王明星
中国铁路北京局集团有限公司北京西工务段
摘 要：铁路山区小半径曲线地段钢轨伤损、磨耗等问题突出，从延长小半径曲线钢轨使用寿命的角度出发，本文针对丰沙线小半径曲线特点从钢轨选用、钢轨保护、钢轨养护等方面提出了相应措施，针对小半径曲线钢轨常见病害及原因分析不再赘述。
关键词：铁路、小半径曲线、钢轨、养护
丰沙线地处山区，自然环境恶劣，车流密度大，年通过总重约1.1亿吨，小半径曲线多，由于作用于小半径曲线钢轨上的横向、竖向及纵向等错综复杂的外界力的影响，加之不同种类钢轨母材的特点不同，曲线钢轨易发生侧磨、垂磨、波磨、鱼鳞掉块、压溃等一系列问题，半径越小，造成的影响越大，因此，要延长小半径曲线地段钢轨使用寿命，确保行车安全，就必须要对小半径曲线进行整治和精细养护。
1.选用合适的钢轨
目前，丰沙线使用的钢轨主要有U75V和PG4两种钢轨，现从两种钢轨的使用伤损情况和使用寿命做一下比较。
2010、2011、2012年在丰沙上行线累计更换PG4新轨96.6km，在丰沙上行线上一个大修周期内使用U75V钢轨。将U75V钢轨和PG4新轨进行对比，发现U75V钢轨在一些方面使用性能较PG4钢轨更好，具体表现在，我段2011年大修换轨铺设PG4钢轨58km（丰沙上行线17km-49km,73km-99km），至2014年底，发生核伤162处，掉块3处，在同地段2004年铺设U75V钢轨，至2007年底，发生核伤123处，掉块33处，从数据可以看出，U75V钢轨发生核伤的几率小，在一定程度上与碳含量的高低有关系，U75V碳含量低于PG4，钢轨的韧性优于后者，硬度低于后者。钢轨上线3年后，U75V再用钢轨平均每公里发生核伤2.1处，PG4新钢轨平均每公里发生核伤2.8处,由此可以推断，U75V新钢轨和PG4新钢轨相比，钢轨发生核伤的处所更少。
丰沙线在2010年以前全线为U75V钢轨，半径为600的曲线由于侧磨原因更换周期为36个月至40个月；2010年10月大修更换PG4钢轨后，在2012年3月采取车载式干式润滑涂覆措施后，同半径的曲线更换周期能延长至48个月至50个月，延长钢轨使用寿命达到30%。分析延长钢轨使用寿命有两个原因，一是涂油润滑减缓了曲线钢轨侧磨速率，通过车载式涂覆作业后，曲线钢轨与轮对摩擦掉下的铁屑明显减少了，年侧磨量减少2至3mm，取到了减磨的效果。二是PG4钢轨较U75V相比更耐磨，理由是在2013年2月份停止涂覆一个月，观测同半径曲线侧磨掉下的铁屑U75V较PG4钢轨明显增多，磨耗量U75V较PG4大0.3mm。
通过以上观测分析表明，目前丰沙线使用的两种钢轨均存在一定的问题，U75V钢轨虽然韧性好，不易发生折断，但钢轨硬度不高，易发生剥离掉块，侧磨。PG4钢轨含碳量高，耐磨，虽然强度高，但是韧性差，易发生脆断。上述两种钢轨不适合在丰沙线上使用，而全长U75V热处理钢轨有足够的强度，能够减缓曲线侧磨速率，减少剥离掉块现象，在钢轨达到疲劳状态时，不易发生钢轨脆断。因此，对于丰沙线应使用U75V热处理钢轨。
2.钢轨打磨
钢轨预打磨。钢轨预打磨应在新钢轨上线使用后尽快进行，一般不宜超过10Mt通过总重，目的是去除脱碳层、除焊缝不平顺和运输、施工中产生的初始缺陷。钢轨顶面打磨量宜为0.2m-0.3mm。
