摘要：曲线是铁路线路的薄弱环节和重要的组成部分，特别是在山区铁路及站专线地段，由于地形及站线间距限制，多为采用小半径曲线连接过度。列车在曲线运行当中，由于离心力的作用，轨道迫使车体转向，机车车辆附加在轨道上冲击力、挤压力和轮轨间的摩擦力远比直线上大，其产生的反作用力也使得整体曲线轨道发生不同程度变形，进而引发一系列曲线病害。其产生的曲线病害如得不到有效整治，会导致线路设备质量不断下降，维修成本持续增高。所以，线路设备质量得不到保证，不但会加剧运行列车的摇摆晃动，同时也加大列车对轨道的破坏力，从而形成恶性循环，危及行车安全。因此，加强小半径曲线养护，减少曲线病害发生，保持曲线状态良好，对维护设备质量、降低维修成本、保证行车安全具有十分重要意义。
关键词：曲线病害；整治；设备质量；行车安全
曲线病害是在各种外力的作用下，不间断地受到机车、车辆的碾压和冲击，使其线路状态的残余变形不断扩大，导致钢轨形状、线路几何尺寸、轨枕、道床等设备发生明显变化的结果。其中，曲线地段特别是小半径曲线所受到的冲击、碾压和推挤更为突出，不但线路状态变化较快、较大，而且其轨件的磨损也比较严重，因此，加强小半径曲线的日常维修与病害整治是线路养护工作的重要环节，也是保证行车安全重要举措。
一、小半径曲线的主要病害
小曲线半径病害的产生与钢轨的受力有着直接的关系，当列车通过曲线时，其产生的作用力十分复杂。通过受力分析可以得知，其主要受到竖直方向、水平横向和水平纵向三个方面的作用力。在以上三种附加力作用下，小曲线的病害表现更加突出，列车对轨道的冲击破坏力也更为严重。
在曲线病害中，主要病害类型有以下几种表现：
（一）钢轨易发生侧磨。钢轨侧磨、波行磨耗及接头伤损、轨距不良是小半径曲线常见的病害。钢轨侧磨是列车在转向过程中，车轮受力不均，导致钢轨发生侧面局部磨耗，也是小半径曲线最突出的伤损类型。
（二）曲线方向不良。曲线方向不良主要体现是圆曲线和缓和曲线偏离设计形状，曲率发生突变的结果。曲线方向不良产生的原因很多，除了日常养护方法不当之外，还关于线路基础状态不稳定，包括路基病害、钢轨硬弯和结构材料失效等原因。
（三）出现曲线“鹅头”。曲线“鹅头”主要表现为曲线两端的头或尾偏离应有的平面位置，向曲线外侧凸出，越出直线方向，形成反向曲线，其形状类似鹅头。在小半径曲线上，列车进入曲线头尾的冲击力较大，道床横向阻力不足，也会致使曲线产生“鹅头”。
（四）钢轨接头支嘴。钢轨接头“支嘴”是指曲线上的钢轨接头离开应有的圆弧位置，向曲线外侧支出，主要出现在小半径曲线上，特别是相对式接头的曲线。
（五）轨道几何尺寸易超限。小半径曲线上的几何尺寸相对其他线路更容易发生变化，包括构成轨道稳定的超高、水平、轨距、加宽等几何要素。如轨道超高设置不当，要保持轨道几何尺寸稳定的周期会变短，特别是轨距扩大病害，它会随着钢轨侧磨的增加而逐渐加剧，进而影响整体稳定性。
二、小半径曲线病害成因分析
曲线质量状态的好坏直接关系着行车安全的稳定。在小半径曲线的养护过程中，我们要准确掌握曲线的技术履历资料，定期对曲线状态进行检查，将勘测的磨耗、高低、水平信息进行准确记录，结合路基状态和道砟饱和度等综合分析，摸清病害产生的真正原因和发展规律，制定有效改善线路状态的措施。
