小半径曲线钢轨侧磨

小半径曲线侧面磨耗原因分析与整治措施作者：赵文惠来源：《中国科技博览》2019年第04期[摘要]通过分析小半径曲线钢轨侧面磨耗导致轨距不易保持，轨道动态TQI指数逐渐升高，总结这些变化的特点，结合实际生产情况制定相应的整治措施。

[关键词]小半径曲线；钢轨侧面磨耗；原因；整治措施中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0159-021.小半径曲线存在问题大准铁路工务段管辖的大准线地处山区，隧道48座，延长米为36909米，桥梁163座，延长米为28380米，涵洞818座，横延米为35760米，曲线358条，半径≤600米的曲线有120条，坡度较大，自然条件差。

2011年开始对二线的修建，同时对既有线的拨接改造，虽然线路条件有所改善，但是既有线线路设计标准较低，排水设备不健全，道床厚度不足等状况仍然存在；造成道床排水不良，翻浆冒泥严重，形成线路条件、质量先天不足，小半径曲线侧面磨耗严重，高峰期每年因侧面磨耗更换曲线钢轨达20km，严重地段每月磨耗达1.3mm，基本上每年都得更换一次，这样不仅增加了维修工作量，而且大大增加了运营的成本和对运量的干扰。

2.曲线侧面磨耗产生的原因线路不间断受到机车、车辆的摩擦和冲击，线路处于不断变化的状态中。

曲线地段尤其是小半径曲线地段比直线地段受到的冲击、摩擦和横向力更加明显，钢轨侧面磨耗就是在列车运行，轮轨摩擦过程中产生和发展的。

随着近几年运量的不断增加，曲线上股钢轨的磨耗、鱼鳞伤、掉块及疲劳裂纹尤为突出。

2.1横向水平力通过对曲线轨道受力的分析，可将列车作用于钢轨上的力分为3个方向，即竖直方向、水平横向和水平纵向，横向水平力是导致钢轨侧面磨耗产生的主要原因，横向水平力主要指车轮对钢轨的侧压力和曲线上的附加横向力，曲线半径愈小，横向水平力愈大。

这些横向力的大小取决于离心力、行车速度、曲线半径和外轮超高。

当压应力和横向力的共同作用下超过了钢轨的屈服强度时，在钢轨作用边产生塑性变形，最终形成疲劳裂纹。

对减缓小半径曲线地段钢轨侧面磨耗的探讨铁路线路设备是铁路运输企业的基础，经常保持线路设备完整和质量均衡，才能使列车以规定速度安全、平稳和不间断地运行。

合理养护铁路线路，及时有效的分析、预防和整治设备病害，是实现铁路跨越式发展，确保铁路运输安全的必要。

淮北矿业集团公司铁路运输处现有自营铁路近500公里，担负着矿区煤炭外运及生产材料的运送等繁重任务。

由于矿区地形条件复杂，曲线线路占有很大比例，其中包含很多小半径曲线。

近年来，随着集团公司大开发、大跨越的发展趋势，煤炭运量快速增长，加之机车类型的更新，钢轨的侧面磨耗和波浪磨耗速度加快，尤其是在小半径曲线地段钢轨的侧面磨耗尤为严重。

严重的钢轨侧面磨耗削弱了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费大量的资金，而且还影响运输任务的完成，对运输安全带来很大威胁。

因此如何减缓小半径曲线钢轨侧面磨耗，延长钢轨与轮对的使用寿命成为我处近年来技术革新和研修的方向。

本人从事工务工作多年，参与了我处解决小半径曲线钢轨侧面磨耗的课题研修。

现就几年来研修心得与各位同行探讨。

一、钢轨磨耗产生的原因1、小半径曲线超高超高通常是根据列车通过曲线的平均速度来设置的，因此，多数列车通过曲线时不是出现欠超高就是出现过超高，由于超高直接引起导向力和冲击角的变化，从而也直接影响钢轨轨头侧磨速率的大小。

理论计算与现场测试表明改变超高会使影响曲线钢轨侧磨的两个主要因素。

由于超高过大或过小都将引起钢轨的偏载和轮轨间的不正常接触。

超高过大，列车的重载偏载于内股钢轨，显然对内股钢轨的垂直磨耗加大，同时对外股钢轨的侧磨也不利，因为内外股钢轨的长度不等，在车轮箍导向车轮轮缘向外股行走时，可以利用轮缘踏面锥形坡度来弥补一部分，但在后轴上，一般内股轮缘紧贴内股，使内、外股钢轨行程差值相对较大，这部分差数只有靠外轮沿纵向滑动或内轮向后滑动或打空转来调整，这就导致外轨的侧面磨耗。

如果超高过小，离心力显然得不到平衡，势必也增大横向力，也同样导致曲线外股钢轨的侧面磨耗。

小半径曲线整治标准的指导意见为提升曲线的养护水平，统一曲线养护维修的标准，特规范曲线作业标准如下：1.正线曲线现存的69型轨枕退役，更换为Ⅲ型轨枕。

2.钢轨侧磨达到轻伤标准时，进行更换新钢轨或再用钢轨。

3.更换新钢轨或再用钢轨时要同步更换新扣件、胶垫、挡座或再用扣件、胶垫、挡座。

4.根据《铁路线路修理规则》第3.6.1条规定：调整 R ≤400轨距杆每25m安设10根，轨撑每25m安设14对；400＜R≤600轨距杆每25m安设10根，轨撑每25m安设10对。

