研究曲线超高设置对钢轨侧面磨耗的影响
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曲线的养护维修根据曲线钢轨磨耗的原因分析,结合平时养护维修的经验教训,采取合理的措施,加强技术防范和重点病害的整治,以达到延长曲线钢轨使用周期的目的。
曲线是铁路轨道的薄弱环节之一,山区铁路曲线多、半径小,夹直线短,给钢轨磨耗带来较大的压力,因此加强曲线的养护维修,提高曲线轨道设备维修质量,减少曲线钢轨不正常磨耗,致在尽量延长钢轨的使用周期,保证列车安全、平稳和不间断的运行,具有特别重要的意义。
一、曲线钢轨磨耗原因分析钢轨磨耗有垂直磨耗和侧面磨耗两种形式,钢轨的总磨耗=垂直磨耗+50%的侧面磨耗。
造成曲线钢轨磨耗的原因有2个方面。
1、1 曲线本身的轨道结构所致(1)钢轨垂直磨耗。
曲线轨道的外轨线比内轨线长,半径愈小内外轨线相差愈大,轮对在曲线上滚动时,由于内外轮滚动与内外轨线长度不相适应的长度差,要用轮对在钢轨上的滑行来加以调整,这是曲线上钢轨垂直磨耗的主要原因。
(2)钢轨侧面磨耗。
轮对在曲线上运行,当车轮滚动前进时,导向轮轮缘紧压外轨侧面,轮轨间产生很大的磨擦力,即是产生钢轨侧面磨耗的主要原因。
1.2 曲线日常的养护维修不到位所致(1)曲线方向不良造成曲线钢轨不均匀磨耗。
曲线方向不良的表现形式是多种多样的。
主要表现在:曲线头尾的直线方向不正,缓和曲线的头尾(ZH,HY,YH,HZ)连接不良,有反弯或“鹅头”现象。
列车经过曲线时,在其头尾处产生冲击和振动,使线型难于保持,加之拨道不当,误差日积月累,即造成曲线头尾方向不良;二是钢轨弯曲,接头有“支嘴”,造成钢轨硬弯先天存在,尤其在小半径曲线上,接头处有道碴不足、道床板结、转轨失效、夹板弯曲以及螺栓松动,更易产生接头“支嘴”。
(2)曲线轨距扩大,扣件扣压力不足,轨距档块与钢轨间有离缝,静态与动态轨距不同,前后轨距变化大,千分比不顺,胶垫压溃造成曲线下股钢轨向外倾斜,造成列车摇晃,增加横向力作用,加大冲击角,增大内外轮走行距离之差,也会加剧钢轨磨耗。
(3)曲线超高设置不当也会加剧钢轨的磨耗。
浅谈曲线外股钢轨侧磨产生原因及整治措施作者:王艳平来源:《中国科技博览》2019年第04期[摘要]本文主要论述了曲线上股钢轨侧面磨耗形成原因,提出适当调整轨底坡、改变曲线外股超高对钢轨侧面磨耗的影响,并对曲线上股钢轨侧面磨耗进行整治。
[关键词]曲线;外股钢轨侧面磨耗;原因及整治措施中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)04-0257-021.前言轨道作为铁路的基础,其质量与状态直接关系到铁路运输的安全与否,而钢轨是轨道中最重要组成部分,也是铁路运输的重要基础设施之一。
随着铁路运量和速度的不断增加,伴随着钢轨也产生了各种伤损情况,其中钢轨侧面磨耗就一直是铁路上存在的重要问题之一。
2.曲线外股钢轨侧磨概述2.1背景概述大准线地处山区,桥隧多、小半径曲线多、坡度大、自然条件差,由于线路设计标准低,道床排水不畅,路基软硬不匀,造成线路质量、轨道状态差、曲线外股钢轨侧面磨耗严重,特别是在小半径曲线较直线地段所受到的冲击、摩擦和横向力更为突出,平均每年更换侧面磨耗钢轨达10km,严重地段更换不到一年的钢轨就得下线,这样不仅增加了许多维修工作量,增加了运营成本,而且给铁路安全运行埋下了隐患。