1.钢轨侧磨的成因分析。曲线上造成钢轨磨耗的原因很多，其中侧磨是小半径曲线主要病害的之一。由于曲线超高设置不当，轨底坡不正确，引起钢轨偏载和轮轨不正常接触；方向不圆顺，缓和曲线超高度递减距离不够，顺坡率过大，引起列车进入或驶出曲线时产生剧烈震动、摇晃和冲击；曲线轨距水平超限，有三角坑、暗坑和空吊板线路病害，以及钢轨硬弯、道砟不足等多方面原因，造成机车在通过曲线时，加大对曲线的横向水平力，致使曲线发生钢轨侧磨。
2.曲线方向不良的成因分析。曲线方向不良最主要的原因是对其养护作业不当。在维修作业过程中，我们经常采用简易拨道的方法，用眼睛去估拨，省去通过现场测量正矢的科学方法，造成误差积累或曲线头尾出现方向不良。同时，拨道不结合曲线的水平和高低综合整治，不预留回弹量，不及时回填道床以及捣固不均等，都是造成曲线方向不良的重要原因。
3.曲线“鹅头”的成因分析。曲线有“鹅头”，方向不圆顺，且直线方向不是曲线的切线方向，使得钢轨发生磨耗，行车发生晃动的综合体现。其产生的原因是因为在拨道过程中，为了省工省力，盲目进行曲线局部正矢小调整，不按照测量拨道量整正，将正矢集中到直缓或缓直点附近，使得曲线附近直线方向不正。此外，随意更改曲线头尾固定点，标桩位置发生内移或外移，将曲线拨成直线或将直线拨成曲线，导致曲线的头尾出现小反向曲线。
4.接头支嘴的成因分析。曲线上接头支嘴多发生在曲线上股，是由于钢轨的弹性和硬弯引起的，同时还因为接头处的道砟不足、轨缝不良、夹板变形、夹板螺栓松动和道床板结等引起，致使钢轨接头左右错牙或轨面高低错牙，造成钢轨接头结构不连续、不平顺，使轨道残余变形加剧，加快接头病害发展。
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5.轨道几何尺寸超限的成因分析。轨道的几何尺寸是否能保持长期的稳定，主要体现在其超高设置是否合理，而曲线超高设置应根据实际通过的列车对数和实际通过的车速来确定的。事实上，车速和通过对数是在不断变化、逐步增加的，超高数值就很难确定在一个准确的数值。当曲线超高设置不合理，列车通过曲线时，车轮踏面与钢轨顶面未全部接触，车体荷载就集中于钢轨内顶接触面，同时轮缘挤压钢轨头部内侧面，形成偏载和侧磨，进一步对轨距的稳定性造成破坏。因此，轨道的轨距变形、高低不良、正矢变大会因超高设置不当而随着钢轨受到列车运行的作用力而引起变化，曲线轨道的几何尺寸难以得到保证。
三、预防及整治曲线病害的几点探究
曲线保养维修应贯彻“预防为主、防治结合、修养并重”的原则，加强日常状态检查，合理安排综合维修。在日常保养中，做到及时消灭线路上的三角坑、暗坑、空吊板，设置防爬设备，更换失效联结零件，整正及复紧弹条扣件等，降低出现钢轨侧磨、方向不良、曲线“鹅头”等病害的概率。同时，还应根据线路平面、纵断面、运量、轨道设备状况及自然条件等摸索出轨道变化规律，从而对其进行状态质量控制。
1.整治钢轨磨耗的方法。在保证道砟充足的情况下，有计划的更换硬弯钢轨，减少曲线接头，加强日常检查，及时安排天窗计划消灭轨距水平超限、三角坑、暗坑和空吊板线路病害，做好整修后的回检复核工作。同时，根据曲线设置的基本要素，准确调整外轨超高，修正轨底坡，观测钢轨顶面光带是否在中心线上。除此之外，定期对外轨头部内侧进行涂油，减少轨道与列车轮缘的摩擦力。