钢轨预防性打磨。钢轨预防性打磨是对钢轨进行的周期性打磨，目的是预防钢轨表面病害的产生，消除已产生的表面裂纹，延长表面裂纹再次产生和发展的周期，减缓曲线上股侧磨，预防波磨、剥离掉块、肥边等。根据丰沙线特点，应每6-12个月全面安排一次钢轨大机预防性打磨。
钢轨修理性打磨。根据丰沙线小半径曲线地段钢轨特点，在钢轨出现表面的波磨、擦伤、肥边和表面裂纹等病害时，安排进行修理性打磨，严重时安排大机铣磨。
3.润滑涂覆
钢轨润滑是定期对钢轨的作用边涂覆润滑剂，改善轮轨接触关系，减小轮轨间的摩擦系数，是减缓曲线钢轨磨耗的一个重要手段，尤其是对半径小于600米的曲线。
目前，丰沙线安排对半径800m及以下曲线进行润滑涂覆，2018年，选取了丰沙下行线2条半径、超高相同曲线，一条继续涂油，一条停油，通过后期磨耗观测数据表明，涂油曲线的钢轨磨耗速度约为未涂油曲线钢轨磨耗速度的1/2。
4.合理设置曲线超高
列车由直线进入曲线时所产生的离心力的大小，取决于列车运行的速度和曲线半径。速度越高，半径越小，则离心力就越大，作用在外轨上的力也越大，外轨磨耗加剧，钢轨向外挤。为克服离心力对车辆的影响，应该有一个与离心力相反、大小相等的向心力。这就需要将曲线外轨抬高（即设置超高），使车体内倾产生一个向心力，来平衡这个离心力。超高应设置合理，不能太小或太大，超高太小离心力的影响大于向心力的影响，造成曲线上股钢轨磨耗加快，设置太大车辆重量集中于曲线下股，会加快曲线下股钢轨垂磨速度，甚至造成下股钢轨的顶面压溃
5.更换楔形胶垫
轨枕预留轨底坡是1 /40，用于直线地段是合适的，而在曲线地段，由于超高的作用，使车轮踏面与钢轨顶面未全部接触，车体荷载就集中于钢轨顶面内侧，形成偏载，有时轮缘挤压钢轨头部内侧作用边，形成应力角，造成应力集中，对钢轨破坏很大，容易形成磨耗，且易发生由钢轨轨头内侧产生的伤损。
在曲线地段安装楔形胶垫，增大轨底坡，可起到减缓偏载的作用，目前，丰沙线半径800m及以下曲线地段均已安装楔形胶垫，从近2年的伤损数据来看，轨头内部作用边的核伤数量明显减少。
6.安装加强型轨距挡板
加强型轨距挡板，是指上边长105mm，下边长165mm，厚度及其他各部尺寸与弹条Ⅱ型扣件挡板截面尺寸相同的一种轨距挡板，该轨距挡板呈等腰梯形，受力面积大且横向受力均匀，解决了普通轨距挡板支撑扣压力小和轨枕受力面积小、应力集中的问题，在丰沙线600m半径曲线上股外口安装后，不仅有效提高了小半径曲线轨道结构的稳定性，更有效的缓解了钢轨对轨枕承轨槽的冲击力，延长了钢轨及轨枕的使用寿命。
7.小周期换轨
由于小半径曲线钢轨磨耗速度发展很快、伤损多，常常产生通过总重还没达到大修周期，但钢轨侧磨已达重伤标准的情况，这种情况一般采用更换曲线磨耗钢轨的方法来解决，这样既节约了成本，又保证了设备质量。丰沙线在钢轨大修周期间隙，根据不同的曲线半径，制定不同的曲线钢轨更换周期，对曲线地段钢轨，特别是上股钢轨进行更换。
综上所述，根据丰沙线列车对数多、通过总重大、曲线半径小的特点，对丰沙线小半径曲线地段钢轨应多措并举，通过多种途径不断优化丰沙线钢轨使用，延长钢轨使用寿命，确保运输安全。
参考文献
[1] 高彦嵩.钢轨基础知识及实用技术[M].中国铁道出版社,2018.
[2] 姚峰.关于延长钢轨使用周期的探讨[J].北京铁道科技,2016,(1).