5.根据《铁路线路修理规则》第6.2.1条规定：V≤120km/h的小半径曲线轨距容许偏差管理值作业验收按照+6、-2mm，日常管理按经常保养值+7、-4mm进行分析和处理。

6.小半径曲线钢轨侧面磨耗达到以下标准及时进行修理。

①新上线使用的钢轨，力争2个月后进行安排钢轨打磨。

②根据《铁路线路修理规则》第3.4.12条规定：曲线地段钢轨侧面磨耗在未达到轻伤标准前，应有计划地调边或直线地段钢轨倒换使用。

R≥400m，50kg轨侧磨达到5mm时、60kg轨侧磨达到8mm时，进行调边，并力争安排进行打磨。

调边后50kg轨侧磨达到12mm、60kg轨侧磨达到14mm前进行更换。

③R﹤400m,不允许调边，50kg轨侧磨达到12mm、60kg 轨侧磨达到14mm前进行更换。

7.小半径曲线对ZH、HY、YH、HZ、QZ点进行安设定位地锚拉杆进行桩点控制。

8.根据《铁路线路修理规则》第3.7.10条规定：曲线正矢经常保养容许偏差中，增加圆曲线正矢差内容，同时将容许偏差分为三个等级，即：Ⅰ级为作业验收标准、Ⅱ级为经常保养标准、Ⅲ级为临时补修标准。

日常管理按经常保养标准进行分析和处理。

Ⅰ级：Ⅱ级：Ⅲ级：9.根据《铁路工务技术手册轨道》第三章第四节的要求：曲线无侧面磨耗时，60kg轨内侧扣板型号为6#，尼龙挡座为4#；外侧扣板型号为10#，尼龙挡座为2#，弹条为B型；50kg轨内侧扣板型号为14#，尼龙挡座为4#；外侧扣板型号为20#，尼龙挡座为2#，弹条为A型。

关 键 词 ： 路 线 路 ； 半 径 曲 线 ； 道 受 力 ； 线侧 磨 铁 小 轨 曲 中图分 类号 － １ Ｕ２ 文献标 识码 ： Ｃ 文 章 编 号 ：０ ７ － ９ １ ２ ０ ） ９ ０ ８ — ０ １０ － ６ ２ （０ ７ １ — ０ ３ ２
曲 线 是 铁 路 轨 道 的 重 要 组 成 部 分 ， 线 路 维 护 是 中 的 薄 弱 环 节 。 随 着 列 车 轴 重 、 度 与 行 车 速 度 的 密 不 断 提 高 ， 半 径 曲 线 上 股 钢 轨 发 生 不 均 匀 侧 磨 的 小 现象 十分 严 重 ， 困扰 线 路 维 修 养 护 的一 大 难 题 。 是 由于 曲 线 钢 轨 的 使 用 寿 命 取 决 于 钢 轨 最 大 磨 耗 量 的 大 小 ， 以 曲 线 钢 轨 磨 耗 不 仅 缩 短 了 钢 轨 的 使 用 寿 所 命 、 大 了养 护 维 修 的工 作 量 ， 且 增 加 了行 车 的 不 加 而 安 全 因 素 。要 从 根 本 上 解 决 难 题 ， 须 对 其 产 生 的 必 原 因进行分 析 。 １ 曲 线 侧 磨 产 生 的 原 因 曲线不 均 匀 侧磨 是指 在 同一 曲 线上 ， 股 钢轨 上 在 产 生 正 常 的 侧 面磨 耗 时 ， 于 其 不 同 的 磨 耗 速 率 ， 由 导 致 钢 轨 侧 面 磨 耗 量 不 等 。所 有 的 现 场 调 查 和 实 测 资料都 表明 ： 线钢 轨轨头 的侧磨 是很不 均匀 的 ， 曲 即 使 是 理 想 的 曲 线 线 型 ， 态 理 论 的计 算 也 表 明 ， 线 动 曲 各 点 的横 向 力 和 冲角 也 是 不 会 完 全 相 同 的 。 何 况 在 实 际条件 下 ， 论机 车 车辆 还 是线 路 结 构 和几 何 状 无 态 都 无 法 做 到 理 想 化 的 一 致 。 所 以 钢 轨 轨 头 出 现 不 均匀 侧磨是 无法 避 免 的 。机 车车 辆 车轮 的冲 击 、 货 物装 载不 良、 车编 组不 合 理 、 道结 构 状 态 差 、 列 轨 轨 道几 何尺寸 不 良， 以及 环 境 因 素 如 温 度 高 、 气 湿 度 空 大 、 染严 重 等 都 是 产 生 钢 轨 不 均 匀 侧 磨 的 因素 。 污 现 仅 从 工 务 维 修 养 护 的 角 度 出 发 ， 曲 线 钢 轨 不 均 对 匀侧磨 产生 的原 因分析如 下 ： 小 半 径 曲 线 钢 轨 磨 耗 特 别 是 侧 磨 往 往 在 多 种 因 素 的复合作 用下形 成 ， 对 其产生 的原 因分析 如下 ： 现 ①钢轨 材质 的影 响 ， 产 生不 均 匀 磨 耗 的 曲线 地段 对 进 行轨头 表 面硬度 测 试分 析 表 明 ， 一 根 钢 轨 在硬 同 度 相 同 的情 况 下 ， 轨 却 发 生 了 较 明 显 的 不 均 匀 侧 钢 磨 ， 明 钢 轨 表 面 硬 度 与 不 均 匀 侧 磨 的 相 关 性 不 明 说 显 。虽然 钢轨 表 面硬 度与钢 轨 的不 均匀 侧磨相 关性 不 明显 ， 是钢 轨 的强 度与 钢 轨 的磨 耗 速率 却有 着 但 密 切 的 关 系 。 钢 轨 的 耐 磨 性 随 着 钢 轨 的强 度 增 大 而 增 大 ， 金 轨 和 全 长 淬 火 轨 在 钢 轨 轨 头 有 较 高 的 强 合 度 ， 而 提 高 了 钢 轨 的 耐 磨 性 。 ② 曲 线 圆顺 度 （ 矢 从 正 变 化 ） 影 响 ， 车 通 过 曲 线 时 会 产 生 导 向 力 和 冲 的 列 角 ， 钢 轨 侧 磨 的 大 小 ， 决 于 车 轮 作 用 在 钢 轨 上 的 而 取 导 向力 大 小 与 摩 擦 距 离 的 大 小 。 曲 线 圆 顺 度 的 不 良 直 接 引 起 轮 轨 横 向 力 及 导 向 力 的 增 加 ， 论 计 算 表 理 明， 曲线 正 矢 的 变 化 与 导 向 力 和 冲 角 成 正 比 。 对 现 场 钢 轨 侧 磨 实 测 的 数 据 进 行 分 析 也 表 明 ， 正 矢 变 在 化 较 大 范 围 内经 常 出 现 钢 轨 的 最 大 侧 磨 点 ， 原 因 其 也 在 于 此 。 ③ 曲 线 超 高 的 影 响 ， 高 大 小 对 轮 轨 之 超