3.曲线钢轨侧面磨耗形成原因3.1侧面磨耗产生原因曲线上钢轨的侧面磨耗主要是由于轮对和钢轨侧面之间的滑动摩擦造成的。
线路不间断地受到机车、车辆的摩擦和冲击,状态处在不断的变化当中,钢轨侧面磨耗就是在列车运行、轮轨摩擦的过程中产生的,由于列车通过曲线时,曲线的上下股半径不同,内外轮的滚动距离不同,轮轨间必将产生滑动摩擦,因此滑动摩擦是产生侧面磨耗的根本原因。
为了找到侧面磨损的主要原因,通过长期观察和测量,发现钢轨侧面磨损具有以下特点:⑴侧面磨耗与曲线半径有关;曲线半径越小,侧面磨耗越严重。
⑵侧面磨耗与线路状态有关,线路的状态越差侧面磨耗越严重。
⑶侧面磨耗与超高设定有关,超高设定过大或过小,都将加重侧面磨耗。
铁路曲线钢轨磨耗与减缓措施分析摘要:本文首先阐述铁路曲线钢轨磨损因素,进而分别从整治曲线方向、钢轨涂油器、防治钢轨不均匀侧磨几个方面分析曲线钢轨磨损减缓措施,旨在有效应对钢轨磨损情况,减少轨道部件伤损问题,保证钢轨质量、延长使用寿命,从而实现铁路运输行业经济效益和社会效益的共同提高。
关键词:铁路曲线;钢轨磨损;超高;纵移法引言:在铁路运输行业快速发展的今天,列车牵引重量不断提高、促使轨道磨损问题更加严重,特别是钢轨小半径曲线磨损较为突出,需要各个部门予以重视,积极采取措施有效应对钢轨磨损。
事实上,铁路曲线钢轨磨损是一个错综复杂的问题,将会涉及到钢轨、轮轨等方面,磨损减缓也需要从实际情况出发,合理选择处理方式,切实延长钢轨使用寿命。
1.铁路曲线钢轨磨损因素无论是受到外界自然环境影响,还是由于列车作用,都会促使铁路钢轨出现锈蚀、伤损、磨损的问题。
对于铁路钢轨曲线轨道,很大程度上都是由于钢轨磨损问题,从而需要更换新的钢轨。
基于现有研究表明,在我国,对于小半径曲线轨道钢轨,大部分钢轨报废都是由于轨道磨损造成,曲线钢轨磨损又可以根据磨损部位主要划分为三种类别,第一种则为上股钢轨侧面磨耗,第二种则为下股钢轨头部压溃,第三种波形磨耗。
通常而言,曲线上钢轨、曲线外轨自身的磨损程度较为严重,特别是曲线外轨,主要集中于头部内侧,当列车通过铁路轨道时,外轨头部内侧则会相应受到列车的影响,形成较为严重的滑动摩擦。
与此同时,内外两侧的铁路曲线钢轨长度不同,促使内外两轮进行滑动时,最终经过的距离长度也存在明显差别,当车轮进行滑行时,轨顶磨损程度将会随之增大。
相反,对于曲线内轨,磨损问题主要集中于轨头顶面位置,当列车进行低速行驶时,促使钢轨曲线内轨负荷不断增大,甚至相应造成轨头压陷现象。
并且,当列车需要进行转向时,将会促使钢轨顶面进行横向滑动摩擦,增大曲线钢轨磨损问题。
曲线上钢轨磨损原因多元,很大程度上受到曲线半径的影响[1]。
第2期(总第177期)2013年4月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo.2Apr.文章编号:1672-6413(2013)02-0033-03曲线几何参数对车辆轮轨磨耗的影响魏家沛,李国芳(兰州交通大学,甘肃 兰州 730070)摘要:运用SIMPACK动力学软件,从曲线段线路设计出发,对曲线轨道上曲线半径、曲线超高及轨底坡对轮轨磨耗的影响进行仿真计算和分析。
