文档介绍：山区铁路小半径曲线的养护探讨
723000 汉中工务段技术科侯辉
摘要:汉中工务段地处山区,管内小半径曲线多,其中最小的为半径300米的小半径曲线。小半径曲线是线路的薄弱环节,通过小半径曲线上钢轨的受力分析,探讨曲线日常养护与检查方法,预防曲线病害,延长曲线钢轨使用寿命,节省维修成本,保证行车安全。
关键词:山区小半径曲线维修
1 前言
列车进入曲线后,其运动状态和受力情况都会发生变化,为平衡车辆在曲线上运动所产生的离心力需要设置外股超高,小半径曲线轨距要加宽,直线与圆曲线间要设置缓和曲线等。轨道在车轮冲击下,受力发生变化,内外轨产生偏载,加剧钢轨磨耗。
2 小半径曲线受力分析
离心力与超高
小半径曲线上,在行车速度不变的情况下,小半径曲线的离心力随着半径的减小而增大,其离心力为:

F——离心力
m——列车质量
V——列车行驶速度
R——曲线半径
通过公式可以看出,在曲线上行驶的列车,当行驶速度V不变时,半径越小离心力越大。
我们知道,在曲线上列车的离心力由重力的一个分力来进行平衡,因此根据超高计算公式:

其中为速度的加权平均值,它综合考虑了列车的质量,对数和每列车的行车速度得出的平均值。

——速度的加权平均值
H——外轨超高量
——列车对数
由于列车正常行驶速度与存在差别,因此实际所需的外轨超高量与实际设置的超高量不一致,存在未被平衡的离心力。特别当列车以、通过曲线时,列车所受的离心力更是难以平衡,未平衡的离心力要靠挤压钢轨来消除。
横向力
列车在轨道上运行,其方向由钢轨控制。列车转弯靠的就是曲线外轨对车轮的挤压作用。车轮与外轨的挤压、碰撞,迫使车体转向。曲线半径越小,碰撞所产生的法相向量越大,外轨对车轮作用的力也就越大。所以车轮作用于外轨的力也越大。
轮轨之间的力
由于曲线半径较小,内外侧车轮与钢轨之间运动、摩擦方式既不是单一方式,也不是完全相同方式。
3 小半径曲线常见病害
钢轨侧磨与波磨
在曲线上,曲线外轨长度比内轨长度长,半径越小差距愈大。轮对在走行时,内外轮滚动的距离与内外轨长度之间的差值,要靠轮对在钢轨上的横向滑动或里轮向后滑、空转调整来完成,这就产生了曲线上钢轨的垂直磨耗;车辆在通过曲线时,产生的离心力要靠外轨来消除。车轮对外轨的侧压力随曲线半径变化,曲线半径越小,车轮对钢轨的侧压力越大,轮轨间的摩擦力形成了钢轨的侧面磨耗。
轨道几何尺寸易超限
小半径曲线上轨距、水平、高低、方向相对其他线路易发生变化,保持的周期短,特别是轨距扩大相当普遍,并且随着钢轨侧磨的增加而逐渐加剧。我国铁路逐步向“高速重载”方向发展,而且近年来“和谐”号重型机车的使用也增加了对钢轨的冲击破坏。
连接零配件易损坏
小半径曲线上连接零件承受的冲击比较大,在车轮的快速碾压撞击下,小半径曲线连接零配件更容易松动、失效、断裂,更有轨距杆折断、轨撑压裂、尼龙座挤碎,轨枕挡肩破损等问题。
径曲线上病害间相互关系
钢轨波磨的存在,将使车辆在通过小半径曲线时,震动加大,产生的动荷载和附加力也将加大,造成扣件松动、道床粉化等病害。连接零配件松动如不及时进行“紧松补缺”工作,反之就会加剧钢轨波磨;小半径曲线局部不平顺也会引发其他曲线病害,使线路高低、水平、方向变