阐述地铁小半径曲线钢轨磨耗及整治措施地铁运行的全程轨道中小半径曲线段最容易受到磨损危害，当车辆行驶至曲线段时轨道的弯度迫使机车转弯，由于高速行驶的车辆拥有较大的惯性，因此会对曲线段的轨道产生强大的冲击力，当此冲击力过大时就容易使轨道发生形变，同时对轨道造成侧磨和波磨的危害，当轨道长期没得到合理的措施就会对轨道的内外轨造成偏载，这就会加剧钢轨的磨损程度，造成车辆行驶的震荡，在严重时甚至会使行车的安全造成威胁。

一、小半径曲线钢轨磨耗类型分析小半径曲线段钢轨磨耗的发生是较为复杂的过程，该过程的演化与钢轨的质量、材质及养护等多个因素有关，同时还与车辆的行驶角度、冲击力范围及车辆型号有关，因此对小半径曲线钢轨的磨耗分析需要从多个角度探讨，其中钢轨位置不正确是造成钢轨磨耗问题产生的主要原因。

1、小半径曲线钢轨侧磨问题分析小半径曲线钢轨发生侧磨最为常见，该种问题的主要是由线路自身存在问题造成。

不同于地铁行驶在直线段，曲线段的钢轨会与地铁的车轮发生滑动，同时由于曲线段钢轨对地铁车速度的减少作用，使得钢轨在曲线段相同的牵引力下受到更大的作用力，导致列车和钢轨受到更大的磨损，大大缩短了钢轨的使用寿命。

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。

此外，经过长期对地铁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。

另外，钢轨的大小不合理也会直接导致钢轨侧磨问题的产生，车轮在行驶的过程中与钢轨之间会存在一定的间隙，当轨距调节不合理时，车轮就会相对于线路中心发生偏离，两个车轮就会在钢轨上发生不同形式的摆动，会使车轮在轨道上发生蛇行运动，该种形式的运动会严重破坏车轨的稳定性，当车轨间距过大时甚至会引发列车脱轨事故。

铁 路线 路设 备是铁 路运 输企 业 的基 础 ，经常保 持 线路设 备 完整和 质量 均 衡 ，才 能使列 车 以规 定速度 安全 、平 稳和不 间断地 运行 。合理 养护铁 路 线路 ，及 时有 效的分析 、预 防和整治设 备病 害，是 实现铁路 跨越式发展 ，确 保铁路运 输安
全 的必要 。淮北 矿业集 团公司铁 路运输处 现有 自营铁路 近５ｏｏ－＇ ￣里 ，担负着矿 区 煤 炭外运 及生 产材料 的运 送等繁 重任务 。由于矿 区地形 条件 复杂 ，曲线 线路 占 有 很大 比例 ，其 中包含很 多小 半径 曲线 近年 来 ，随着集 团公 司大开 发、大 跨越 的发展趋 势 ，煤 炭运量 快速增 长 ，加之 机车类 型的更新 ，钢轨 的侧面磨 耗和波 浪 磨耗速 度加 快 ，尤其 是在小 半径 曲线地段 钢轨 的侧面磨 耗尤 为严重 。严 重 的钢 轨侧面磨 耗削 弱了钢轨 的强度 ，加剧 了钢轨 的伤损 ，缩 短了钢 轨的使 用寿命 ，不 仅浪费 大量 的资金 ，而且还 影响运输任 务 的完成 ，对运 输安全 带来很 大威胁 。因 此如何 减缓小 半径 曲线 钢轨侧面 磨耗 ，延长钢轨 与轮对 的使 用寿 命成为我 处近 年 来技术 革新 和研修 的方 向。本人从 事工务 工作 多年 ，参与 了我处 解决小 半径 曲线钢轨 侧 面磨耗 的课 题研 修 。现就 几年 来研 修心得 与各 位同 行探讨
坡 度来 弥补一 部分 ，但在 后轴上 ，一般 内股轮缘 紧贴 内股 ，使 内、外股 钢轨 行程 差 值相对 较大 ，这 部分差数 只有靠 外轮沿纵 向滑动 或内轮 向后 滑动或 打空转来 调整 ，这就 导致 外轨 的侧面磨 耗 。如果超 高过 小 ，离心力 显然得 不 到平衡 ，势 必 也增大 横 向力 ，也 同样导 致 曲线外 股钢 轨的侧 面ｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ

既有线的工况更加苛刻。
铁路机车车辆轮轴特点是两侧车轮固定在同
一根刚性轴上，通过曲线时，由于内外两根钢轨存
在长度差，势必有一侧车轮发生蠕滑达到两侧车轮
的步幅统一，轨距越小，半径越小，这一现象就越严
重［2］。为了缓解这一问题，对轮轨廓形进行了特殊
的设计，见图 1。
图1
轮轨接触示意
从图 1 中可以看到，列车通过曲线区段时，在
材料的ห้องสมุดไป่ตู้限延伸率时，就会造成已发生塑性变形的
上表层和下面基体间分离，从而造成大块表面分层
脱落而形成磨屑，宏观表现为磨损。
从以上分析可知，轮轨磨损的内在动因是接触
表面的切向力，这个力的主要来源是曲线段轮轨冲
角产生的冲击力和轮轨间轨距角位置的蠕滑，实施
轮轨润滑可以大幅降低这种轮轨接触面的切向力。
2 轮轨润滑试验情况
2020 年 5 月之后，使用行走机器人实施补充润
而污染轮轨踏面。若用润滑脂润滑，润滑脂被车轮
甩出到轮轨踏面，导致轮轨黏着系数下降，这对于
高速铁路来说将是十分危险的，是比轮轨磨耗更不
能接受的状况。
固定式润滑装置依赖车轮将润滑剂带走，传送
到曲线钢轨需要润滑的区域，润滑剂与车轮的第一
接触点变得十分重要，见图 11。
数据便是证明。
01 号道岔是个特例，这是进站的第一组道岔，
列车没有分流，通过总重最大，磨损最重。这组道岔
属于单向道岔，另外列车刚驶出正线的曲线，正好
是 01 号道岔曲尖钢轨的反向曲线，因而列车车轮
偏向另一侧。在曲尖钢轨加宽 15 mm 的条件下，列
车轮缘与曲尖钢轨侧面接触点晚于其他道岔，转向
架扭转产生的切削磨损发生部位也晚于其他道岔，

地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律阐述摘要：地铁轨道磨损造成的轨道使用寿命降低是地铁运行的重要问题，本文主要分析了地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律的研究背景和研究意义，然后阐述了研究方法，最后总结了现场实验和仿真分析的研究结果。

关键词：地铁轨道；小半径曲线；钢轨侧磨一、地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律的研究背景和意义随着城市经济的不断发展，城市交通线路规划受到了一定限制，目前小半径曲线在我国线路规划中逐渐广泛，而列车在半径曲线中行驶，其钢轨受牵引力的影响会受到一定的磨损，从而减少了钢轨和轮对的使用寿命，使得地铁运营成本增加，一些城市的地铁因钢轨磨损而导致其使用寿命大大缩短，所以研究地铁轨道半径曲线钢轨侧磨规律对于延长地铁轨道使用寿命，增加地铁运营经济效益具有重要意义。

目前由于机动车辆数目不断增多，城市交通压力过大，堵塞成为交通方面的一大问题，交通拥堵为居民生活工作带来了极大的不便，所以轨道交通的规划和建设成为缓解城市交通压力的重要方式，通过加强地下空间的应用，构建合理的地下轨道交通体系，使人们工作生活出行更加便捷。

由于地铁轨道交通一般在地下空间以隧道的形式出现，能够同时承载多个乘客，并且准时性，便捷性都比较高，地铁轨道逐渐成为我国应用较为广泛的交通方式，在我国公共交通体系中占据重要的位置，不仅使人们的生活，工作更加方便，还促进了城市发展。

但是由于在地铁轨道规划中需要考虑到原有建筑以及街道等因素，还要考虑地铁轨道与其他公共交通的衔接，所以其路线规划受到一定的限制，需要设计较多的小半径曲线，而列车在小半径曲线中行驶，难免会造成钢轨的摩擦，从而降低钢轨的使用寿命。

钢轨是地铁顺利运行，不可缺少的结构，也是引导列车运动，承载列车重量的关键部位，列车在小半径曲线中行驶，在牵引力的作用下会使车轮与钢轨产生摩擦，从而导致钢轨侧磨影响钢轨的使用寿命。

同时由于地铁轨道每一站之间的距离较短，行驶时间也较短，在运行过程中，地铁轨道需要频繁启动和停止，从而加剧了钢轨与车轮之间的摩擦，种种因素都会导致钢轨磨损严重，从而使钢轨使用寿命缩短，同时会降低钢轨与车轮之间的匹配度，影响地铁列车运行的安全性和稳定性，甚至会造成地铁列车的其他部位受到影响，所以要针对地铁轨道小半径曲线钢轨侧磨规律，定期对地铁钢轨进行更换和维修，尽可能降低地铁的运营成本，确保地铁的运行安全。