结果表明:为降低轮轨磨耗及保证行车安全,应尽量减少小半径曲线;在规定范围内调整曲线超高可有效降低轮轨磨耗,但调整的过高或过低反而会增大磨耗;适当调整轨底坡可起到降低轮轨磨耗的作用,但效果不是太明显,且过大的轨底坡会加剧轮轨的磨耗。
关键词:轮轨磨耗;曲线通过;几何参数;动力学仿真中图分类号:U260.331 文献标识码:A收稿日期:2012-11-05;修回日期:2012-11-25作者简介:魏家沛(1984-),男,甘肃兰州人,在读硕士研究生,研究方向:车辆系统动力学。
0 引言随着中国高速铁路的发展,高速列车的动力学问题日渐突出。
尤其是车辆过曲线时,轮轨间的作用力及磨耗也相应增加,对车辆的安全性和经济性造成了一定的影响。
影响轮轨磨耗的因素有很多,主要有曲线半径、曲线超高、轨底坡等。
基于此,本文从这几个主要方面对曲线上轮轨的磨耗情况进行了仿真分析。
1 研究方法及评价指标本文利用多刚体动力学软件SIMPACK对装有CW-200k型转向架的25T型客车进行相关仿真计算。
SIMPACK中的车辆模型如图1所示。
图1 SIMPACK中的车辆模型由于车轮踏面外形是轮轨系统的关键因素之一,轮轨接触关系对轮轨磨耗有很大影响,而SIMPACK中轮轨型面为欧洲标准。
我国铁路一般使用LM磨耗型踏面,为了使CW-200k型转向架模型仿真符合我国铁路实情,通过文件导入LM磨耗型车轮踏面参数。
轮轨磨耗机理十分复杂,国内外尚无公认的评定标准。
钢轨侧面磨耗观测及解析摘要:列车行驶过程中,轮轨的的反复相互作用引起了轮轨的磨耗。
轮轨磨耗增加了线路的养护费用,同时降低了车轮与轨道的可靠性。
对于城市轨道交通而言,轮轨磨耗对营运安全影响较大,也对列车行驶的舒适度造成了较大影响。
本文通过对广州地铁四号线小半径曲线侧面磨耗的成因进行剖析,并结合四号线所处的实际情况,制定出详细的整治措施,在对侧面磨耗的预防及整治过程中取得了较好的效果。
关键字:小半径曲线钢轨侧面磨耗城市轨道交通1、概述四号线作为广州市南北交通的主要通道,目前在运营正线线路46.8km,其主要由地下线路和高架线路组成。
线路上下行共设有86条曲线,其中R≤300的曲线为6条。
四号线作为全国首例采用直线电机的线路,列车采用四节编组,总计120T,轴重约为13T。
2、选取观测段本次观测选择广州地铁四号线黄村站-车陂站下行,车陂-车陂南下行及万盛围-官洲区间作为观测跟踪对象。
其中前两个观测点为2010年开通运营,第三个观测点为2005年开通,全部采用L型车,四节编组。
跟踪点曲线情况如表一。
表一观测点情况3、侧面磨耗数据分析2013年3月—2013年8月间,采用钢轨磨耗测量仪对钢轨进行了定点连续测量,测量点间隔为20m,每月进行一次检测,共计检测6次。
由于城市轨道交通曲线半径较小,列车行车密度大,致使曲线外轨受侧面磨耗影响较大,具体数据如表二。
表二观测数据表三每日变化量由表二中的数据看到,曲线外轨侧面磨耗的最大值以不均匀递增为主,曲线三由于半径较大,其出现的磨耗增长量较小,外轨磨耗相对较为缓慢。
而表三中出现的7月份侧面磨耗发展量变化较大的现象,经了解,该月车辆部门对车轮进行了镟修,对钢轨磨耗有影响较大。
