浅谈地铁小半径曲线异常磨耗产生原因及解决对策分析.pdfVIP

浅谈地铁小半径曲线异常磨耗产生原因

及解决对策分析

摘要：近几年，我国的轨道交通行业有了很大进展，铁道工程建设越来越多。

城市轨道交通的建设和发展在很大程度上舒缓我国内各大城市中的交通拥堵问题，

在城市居民出行时可以有多种路线搭配不同的交通方式选择，大幅节省了时间。

西安地铁线网建设已逐渐成型，随着长时间运营，调图缩短列车间隔，线路钢轨

状态随之也出现一定程度上的损伤，由此引发的振动噪声问题也日益显著，尤其

在小半径曲线区段，轮轨作用力致使钢轨表面出现波磨、掉块、肥边甚至裂纹等

一系列影响列车安全运营的病害。有效的降低钢轨伤损、曲线磨耗可降低地铁的

运营成本，达到列车安全平稳运行的目的。

关键词：铁道工程；曲线磨耗；钢轨伤损

引言

有随着国民经济的快速发展，城市道路交通拥堵状况越发严重。地铁作为城

市的重要交通压力、实现城市经济和社会可持续发展起着重要作用，已成为地方

政府投资的热点，当前国内很多城市新建地铁线路即将开通，如何确保新线开通

试运营顺利实施。

根据国家相关规定，地铁试运营期间应满足安全性、可靠性、可用性、可维

护性的要求。如何保障上述各项工作顺利实施，从而达到试运营条件，是本文研

究的重点。作者通过总结西安地铁六号线前期建设至今运营以来的实践经验，对

地铁曲线异常磨耗进行探讨和分析。

1曲线的概念

铁道线路在平面上由一个方向转向另一个方向时，中间必须用曲线来连接，

这种曲线通称平面曲线。只有一个半径的曲线称为单曲线，由两个或两个以上不

同半径组成的曲线称为复心曲线，线路上设置曲线时，应尽量采用单曲线，仅在

困难条件下才设置复心曲线。

曲线的基本要素如图1-1所示，曲线的基本要素是：

(1）曲线的转向角a（转向角和线路中心角相等）;(2）曲线半径R（即圆曲

线半径）;(3）曲线切线长T;(4）曲线外矢距E;(5）曲线全长L;(6）缓和

曲线长l。;

图中虚线为无缓和曲线的情况，实线为有缓和曲线的情况。

铁道线路在纵断面上由一个坡度转向另一个坡度，或由平坡与坡道连接时，

当其代数差大于某一定值时，中间也必须用曲线连接，这种曲线通称竖曲线。竖

曲线有圆曲线形和抛物线形两种。

图1-1曲线要素示意图

2钢轨磨耗产生的原因

2.1曲线设置不合理

曲线设计不合理，既有的线路从开通至今，由于原始资料不准确、不齐全，

对规范不熟悉，未进行综合考虑，造成曲线设计不合理，如夹直线、圆曲线长度

过短，道岔与曲线起终点距离过近等，反向曲线存在设计问题，两条曲线的夹直

线长度过短，而且曲线起点至道岔的距离过近，致使交会列车和通过列车的速度

相差太大，导致曲线的超高设置不合理。必将存在未被平衡的离心力，使得曲线

地段的钢轨上各点受到大小不同的横向推力，钢轨的不正常磨耗明显增大，以下

为小半径曲线钢轨表面病害情况如图2-1所示：

（a）曲线钢轨波磨（b）表面鱼鳞纹伤（c）钢轨顶面掉块（d）表面微小裂

纹

图2-1地铁6号线小半径曲线钢轨表面病害情况

2.2日常养护不良

曲线状态的好坏，对钢轨磨耗也会产生直接的影响。如果养护的曲线正矢方

向、高低等参数不良或是超限，则钢轨磨耗就大；反之，养护好的曲线，越接近

理论标准值，则钢轨磨耗就越小，常见的原因有以下几种情况：

2.3曲线方向不圆顺

在日常曲线拨道作业时，有些人为了图方便省事，经常把钢轨向上拨，使误

差都集中到缓和曲线头，造成曲线“鹅头”，列车通过曲线钢轨时产生的导向力

和冲击角不同，曲线钢轨受到的侧磨影响不同。从理论上的计算表明：曲线钢轨

正矢的变化与导向力和冲击角成正比。这就是经常添乘列车产生“晃车”的原因，

其中包含垂直加速度与水平加速度的超限，这些都能加速钢轨的磨损，造成曲线

异常磨耗。

2.4线路几何尺寸超限

曲线超高度不适合，由于超高过大或过小引起钢轨的偏载和轮轨不正常的接

触触。如果超高过大，则列车的重量偏载于内股钢轨，使内轨的垂直磨耗加大，

出现碾压现象，同时对外轨的侧面磨耗也不利。如果超高过小，那么对钢轨的侧

向磨耗也不利。因此说超高度不适合，就能产生内外股钢轨偏载和轮轨的不正常

接触，从而加剧钢轨的磨耗，这些主要集中在小曲线半径（半径小于450m）