铁道线路不间断地受到机车、车辆的碾压和冲击，所以线路状态处在不断的变化当中。

曲线地段特别是小半径曲线较直线地段所受到的冲击、碾压和推挤更为突出，不但线路状态变化较快、较大，而且轨件的磨损也比较严重，因此小半径曲线的养护维修与病害整治成为线路养护维修工作的一个重要环节，其养护任务的好坏直接关系着维修投入与行车安全。

１曲线轨道的受力分析小半径曲线病害的产生与钢轨受力有着直接关系。

当列车在曲线地段运行时，产生的力十分复杂。

通过力的分析，可将列车作用于钢轨上的力分为３个方向，即竖直方向、水平横向以及水平纵向。

１．１作用于钢轨上竖直方向分力的构成机车和车辆在轨道上运行时，作用于钢轨上车轮的静压力（即分配到该车轮上的车辆重量——轴重）随着铁路运输的发展将不断增加，而加强轨道结构，首先是增加钢轨的重量，这样才有可能满足轴重不断增加的要求。

列车通过轨道不平顺地段以及不平顺车轮运行时会产生附加力。

轨道不平顺分为长不平顺和短不平顺两种。

长不平顺通常因捣固不良、枕木腐朽、三角坑以及轨道弹性不均匀而形成；短不平顺的形成与钢轨波浪形磨耗、车轮空转有关。

在曲线地段还有因外轨超高以及车架对车轮横向压力而引起的附加垂直力。

１．２作用于钢轨上横向水平力的构成横向水平力主要指车轮对钢轨的侧压力和曲线上的附加横向力。

以上力由轮缘对轨头的压力（传递车架压力）和车轮在钢轨上横向滑动时产生的摩擦力组成，因此车轮对钢轨的侧压力可以取上述两力之和或两力之差。

曲线地段产生的横向水平力比较大。

曲线半径愈小，横向水平力愈大。

曲线上产生的离心力和因外轨超高使车辆倾斜而产生的机车车辆重力分力有关。

这些横向力（导向力、侧向力及车架压力）的大小取决于离心力、行车速度、曲线半径和外轮超高。

当在压应力和横向力的共同作用下超过了钢轨的屈服强度时，在钢轨作用边产生碾堆（即塑性变形），在踏面形成局部压陷特征，压陷处不易和车轮踏面接触（即短不平顺）而形成暗斑，最终形成疲劳裂纹。

地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施摘要：地铁是我国交通运输体系非常重要的组成部分。

地铁小半径钢轨磨耗问题对地铁正常运行带来的影响较大，分析地铁小半径曲线钢轨磨耗产生的原因，制定合理化的整治措施，可以有效减轻地铁小半径曲线钢轨磨耗，对于确保地铁线路正常运行具有重要意义。

以下就是本文对地铁小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施的有关分析，希望对该方面研究有一定帮助。

关键词：地铁；钢轨；小半径曲线；磨耗分析；整治措施小半径曲线钢轨磨耗是地铁运行较为常见的问题。

地铁中采用的大量钢轨结构可以起到减振的目的。

但是大量减振型轨道结构的使用也导致钢轨出现了一系列的问题，其中以毛钢轨磨耗最为常见。

针对地铁小半径曲线钢轨磨耗问题制定合理化的防范措施非常必要。

1地铁小半径曲线钢轨磨耗原因分析1.1线路条件影响线路条件是导致地铁小半径曲线钢轨磨耗的原因之一。

曲线半径与轮轨间滑动几率成反比关系，在曲线半径越小的情况下，轮轨间滑动几率越大，此时钢轨磨耗程度越严重。

而降低轨道竖向和横向刚度，则可以增加轨道结构弹性，对于减轻列车对轨道带来的冲击作用较大，从而减轻钢轨侧磨问题。

轨道在低阻尼的情况下钢轨波磨问题较为严重。

1.2走行部构造影响导致钢轨波磨和继续发展的因素主要包括以下几点，分别是轮对轴和一系滩簧的刚度、轮缘摩擦系数较小且轴重过大会加剧波磨严重程度。

1.3运营条件影响列车车型不一样其对应的走行部性能也不一样，列车在混跑情况下波磨不易发生，但是钢轨波磨发生率却增加。

曲线区段，在行驶列车数量明显增多的情况下，该区段钢轨出现波磨的几率会更高[1-2]。

2地铁小半径曲线钢轨磨耗类型分析2.1侧磨问题线路自身如果出现问题会引起侧磨现象。

列车行驶在直线段和曲线段钢轨会与地铁车轮产生滑动，曲线段可以减小列车的行驶速度，此时钢轨在曲线段一样的牵引力下受到的作用力会更大，加大了钢轨和列车之间的磨损，磨损程度进一步加深会缩短钢轨使用寿命。

2.2波磨问题道床刚度与钢轨波磨问题的发生密切相关，道床刚度对列车和轨道之间产生的振动密切相关。

阴火线小半径曲线钢轨打磨工艺及效果分析概述：晋神铁路公司阴火线地处晋西北地区河曲县境内，是山西、陕西、内蒙古三省交汇处煤炭物流的重要通道。

包括沙泉站、高石涯站、刘元头站、火山站，全线约33公里，小半径曲线铺设的是包钢生产的60N U71MnG 17、18钢轨和60N U75VH 21 VⅢ，管内多为300-600m小半径曲线。