4、原因分析4.1 曲线高低、水平、圆顺度不良经现场实地对该三处曲线的测量,三处测量点均存在有不同程度的轨距、水平及曲线圆顺度不良的情况。
钢轨轨头的侧磨主要是由于导向力和冲角引起的,曲线的轨道状态不良、圆顺度不良是轮轨横向力的一个激励源,激励源使轮轨的运行状态发生变化,从而造成其导向力和冲角增大,加剧钢轨侧磨。
浅谈小半径曲线钢轨磨耗原因及防治摘要:针对铁路运输小半径曲线轨道钢轨磨耗严重,危及铁路行车安全的问题,阐述了钢轨磨耗产生的机理分析了导致铁路曲线钢轨磨耗严重的原因,介绍了相应的防治措施。
关键词:力:小半径;曲线钢轨;磨耗;影响;防治措施前言:铁路钢轨在大自然的影响和列车作用下,会因锈蚀、磨耗和伤损到一定程度而不断更换。
在曲线轨道,特别是在小半径曲线轨道上,磨耗更为严重。
我们辽源矿业集团铁路运输公司始建于1931年,钢轨型号复杂,设备陈旧老化,小半径曲线多,坡度大,钢轨磨耗更为严重。
在养护维修中,近几年发现二百半径处钢轨磨耗远比其它处严重,表现为踏面磨耗、钢轨飞边、擦伤、剥落掉块和侧面磨耗,尤以侧面磨耗严重,需经常换轨。
而换轨大修费用十分昂贵,且浪费工时,人员劳动强度大,成本消耗大。
1钢轨磨耗产生的机理和影响因素机车车辆在轨道上运行时,会产生各种复杂地振动,导致复杂地作用与轨道上的荷载,产生各种各样的力。
行驶中的机车车辆作业于钢轨上的力是非常复杂的。
大体可分为垂直于轨面的竖向力,垂直于钢轨的横向水平力和平行于钢轨的纵向水平力三种。
轨道在这些力的作用下,产生各种各样的应力和变形。
这些力或由于机车车辆与轨道之间的相互作用,或由于轨道本身温度变化或其它原因而产生,对钢轨产生不同影响。
1.1竖向力的影响竖向力是指作用于钢轨的车轮荷载。
竖向力包括静轮重和附加动压力两部分,随行车速度的增加而增加,过大可以造成钢轨压溃现象。
影响竖向力的主要原因有:1.1.1车轮踏面因制动或其它原因被擦伤而形成扁瘢。
有扁瘢的车轮每转动一周要撞击钢轨一次。
产生具有冲击性质的轮载,使动力附加值增加。
1.1.2 车轮轮筛和轮心因圆周不同心而形成偏心。
有偏心的车轮在行驶过程中对钢轨施加冲击力,犹似蒸汽机车的过量平衡锤一样,使动力附加值增加。
113机车车辆通过曲线轨道时因未被平衡的外轨超高而产生的轮载偏载,使一股钢轨上的轮载增加,另一股钢轨上的轮载减小。
小半径曲线钢轨磨耗分析及整治方法小半径曲线的换轨周期,要紧由上股钢轨的侧面磨耗和波形磨耗来操纵。
我国铁路行业小半径曲线上的钢轨有98%是由于侧面磨耗超限而报废的。
关于小半径曲线上的钢轨而言,轮轨的磨耗和损伤十分严重,具体表现在曲线上股钢轨侧磨加剧,导致几何形状发生改变,有效截面减小,阻碍运营平安。
因此,必须在钢轨磨损达到必然限度时就更换钢轨,以保证列车的运营平安。
严重的钢轨侧面磨耗减少了钢轨的强度,加剧了钢轨的伤损,缩短了钢轨的利用寿命,不仅浪费大量的资金,而且还干扰运营任务的完成。
因此,延长钢轨利用寿命对解决轨道交通因钢轨磨耗而出现报废的问题具有积极意义。
1 曲线钢轨磨损机理钢轨磨耗要紧有垂直磨耗、侧面磨耗、鞍型磨耗和波形磨耗(简称波磨)等。
其中阻碍最大的是钢轨的侧面磨耗和波形磨耗,下面就这两种磨耗机理进行简单阐述。
