论小半径曲线钢轨磨耗原因及防治

王彪

摘要：小半径曲线由于轮轨接触情况复杂，导致钢轨磨损的情况比较严重。钢轨的磨损不仅会影响列车的运行平稳性，甚至可能会引发断轨造成行车安全事故。每年小半径曲线轨道上报废的钢轨有绝大部分都是因为磨损导致的，通过钢轨打磨改善轮轨接触关系，减缓病害发展速度，从而增52A0其使用寿命对轨道建设具有重大意义。

关键词：小半径曲线钢轨磨损钢轨打磨

钢轨的磨损危害性很大，尤其是小半径曲线钢轨磨损的程度更加严重。本文首先研究了钢轨磨损的分类，一般的磨损可以分成三类；然后分析了导致小半径曲线钢轨磨损的原因，其中钢轨的位置、钢轨的运营条件、养护工作等对小半径曲线钢轨磨损的影响最大；最后提出了通过钢轨打磨技术减轻曲线段波磨，鱼鳞裂纹，改善轮轨接触关系，来提高钢轨使用寿命的建议。

一、钢轨磨损的分类

1.1钢轨的垂直磨损

当轮对经过小半径曲线时，由于曲线轨道的外轨线比内轨线长，轮轨在轨道上滑动时需要依靠在内侧钢轨上产生相对滑动才能顺利行驶，这种情况通常就会导致钢轨产生垂直磨损。为了保证列车在经过曲线轨道时能够减少垂直磨损，必须严格设计轨道的曲线半径，例如对于厢式货车，轨道的曲线半径应该大于等于840米才能最大限度的减少磨损；对于客车，轨道的曲线半径应该大于等于920米才能避免轨道内侧产生垂直磨损，也避免了下股钢轨压溃掉块或接头掉块。

1.2钢轨的侧面磨损

列车在运行时由于曲线内侧外侧的距离差，经常导致曲线钢轨的侧面磨损，尤其是钢轨的外轨侧面磨损更加严重。列车运行时车轮轮缘对外轨的压力较大，轮轨之间的摩擦力变大，在摩擦力的作用下，外股钢轨产生侧面磨损。

1.3钢轨的波浪型磨损

列车的轮对通过小半径曲线时，轮对扭曲共振产生交替的纵向力，导致轮对与钢轨之间产生纵向滑动而发生波浪型磨损。钢轨的波浪型磨损还与小半径曲线的曲率以及轮轨的黏着状态有关，产生波浪型磨损的具体过程为：当列车经过小半径曲线钢轨时，由于轮对冲角的改变，轮轨的纵向剪切力超过了轮轨的黏着极限，轮对与轮轨之间产生纵向滑动，产生波谷；滑动后累积的能量被释放，轮轨处的磨损减小，产生波峰。当重复这种黏着滑动时，钢轨表面产生了波浪型磨损。

二、小半径曲线线路钢轨磨耗的原因

2.1钢轨的位置错误

钢轨的位置是影响钢轨磨损的一个重要因素，当钢轨的位置不合理时，钢轨的内外轨道容易出现受力不均匀的现象，这种受力不均匀的情况还会导致列车在行车过程中出现颠簸，因此更加加速了钢轨的磨损。钢轨的位置不合理主要体现在：钢轨的轨底坡不符合标准，小半径曲线钢轨的轨底坡的高度必须能够保证钢轨与列车的车轮相吻合；超高度不合理，为了平衡向外的离心力，在小半径曲线轨道上设有外轨超高，小半径曲线钢轨的超高既不能过大也不能过小，避免在行车过程中出现偏载现象。

2.2运营条件

不同的列车车型应该有相应的轨道，如果多种型号的列车同用一条轨道，那么就更容易造成波磨损。例如动车就与货车有很大差别，，载重也比较轻，对此在设计小半径曲线的半径时可以适当的增大轨距。例如对于半径在250米左右的曲线钢轨其轨距应该增加15毫米。除此之外在列车运行时，列车承载较大也会加剧曲线钢轨的磨损。

2.3养护工作不到位

养护工作做得好能够有效减缓钢轨的磨损。在进行钢轨养护工作时应该注意关注以下问题。第一缓和曲线的超高出现偏差，缓和曲线的超高关系到列车的运行状态，合理的超高设置才能够有效避免列车运行时的颠簸摇晃；第二钢轨的间距出现误差，钢轨的间距出现偏差会导致列车的车轮与钢轨之间的重合出现偏差，也使列车的各处受力不均匀，从而加剧钢轨的磨损；第三钢轨的捣固不牢固，道床不干净，在进行钢轨养护时如果不及时进行钢轨的修补清理的修补将会加快钢轨的磨损速度。

三、利用钢轨打磨技术减缓小半径曲线钢轨磨耗

钢轨打磨目标廓型优化是以改善轮轨关系为出发点，从降低轮轨接触疲劳、均化接触应力、增加抗磨损能力、减小倾覆系数和降低噪声等方面优化钢轨廓型，这是一项伴随钢轨整个服役过程的钢轨维护任务，优化的钢轨廓型对打磨模式提出新的要求。

3.1钢轨打磨减轻钢轨磨损的原因

经过大量的实践经验以及试验结果表明，新轮与新轨之间表面粗糙，接触面积小，两者在接触时出现应力集中的可能性很大。随着列车运营时间的增加，轮轨表面受到的应力超过钢轨材质的屈服应力时发生了塑性变形，但是当实际接触面积增大到能够承受法向力时，塑性变形不再继续，因此可以通过钢轨打磨技术减轻曲线段波磨，鱼鳞裂纹，同时改善轮轨接触关系，提高钢轨的使用寿命。

3.2打磨方式的分类

目前修复钢轨廓形的打磨方式有包络式和轮廓式两种，较为常见的是包络式打磨。包络式打磨主要应用于修复性打磨和预防性打磨，轮廓式打磨主要应用于预防性打磨，与轮廓式打磨相比包络式打磨单程的去除厚度比较大，能够清除较重的病害，但是容易损伤钢轨，打磨过程中由于控制系统比较复杂，打磨的效率相对较低。在具体实施打磨时可以根据线路的实际情况，以经济性、高效性为前提两者交替结合使用。

3.3优化钢轨打磨目标廓型

以S形曲线路段的钢轨廓型为例进行优化，其主要目的是降低材料的去除量从而提高钢轨的打磨效率。优化钢轨打磨目标廓型需要以钢轨的磨损廓型为基础，例如当钢轨的内侧发生波磨或产生裂纹时，若仍旧采用对称打磨会去除钢轨表面大量的材料，打磨效率也会很低。因此想要提高打磨效率需要以打磨目标廓型为参照，在满足轮轨关系的基础上，结合钢轨病害产生的位置、产生原因、病害扩展状况等因素选择合理的打磨方式和打磨周期。

四、结语

综上所述，钢轨的磨损危害性比较大，一般的磨损可以分成三类。导致小半径曲线钢轨磨损的原因有很多种，钢轨的位置、钢轨的运营条件、养护工作等都会影响小半径曲线钢轨的磨损情况。钢轨磨损无法避免，但是可以采取相关措施，将磨损程度降低。

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