大。
三、减缓磨耗的措施
3.1采取全长淬火钢轨
在重载大运量曲线区段或小半径曲线轨道上铺设全长淬火、耐磨合金轨，有较好的抗磨效果。在相同运营条件下，淬火耐磨合金轨的侧磨仅为普通钢轨的四分之一，其寿命是普通轨的三倍。
3.2使用涂油的方法
使用按设在轨道上的钢轨涂油器或置在机车上车轮轮缘涂油器，也可定期采用人工涂油，涂有小车涂油。人工涂油使用的油脂必定发挥性小，不易流失，润滑效果好。涂油的周期，应根据气候，油料和列车对数以及速度来确定。应保证钢轨侧面经常有油。实践证明，用润滑油能够降低轮轨侧磨的摩擦系数，这对减少钢轨的侧磨耗是行之有效的措施。
3.3提高轨道维修质量
使曲线的平面线型保持良好的技术状态。按实测的速度正确设置超高，每年应定期测速，并根据外轨侧磨和内轨压溃的情况，及时调整外轨超高，及时修正轨底坡，使轮轨接触面积增大，让钢轨中心受力。轨底坡的修正在木枕地段调整防磨胶垫片的方法，混凝土枕可采用楔形胶垫的方法解决。加强养护，提高捣固质量，使轨道基础弹性均匀经常保持轨向圆顺，轨距不超限。及时整治接头病害及连接零件。
3.4及时调整钢轨
当发现曲线上的钢轨上股侧磨接近钢轨轻伤标准一半时，要及时与直线上的钢轨调换使用，新轨在直线上经过一年左右的碾轧，钢轨表面发生冷锻硬化现象，钢轨表面光滑，强度提高，耐磨性增强，是一种简单实用的办法。
3.5定期观测钢轨磨耗情况
总结钢轨磨耗与曲线养护状态的关系，找出钢轨磨耗的原因，及时加以解决，为了使曲线保持正确位置和良好的状态，并延长曲线钢轨的使用寿命，还应对曲线轨道采取加强措施。
3.6根据钢轨状态
周期性使用钢轨打磨车对钢轨进行打磨，减少不均匀磨耗。
结束语：
在地方性铁路的实际运行过程中，各有关负责部门的单位要针对造成小半径曲线钢轨磨耗的原因，有针对性的展开防治工作，提高钢轨的使用性能和质量安全，做好钢轨的维护工作，从而促进地方性铁路的高效、安全、舒适、可靠发展。
参考文献：
[1]马骥.重载铁路小半径曲线钢轨磨耗初探.内蒙古科技与经济，2010（20）.
[2]陆化平.铁路线路小半径曲线病害成因及其整治.科技情报开发与经济，2010（24）.
论文作者:任凯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/16
标签：钢轨论文; 磨耗论文; 曲线论文; 半径论文; 涂油论文; 车轮论文; 列车论文; 《基层建设》2019年第18期论文;