波磨机理波形磨耗是指钢轨利用后钢轨顶面出现的波形不均匀磨耗。
按其波长分为短波(波纹形磨耗)和长波(波浪形磨耗)两种。
据研究,钢轨波形磨损形成的充要条件是轮轨接触点上的法向力和切向力联合作用结果,使旧钢轨轨头内产生2~7mm深的塑性区,而且在纵向负蠕滑率作用下,塑性区向上向前产生碾压变形基础单波,同时踏面通过不均匀磨耗和压宽,由单波发展成多波,从而导致波形磨损的发生和发展。
在轮轨系统中,阻碍钢轨波磨形成的因素很多,大致分为两类:一是轮对的扭转粘滑振动的强度,它决定了是不是会形成钢轨波磨;二是在车辆运行条件下,钢轨波磨是不是会进一步发展,是加速还是减缓波磨的发展,那么取决于轨道弹性和阻尼、机车车辆及其走形部构造特性、曲线半径、轮轨间粘着系数及轮轨蠕滑力特性曲线、轨道不平顺等因素(见图1)。
图1波磨示用意侧磨机理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要紧类型之一。
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全然缘故。
当机车车辆在直线轨道上运行时,一样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彼此贴靠,产生两点接触现象,并在该点上产生钢轨对车轮的导向力。
设置过超高有利于减少曲线钢轨的侧面磨耗
朱俊照
【期刊名称】《铁道建筑》
【年(卷),期】1992(000)010
【总页数】3页(P22-24)
【作者】朱俊照
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U213.42
【相关文献】
1.铁路小曲线半径钢轨侧面磨耗的改善 [J], 任晓川;杜光;张继周
2.铁路曲线外股钢轨侧面磨耗规律研究 [J], 娄平;冯静霆;邱德仁;王卫东
3.对小半径曲线钢轨侧面磨耗的研究 [J], 杨瑞元
4.铁路曲线钢轨侧面磨耗原因及减缓措施 [J], 姚玉侠
5.轨面摩擦控制技术防治曲线钢轨侧面磨耗研究 [J], 王文斌;范钦海;刘力
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研究曲线超高设置对钢轨侧面磨耗的影响作者:张文生黄守刚来源:《进出口经理人》2017年第02期摘要:世界各地的铁路工作者,包括一些力学、材料、机械、摩擦磨耗及润滑的研究工作者,都对钢轨磨耗问题进行了长期的研究,其目的是为了减缓曲线的外轨侧磨、内轨压溃、波浪形磨耗,以及降低轨道部件的力学伤损。
由于世界各国铁路的列车运行情况不同,就是国内铁路,各条线路的列车运行情况也不相同,所以影响曲线钢轨侧磨的因素也就各不相同,因此我们应该采取的减缓磨耗措施也就各不相同,有提高钢轨材质、改善轮轨润滑条件;有改善机车车辆转向架转向性能、改变车轮踏面形状、钢轨预打磨;也有改变轨道结构几何参数等。
但目的只有一个,就是降低钢轨侧面磨耗的速率和减少轨道部件的伤损,延长钢轨的使用寿命,从整体上提高铁路运输的经济效益。
关键词:钢轨侧面磨耗;曲线超高;原因分析;整治措施一、选题的背景和意义轨道是列车运行的基础,钢轨是铁路运输的重要基础设施之一。