多年来由于年运量大，钢轨伤损日趋严重，侧磨快、斜裂纹、剥离掉块、肥边、压溃等病害急剧增加，小半径曲线侧磨、肥边，速率增加约30％，严重影响了钢轨的使用寿命。

神维分公司根据阴火线小半径曲线钢轨存在问题，利用MS-10C曲面打磨车制定打磨工艺，在尽量不影响运输行车组织和列车安全的前提下，对小半径曲线钢轨进行修理性打磨，取得了良好的效果。

关键词阴火线；小半径曲线；MS-10C曲面打磨车；打磨工艺1 影响小半径曲线钢轨寿命的原因分析钢轨磨损和疲劳破坏是钢轨伤损的主要形式，是随着通过总重累积而发展的,钢轨表面的轮轨间蠕滑力是产生伤损的主要原因。

日常运营线钢轨上经常看到的塑性流动、斜裂纹、剥离掉块、肥边皆由此引起。

图1.1当车轮行进在曲线线路上时，轮缘与上股钢轨内侧接触，往往在轮缘根部和钢轨轨距角处会形成一个间隙，国际上通常用这个间隙的最大值来定义轮轨接触的贴合性。

当最大间隙＞0.5mm时，称之为非贴合型两点接触；反之，则称之为贴合型两点接触。

贴合型接触比非贴合型接触更有利于形成较大的转向力矩。

曲线上股钢轨与车轮接触状态对轮轨界面剪切能的影响。

轮轨界面上的剪切能是评估轮轨关系重要参数,它是接触区内轮轨蠕滑位移和蠕滑力的乘积。

剪切能实际上是车轮在钢轨上滚动时所耗费的能量，或者说是轮轨界面蠕滑力（阻力）所做的功，蠕滑力越大说明轮轨接触时消耗的能量越多。

贴合型轮轨接触的蠕滑力比非贴合型轮轨接触的蠕滑力小。

另外，总剪切能总是随线路曲线半径的减小而增大。

从磨损的角度看，在蠕滑较大的区域内一定伴随着钢轨表面磨损的增加。

工 业 技 术
小 半径 曲线 钢 轨 磨耗 研 究
胡 国 喜 （ 包头铁 道职业 技术 学院 内蒙古 包头
０ ０ ０ １ ４ ） ４

摘 要 ： 着铁路运输 向高速 ． 戴方 向发展 ， 随 重 小半径 曲线钢轨 的侧 面磨 耗 问题 日益 严重 ， 直接 影响 到铁路 运输 的安 全和 效率 。 本文对 小 半 径 曲 线 钢 轨 的 佣 面磨 耗 成 因理 论 进 行 了 系统 的 总 结 ， 出 了整 治 措 施 。 提 关键 词 ： 小半径 曲线 佣面磨耗 整治 中 图分 类 号 ： １ Ｕ２ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ； ６ －３ ９ （ ０ ２ ０ （） ０ ４ １ １７ ２ ７ １ ２ １ ） １ ａ一０ ９ —０
当曲线上股钢 轨主要 表现 为侧磨 时 ， 应在 曲线 下股 垫 以 ｌ ／ ４ ０ １ ｍｍ的 坡 形 胶 垫 ， 减 少 下 股 钢 轨 外 倾 量 ， 止 因 钢 轨 外 倾 造 防
磨 耗和 侧面 磨 耗 ， 直磨 耗 一 般情 况 下是 正 的 主 要 原 因 。 均 匀 侧 磨 长 度 一 般 ３ ～ 垂 不 ｍ ０ 长 大 常 的 ， 面磨 耗 是我 国现 阶 段 最为 突 出 的伤 １ ｍ之 间 ， 短 不 一 ， 者 甚 至 间 隔 几 十 侧 在 磨 损 类 型 ， 属 于 塑性 变 形 磨 损 、 着磨 耗 和 米 。 磨 耗 形 成 的 开 始 阶 段 ， 耗 速 率 很 它 粘 疲 劳 磨 耗 的 综 合机 理 ， 终 形 态犹 如 切 削 。 小 ， 最 约每 月０ １ ． ｍｍ ～０ ２ ｍｍ ， ．１ 主要 是 轨 面 侧 磨 主要 发生 在 小 半径 曲线上 ， 由于 钢 轨 对 淬 火 层 未 被 完 全 破 坏 ， 均 匀 磨 耗 框 架 不 列 车轮 对 的 导 向作 用 ， 轮 与 钢 轨 产 生 粘 还 小 ； 车 蛇 形 运 动 对 钢 轨 的 冲 击 力 较 车 列 着、 蠕滑 和 滑动 ， 造成 曲线上 股严 重 侧磨 。 在 小 ； 当磨 耗 达 到 ４ ｍｍ（ Ｄ３ 磨 轨 为 ８ Ｐ 耐 ｍｍ） 山区、 陵地区， 丘 曲线 铁 路 比例较 大 ， 且半 径 以 后 ， 耗 速 率 明 显 大 ， 每 月０． ｍｍ ～ 磨 约 ４ 较 小 ， 在 山 区大 坡 道 小半 径 曲线 上 ， 轨 ０ ５ ｍｍ ， 面 淬 火 被 完 全破 坏 ， 均匀 磨 而 钢 ．５ 轨 不 列 的 侧 向 磨耗 就 更 为 严 重 。 些 地 段 ， 半 径 耗 框 架 变 大 ， 车 蛇 形 运 动 对 钢 轨 的 冲 动 这 小

