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摘要：目前，地方性铁路仍然存在小半径曲线，钢轨磨耗病害十分严重，给交通运输和人们的生命安全造成了严重的影响和危害。钢轨的磨耗一般是由于轮轨的反复摩擦、相互作用造成的，它不仅降低了轨道交通的安全性和可靠性，减少了轨道的使用寿命，也给交通道路管理部门造成了大量的金属耗费和成本投入，尤其以小半径曲线钢轨为最。本文通过研究和分析造成小半径曲线钢轨磨损的原因，对其防治提出有效的解决办法和措施，以期提高小半径曲线钢轨的使用性能，延长它的使用寿命。
关键词：小半径曲线；钢轨；磨耗；原因；防治
1、工程概述
阳涉线为国铁Ⅱ级铁路，牵引种类为内燃，设计线路允许速度为60km/h。阳涉线北起石太线的白羊墅车站，向南经平定、昔阳、和顺、左权四县，至邯长线的悬钟车站，全长185.571公里。全线正线小半径曲线（R≤500m）共有80条，延长43432.22m；其中R=400m24条，延长14934.74m；R=450m13条，延长8102.26m；R=480m1条，延长294.44m；R=500m42条，延长20100.78m。经调查发现，全线小半径曲线地段均不同程度的存在外轨磨耗、内轨压溃现象，并且随着牵引重量及运量的增加，磨耗速率不断加大，致使阳涉线提前进行换轨大修，2017年3月-2017年9月对全线磨耗严重的22条小半径曲线伤损钢轨进行了更换。因此为减少运输成本，减缓小半径曲线钢轨磨耗的措施已迫在眉睫。
2、钢轨磨耗产生的原因分析
铁路曲线上钢轨磨耗产生的原因很多，甚至受诸多因素的综合影响，究其根本原因是钢轨承受来自列车车轮的力，造成曲线外轨侧磨和垂磨。
由此可见，列车在曲线地段运行过程产生离心力和地球引力（力），根据力与反作用力的原理，曲线钢轨需提供与离心力及地球引力等大小反方向的力，因此造成曲线外轨垂磨、侧磨。综上所述，曲线外轨产生磨耗的原因主要是围绕通过减少或减缓钢轨受力的角度，应用到现场实际上，主要表现在以下几个方面的原因。
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。
轨底坡设置是否合理,可根据钢轨顶面上的由车轮碾磨形成的光带位置来判定。若光带偏离轨顶中心向内,说明轨底坡设置不足,若光带偏离轨顶中心向外,说明轨底坡设置过大,若光带偏离轨顶中心居中,说明轨底坡设置合适。
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。
(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。我们公司主要承担矿山煤炭及其附属产品生产的装车和运输,自备车时有超载现象,对钢轨的损伤也加大了。
(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。
3、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，是一种简单使用的办法。
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。
4、结语
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：
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