保持钢轨性能的良好和完整,是铁路运输的基本前提。
近年来,随着我国铁路的全面提速以及重载铁路的发展,行车密度日益增加,钢轨的伤损日趋严重,尤其是重载干线和小半径曲线,这一问题尤为突出。
钢轨的伤损主要表现为锈蚀、鱼鳞纹、磨耗和折断等,其中以钢轨磨耗最为严重,缩短了钢轨的使用寿命,干扰正常运输任务的完成,对行车安全造成重要的影响,严重制约了铁路运输的发展。
根据调查资料,小半径曲线轨道上的钢轨,有98%是由于磨耗超过限度而报废。
因此,探讨一种有助于改善曲线侧磨条件的可行性建议和结论,减缓小半径曲线钢轨侧面磨耗的速率,延长钢轨使用寿命,降低维修费用,保证行车安全,是工务工作的一项重要任务,同时对于我国铁路运输发展也具有重大的意义。
二、国内外研究现状钢轨侧面磨耗和轨道其他的永久变形一样,是不可避免的,但是通过各方面的努力,减少和缓和钢轨侧面磨耗是可能的。
列车通过曲线时,轮轨产生两点接触以及在接触点上轮轨间的相互作用——滑移和摩擦是产生曲线轨道上钢轨侧面磨耗的根源。
实践表明,要减缓钢轨的侧面磨耗,必须从机车车辆、轨道以及轮轨关系等方面入手,改善轮轨的接触条件和摩擦条件。
世界各地的铁路工作者,包括一些力学、材料、机械、摩擦磨耗及润滑的研究工作者,都对钢轨磨耗问题进行了长期的研究,其目的是为了减缓曲线的外轨侧磨、内轨压溃、波浪形磨耗,以及降低轨道部件的力学伤损。
但世界各国铁路的列车运行情况不同,就是国内铁路,各条线路的列车运行情况也不相同,所以影响曲线钢轨侧磨的因素也就各不相同,因此我们应该采取的减缓磨耗措施也就各不相同:有提高钢轨材质、改善轮轨润滑条件;有改善机车车辆转向架转向性能、改变车轮踏面形状、钢轨预打磨;也有改变轨道结构几何参数等。
但目的只有一个,就是降低钢轨侧面磨耗的速率和减少轨道部件的伤损,延长钢轨的使用寿命,从整体上提高铁路运输的经济效益。
练松良、孙琦和王午生根据轮缘导向理论提出影响曲线铁路钢轨轨头侧面磨耗的主要原因是轮轨之间的导向力和冲角。
导向力指的是机车车辆通过曲线铁路时,外轨轨道施加给机车车辆外轮轮缘的作用力;冲角指的是轮轨滚动轴线与曲线半径方向的夹角。
曲线半径越小,导向力越大,冲角也越大,所以,曲线半径越小,钢轨轨头的侧磨也就越严重。
另外,在曲线钢轨磨耗及其减缓措施中,还对轮轨接触几何关系、曲线轨道受力和轮轨接触面的受力进行了详细分析,并着重分析了改变轨道结构几何参数对钢轨磨耗的影响,同时还分析了钢轨材质、养护条件和机车车辆构造性能及轴重等因素对曲线钢轨侧磨的影响,并提出了了相应的改善措施。
赵国堂和曾树谷在《曲线半径与过、欠超高对钢轨侧磨的影响》一文中首先介绍了曲线钢轨侧磨规律和钢轨磨耗评价体系,随后建立计算模型,应用车辆动力学分析程序NUCARS,建立了49个自由度的轮轨相互作用分析模型,模拟了车辆在曲线上运行过程中的侧磨规律分析了采用Vogel侧磨指数和轮轨接触摩擦功作为钢轨侧磨指标时,不同曲线半径和过欠超高下侧磨的变化特点。
陈鹏,高亮和郝建芳运用SIMPACK虚拟样机技术,从线路设计及养护维修的角度出发,对铁路曲线上车辆速度、轨底坡、曲线超高及钢轨涂油对轮轨磨耗的影响进行仿真计算和分析。