接 触部位 不 同 ， 内轮踏 面 的外缘 部分 与轨面接 触 ， 其对
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图 ２ 两 点 接 触示 意 图
从式 （ ） 以看 出 ： ２可 ＡＲ、 ２ Ｓ 、ｎ都 是 常 数 ， 线半 曲 径 Ｒ、 轮对 可调整 的半径 差 Ａｒ 可变 的 。因此 ， 是 轮对 可调 整的半径 差 Ａ 可 以适 应一定 范围 的曲线半径 Ｒ。 ｒ
易 波
（ 汉 铁 路 局 武 襄 工 程 建 设指 挥 部 ， 武 湖北 随州 ４ １０ ） ４ ３ ０
摘要 ： 一般认 为产 生 曲线 钢轨 侧 磨 的 主要 因素是 车轮 对钢 轨 的 冲击 角和轮 轨 的 两点接 触。但 在 半 径
＞１ ０ ０ｍ的曲线地段 ， ２ 同样 存在轮 轨 的 两点接 触 和 冲击 角 ， 却没 有发 生钢轨 侧 磨 现 象。 文章 从 曲线 上 轮轨 间接触 形式 、 对运行 行为 、 轮 车轮 与 钢轨 间的相 互作 用 力 以及 轨 道参 数 等方 面进 行 分析 ， 出了蠕 指
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பைடு நூலகம்
铁 ２０ ０７年 第 ｌ 期 ２
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Ｒａ ｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉ ｗａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
文 章 编 号 ：０ ３１９ （０ ７ １－０ １ ３ １０ —９５ ２ ０ ）２０９ — ０
小半 径 曲线 上钢 轨 侧磨 的轮 轨 作 用机 理浅 谈
滚 动 的 前 进 速 度 ， 轮 相 对 于 钢 轨 会 产 生 微 小 的 弹 性 车 滑 动 ， 蠕 滑 ， 图 ３示 ， 中 为 列 车 运 行 速 度 ，９ 即 如 图 ０ 为 轮 对 运 行 的 角 速 度 ， 为 各 轮 对 外 轮 实 际 运 行 半 ｒ

曲线钢轨侧磨的原因及预防措施我于2010年12月至2011年2月，对牡丹江工务段管辖滨绥线381km+900m-583km +000m 曲线共计215条，和83km的直线。

进行了关于钢轨侧磨的调查。

对曲线钢轨侧磨的有了新的认识，对曲线钢轨侧磨的影响因素进行了进一步的探索。

对钢轨侧磨指标进行了系统分析。

掌握了曲线钢轨侧磨的变化规律。

制定了预防措施。

一、调研目的：1、熟练掌握测量钢轨侧磨的方法。

2、通过直线与曲线的侧磨对比来分析同等条件下磨耗的比例。

3、对曲线侧磨提出综合整治或预防措施二、调研方法：1、对钢轨侧磨进行实地测量。

2、与技术员和工长进行实地测量，对数据进行认真分析。

3、把数据综合整理、对比。

4、查阅有关的钢轨台账。

三、调研内容及过程：（一）概述我国地域辽阔，地形复杂，山区、丘陵地区占很大比例。

特别是山区，曲线铁路占有很大的比例，而在山区大坡道铁路小半径曲线上，钢轨的侧向磨耗就更为严重。

这些地段，小半径曲线的换轨周期，完全由上股钢轨的侧磨来控制。

根据调查资料，我国小半径曲线上的钢轨有98%是由于侧面磨耗超限而报废的。

严重的钢轨侧面磨耗削弱了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费大量的资金，而且还干扰运输任务的完成。

因此减缓小半径曲线钢轨侧面磨耗的速率，从而延长钢轨使用寿命对于我国铁路具有重大的意义。

曲线是轨道结构强度中的薄弱环节。

当机车、车辆进入曲线后，车体受机车牵引随惯性向前运行，轨道迫使机车、车辆转弯，这样势必形成车轮冲击轨道，造成轨道变形，轨道和车轮同时受到磨耗。

当离心力和向心力得不到平衡而造成的内外轨偏载时，更加剧钢轨的磨耗。

因此如何减缓曲线上的钢轨的磨耗，延长其使用寿命，降低维修成本，保证行车安全，成为工务工作的一项重要内容。

牡丹江工务段管辖滨绥线381km+900m-583km +000m，地处山区，线路基础大部分还是日、俄时期修建的，线路设计标准低，大多顺山铺设。

小半径曲线的养护维修【摘要】在我国铁路上，曲线轨道占有很大比重，特别是山区铁路比重更大。

山区铁路限制坡度大，曲线多且多为小半径曲线。

因此，提出减少曲线故障，加强曲线维修，提高线路质量和保证行车安全具有十分重要的意义。

【关键词】山区；小半径曲线；维修佳木斯工务段管内山区较多，导致线路设计上存在许多小半径曲线，这些小半径曲线病害较多，维修工作量大，影响行车安全。

运行中的列车进入曲线后，由于牵引力和惯性力的作用，使车体沿着切线的方向运行，而轨道迫使车体转向，这样势必形成车轮冲击轨道，造成轨道变形，导致方向不良。

当行车速度与外轨超高不相适应时，内外轨产生偏载，加剧钢轨磨耗。

因此，曲线问题主要表现为钢轨磨耗和方向不良，这也就是曲线养护的重点。

现就这几年工作中，对小半径曲线病害的成因分析及养护维修的一些方法简述如下：1.小半径曲线常见病害1.1钢轨侧磨及波磨是小半径曲线最常见的病害轮对在曲线上滚动时，由于内外轮滚动的距离与内外轨线长度不相适应的长度差，要靠轮对在钢轨上滑行加以调整，这就产生了曲线上钢轨的垂直磨耗；当车轮滚动前进时，导向轮轮缘紧压外轨内侧面，轮轨间产生很大摩擦力，形成了钢轨的侧面磨耗。