2.整正方向不良的策略。（1）及时整治路基病害，保持路肩平整。做好路基排水设施，及时整治翻浆冒泥地段，防止线路下沉影响整体曲线稳定。（2）加宽道床，保持道床丰满，并加以捣固夯实。（3）及时更换失效轨枕，保持接头轨枕无失效无伤损，伤损轨枕要及时修理。（4）视现场实际情况适当增加轨道设施，全面锁定线路，防止列车通过曲线时挤动钢轨。（5）定期检查曲线正矢，保持曲线正矢不超限。（6）保持曲线头尾圆顺，消灭反弯和曲线“鹅头”，整正钢轨接头支嘴。（7）合理设置缓和曲线长度、超高、超高顺坡、轨距加宽及递减，保证曲线的圆顺度。
3.消灭曲线“鹅头”的措施。防止曲线“鹅头”的关键在于控制圆曲线基本要素的半径和转向角。在全面调整现场正矢以前，先拨好曲线两端的直线方向，且要做到不改变曲线始终点位置，更不能将直线拨离切线方向。经常用目测或简易拨道法压除“鹅头”，然后再实测正矢，计算拨道量后再进行精确拨道。施工作业后，除了要及时对曲线测点进行计算调整外，还要保证直缓点、缓直点或直圆点、圆直点处的道床饱满，尽量保持曲线轨道的整体结构的稳定。
4.整治接头支嘴的办法。钢轨支嘴也是小半径曲线常见病害，尤其P60钢轨比P50钢轨支嘴更普遍，除调整好轨缝、防止接头顶死外，采取用接头夹板里外口互换的办法，简单易行，效果良好。对一些顽固支嘴接头，可在支嘴处增设曲线稳定桩。在拨道作业过程中，对支嘴接头只能压不能挑，如必须上挑时，要用拨动小腰带动接头的方法，不能直接拨动接头，防止支嘴继续扩大。同时，增加外股道床厚度，保证道床弹性，紧固夹板螺栓，使其扭矩达到900N/m。
5.预防轨道几何尺寸超限的方法。曲线轨道的几何尺寸包括轨距、水平、方向等直线几何要素外，还包括曲线特有构造的轨距加宽、外轨超高和缓和设置三大特征，要保持曲线轨道几何尺寸的稳定，必须充分认识他们之间的关联性。其中，曲线超高设置是保证轨道几何稳定的关键因素，因为列车在曲线弯道转向时作用于外股钢轨的力很大，是产生轨道其他要素变形的根本原因。根据曲线超高设置理论计算公式可知，由于曲线半径不变，超高量由通过车辆的运行速度决定，而通过曲线的列车速度不恒定，其中必然会产生欠超高和过超高问题。为了最大限度合理设置外轨超高，必要实测各类列车通过的加权平均速度。在合理设置超高同时，加强曲线道床基础稳定，保障道床弹性同样重要。因此，解决曲线超高合理设置问题，就能很好地预防轨道几何尺寸变形。
结束语
综上所述，曲线是铁路运输设备的薄弱环节，特别是小半径曲线病害分析与整治的研究，它不仅应用于地域受限的站场和山区铁路，还应用于道岔导曲线。它的质量直接影响到列车运行的安全和速度，因此，提高曲线的维修作业质量和加强小半径曲线的整正，是线路维修作业的一项重要内容。虽然目前小半径曲线病害整治仍然存在很多问题，但是相信在不断地创新和探索过程中，处理其各项病害的解决方法也将得到更好的优化，实现我国铁路事业的稳定发展。
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论文作者:聂宇锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/2
标签：曲线论文; 钢轨论文; 病害论文; 半径论文; 轨道论文; 轨距论文; 线路论文; 《基层建设》2019年第9期论文;