分析结果表明:为降低轮轨磨耗及保证行车安全,车辆速度以及线路条件决定的最高行车速度略低为宜;曲线超高过低或过高均会增大轮轨磨耗,由于小半径曲线上设置的超高一般偏大,故而适当降低小半径曲线的超高对于降低轮轨磨耗是有利的;轨底坡的适当增大可使得轮轨磨耗有一定降低,但效果不明显,且轨底坡过大会加剧轮轨磨耗;对钢轨进行适当的涂油可有效降低轮轨磨耗,但应进行严格控制,涂油太多对于降低轮轨磨耗反而不利。
三、数据采集大准铁路是国家“八五”计划重点建设项目“准格尔项目一期工程”三大主体工程之一,大准铁路东起山西省大同市,西至内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾,正线全长264公里,途径两省六旗县(市),是已形成的“西煤东运”大通道,大秦线的向西延伸。
1998年随准格尔能源公司划归神华集团,是神华集团四条自营铁路之一,也是目前我国煤炭系统最长的企业自建自管的专用铁路,属I级单线电气化铁路,设计年运输能力1500万吨,2006年完成扩建改造后运输能力已达到4800万吨,是目前我国第二条开行万吨列车的铁路,远景规划可达到1-1.5亿吨的运输能力。
大准铁路地处山区,曲线居多,尤其小半径曲线,本课题选取了27条曲线,每条曲线设置5个测点进行钢轨侧面磨耗观测。
四、曲线段未被平衡超高与侧面磨耗关系超高是影响车辆在曲线轨道上运行的主要因素之一,一旦线路实设超高确定后,在运行过程中是不能随意改变的,但是通过曲线的列车速度有高有低。
当实际列车速度大于或小于曲线的平均速度时,就会产生未被平衡的横向加速度,从而产生轮载偏载,使一股钢轨上的轮载增加,另一股钢轨上的轮载减小。
超高设置不当,会引起钢轨偏载和轮轨的不正常接触,从而影响到钢轨的侧面磨耗。
分析曲线段钢轨未被平衡超高对曲线的侧磨影响所用数据见表1。
(一)曲线段未被平衡超高与侧面磨耗数据分析所调查数据共包括27条曲线,其中设置欠超高的数据共有15条,设置过超高的曲线有12条,现将两部分曲线分别进行分析。
1、曲线段欠超高与侧面磨耗数据分析对设置欠超高的曲线磨耗数据进行分析,数据见表2。
由于测点M1和测点M5的磨耗值都为0,所以在此只分析磨耗比较严重的M2点、M3点和M4点,在分析时对曲线进行筛选,剔除坏值。
为了更好的研究欠超高与钢轨侧磨之间的关系,依据表4-2中的数据绘制散点图,见图1、图2和图3。
从图1可以分析得出,欠超高与应设超高的比值在0.26~0.40范围内,钢轨测点M2的平均侧面磨耗值最小。
从图2可以分析得出,欠超高与应设超高的比值在0.28~0.42范围内,钢轨测点M3的平均侧面磨耗值最小。
从图3可以分析得出,欠超高与应设超高的比值在0.04~0.20范围内,钢轨测点M4的平均侧面磨耗值最小。
对设置欠超高的所有曲线中的测点M2、测点M3和测点M4的磨耗值分别取平均值,得到曲线中测点M2、测点M3和测点M4的平均磨耗值分别为3.27mm、3.67mm和1.67mm。
测点M2、测点M3和测点M4的平均磨耗值在总平均磨耗值所占的比重分别为0.38%、0.43%和0.19%。
现在对图1、图2和图3分析得到的测点平均磨耗值最小时欠超高与应设超高的比值范围做加权平均,可以求得欠超高与应设超高比值的取值范围为0.23~0.37。