减少或消除曲线钢轨的磨耗，延长钢轨的使用年限，是研究解决小半径曲线病害的主要方向。

1.2几何尺寸易变化、保持周期短小半径曲线上轨距、水平、高低、方向相对其他线路容易发生变化，保持的周期短。

同时小半径曲线上联结零件承受的冲击力比较大，在相同扭力矩的情况下，小半径曲线联结零件更容易松动，而且当冲击力达到一定值时，易造成混凝土枕立螺栓失效、木枕道钉浮离、轨距杆折断、轨撑压裂、尼龙座挤碎、轨枕挡肩破损等问题。

1.3接头“支嘴”也是小半径曲线常见病害钢轨在轧制过程中，由于冷却不均匀，运输过程中摔碰，运营过程中没有正确养护等都会造成钢轨弯曲。

尤其在小半径曲线上，如存在接头处缺砟、轨枕失效、螺栓松动等问题，更易产生“支嘴”。

2.小半径曲线病害间相互关系造成小半径曲线病害的原因是多方面的，任何一种病害也是由多个因素引发的，病害和因素之间没有一一对应的关系，只有主次之分，且绝大部分病害之间互为影响因素。

无缝线路小半径曲线
病害原因：
1.曲线地段较直线地段所受的冲击、碾压以及推挤作用更严重，使线路的状态
变化快，变化大。

2.小半径曲线因易发生高温胀轨等多采用有缝线路，大量存在的钢轨接头加大
了轮轨动力冲击，轨道几何形位变化快，成为病害集中高发区，加剧小半径曲线钢轨伤损的形成与发展，增加了养护维修工作量及难度。

病害分类
1.钢轨直接受到损伤性的病害例如：钢轨的侧磨、接头损伤以及波磨
2. 连接零件之间的松动或者是磨损，运营的过程当中受到外界较大的横向作用力和冲击力，使得螺栓折断或者是夹板弯损
3. 导轨尺寸的变形超出允许的范围，轨道间距的增加
原因
1. 线路本身的先天不足
2. 快速和重载，运输量的大大增加对于钢轨的破坏也是非常明显的，
3. 超高设置不合理，造成波磨。

4. 轨枕预留轨底坡不合理，现通常选择的是1/40，于曲线地段而言则因为超高的作用而使得车轮的踏面和钢轨的顶面没有完全予以接触，在这样一种状况下车体的载荷基本上就完全集中在钢轨的内顶面。

整治办法：
1. 调整好小半径曲线各个部位上尺寸
2. 强化小半径曲线的技术细节
2.1坚持给钢轨涂油，在钢轨的侧面上进行涂油能够较好的减缓钢轨的磨损，尤其是对于侧磨的控制效果更好
2.2加强对钢轨的养护工作，打磨
3.轨距的病害整治
采用坡形胶垫、轨距挡板以及可调轨撑等对其
进行调整和整治。

２ １ 钢 轨材质 对侧 磨 的影 响 ． 钢轨类 型 和材 质 集 中反 映 了轨 道 的 等 级 水 平 ，
线 的条件 ， 使机 车 通过 曲线 时 的 轮 轨 导 向力 和 冲击
角都 相应减 少 ， 而 减轻侧磨 。因此 ， 从 曲线轨距 适 当 减小 ， 对于 曲线 钢轨磨 耗 的减 少是 有利 的 。
长 ，０ ｇ ｍ 和 ７ ｋ ／ 的 钢 轨 所 占 的 比重 正 逐 年 增 ６ｋ／ ５ｇｍ
加 ， 轨材质 也 由普 通 碳 素 轨 发 展 为合 金 轨及 全 长 钢 淬火轨 。不 言而 喻 ， 用 强 韧 的合 金轨 和 全 长 淬 火 采 轨， 对于 减缓 曲线钢 轨 的侧磨 是 十分有 效 的 ， 而提 从 高 了钢轨 的使 用 寿命 ， 少 了 日常 的养 护 维 修 工 作 减
大， 滑动距 离也 越大 。因此 ， 大 曲线 半 径对 于 减少 加
曲线钢 轨不 均匀侧磨 的形 成 与 曲线 的 圆顺 度 有 相 当大 的关 系 。曲线 的不圆顺 可 以看 成是 轮轨 之 间 横 向力 的一个 激 励 源 ， 这些 激 励 源 使 得 轮 轨 的 运行 状 态发生 改变 ， 而 造 成 轮轨 导 向力 和 冲击 角 的 变 从
原 因及 其 防治措施 就显 得极 为 重要 。
轨距 是影 响 曲线 钢轨磨 耗 的重 要 因 素 。轨距 加 宽， 对于 机车 和 车辆 来 讲 ， 角 必然 增 大 ， 向力 也 冲 导
将增 加 。适 当减 少轨 距 ， 以改 善 机 车 车 辆通 过 曲 可
２ 曲线 侧 磨 的影 响 因素
文 章 通 过对 小 半径 曲 线 侧 磨 的 影 响 因 素 的 分 析 ， 钢 轨 的 材 质 、 高 、 底 坡 、 护 等几 个 方 面 提 出 相 应 的 防 治 措 从 超 轨 养