从而得出,欠超高与应设超高的比值在0.23~0.37范围内,钢轨平均磨耗值最小。
2、曲线段过超高与侧面磨耗数据分析对设置过超高的曲线磨耗数据进行分析,数据见表3。
由于测点M1和测点M5的磨耗值大多为0,所以在此只分析磨耗比较严重的M2点、M3点和M4点,在分析时对曲线进行筛选,剔除坏值。
依据表3中的数据绘制散点图,见图4、图5和图6。
从图4可以分析得出,过超高与应设超高的比值在0.48~0.64范围内,钢轨测点M2的平均侧面磨耗值最小。
从图5可以分析得出,过超高与应设超高的比值在0.52~0.68范围内,钢轨测点M3的平均侧面磨耗值最小。
从图6可以分析得出,过超高与应设超高的比值在0.52~0.68范围内,钢轨测点M4的平均侧面磨耗值最小。
对设置过超高的所有曲线中的测点M2、测点M3和测点M4的磨耗值分别取平均值,得到曲线中测点M2、测点M3和测点M4的平均磨耗值分别为5.50mm、7.83mm和3.92mm。
测点M2、测点M3和测点M4的平均磨耗值在总平均磨耗值所占的比重分别为0.32%、0.45%和0.23%。
现在对图4、图5和图6分析得到的测点平均磨耗值最小时欠超高与应设超高的比值范围做加权平均,可以求得过超高与应设超高比值的取值范围为0.51~0.67。
从而可以得出,过超高与应设超高的比值在0.51~0.67范围内,曲线钢轨的平均磨耗值最小。
3、曲线段过超高曲线与欠超高曲线磨耗数据对比分析分别对欠超高和过超高两组曲线的磨耗求平均值,所求结果见表4。
从表4的数据可以分析得出,设置欠超高的一组曲线的总平均磨耗值为1.72mm,而设置过超高的一组曲线的总平均磨耗值为3.67mm,将两组曲线对比,设置欠超高的曲线磨耗平均值明显小于设置过超高的曲线磨耗平均值。
(二)针对未被平衡超高因素采取的减缓钢轨侧磨的措施超高大小对轮轨之间的导向力及冲角的影响相当敏感,所以超高对钢轨的侧磨具有很大的影响。
由于超高直接引起导向力和冲角的变化,所以也就直接影响钢轨轨头侧磨速率的大小。
列车通过曲线时,横向力随着欠超高的增加而增大,当此时横向力小于轮轨接触面上的横向蠕滑力时,轮对可实现蠕滑导向而轮缘不与钢轨轨头侧面接触。
在小半径曲线上,由于钢轨所受的横向力远大于轮轨接触面上的蠕滑力,所以要有轮缘力参与导向,此时在钢轨轨头侧面就会发生磨耗。
但在过超高条件下,虽然轮轨之间的蠕滑力小于摩擦力,但由于存在较大的冲角是轮缘与钢轨接触,从而产生钢轨轨头的侧磨。
为了减缓曲线钢轨的侧磨,就要求内轮产生向后蠕滑,而要达到这一目的就要求外轮所受的荷载大于内轮所受的荷载。
如果在曲线上设置的超高小于用平均速度计算所得到的超高,则大部分机车车辆通过曲线时都是以欠超高形式通过曲线,外轮荷载大于内轮,就达到了内轮产生蠕滑的目的,也就达到了减缓曲线钢轨轨头侧磨的目的。
针对此次调查的15条曲线钢轨的实际侧磨数据来看,当欠超高与应设超高的比值在0.23~0.37范围内时可以显著减轻此路段各曲线段的钢轨侧磨现象,所以,应结合现场的实际情况,尽量将设置过超高的曲线通过调整超高,设置为欠超高曲线,并且将欠超高与应设超高的比值控制在0.23~0.37之间。
参考文献:[1]练松良,孙琦,王午生.铁路曲线钢轨磨耗及其减缓措施[M].北京:中国铁道出版社;2001.。