的速度。曲线地段的病害如得不到及时、妥善的整治,轻则影响行车的质量,使旅客感到不舒适或者列车发生晃动;重则造成列车的颠覆。因此,曲线地段的病害应当高度重视,绝不可掉以轻心。
在曲线地段,由于离心力的作用使列车车体向外倾斜,迫使钢轨受到冲击而变形。车轮和钢轨就会产生严重的磨耗,必然导致旅客列车上的旅客感觉到不舒适等现象。怎样才能解决这些问题,使列车能够安全平稳的通过曲线,这就需要在曲线两头设置缓和曲线,合理设置外轨超高和加宽轨距,加强线路设备的维修和养护,保持曲线线形等。
第二节 铁路轨道曲线爬行病害原因进行分析
一、轨道爬行病害原因分析
多数铁路线路常年裸露在大自然中,由于机车车辆的动力作用和自然条件对线路的影响,轨道几何尺寸不断发生变化。加之路基、道床随时发生变形,线路设备不断机械磨损,计划维修、紧急补修和重点整治比例安排的不合理,维修方法不当,以及周期性的大、中修工作未能够及时进行,因而对铁路线路造成诸多病害。
为保持铁路经常处于符合铁路技术标准规定的良好状态,我们就必须对铁路路基、轨道等进行养护维修作业。铁路线路养护的基本任务就是通过对线路的系统检查,及时发现线路上的一切不符合技术标准的现象和病害,并查清其原因,以便合理地计划和组织线路的养护作业,消除病害和缩小病害影响,使线路经常处于完好状态,保证列车按照规定的速度,平稳、安全和不间断地运行。 1.1.线路爬行病害
列车车轮沿钢轨运行时,除产生竖直力和横向力外,还有纵向水平力。由
于纵向力的作用,使钢轨沿着轨枕或轨道框架沿着道床顶面纵向移动,这种现象称为线路爬行,使钢轨产生爬行的纵向水平力称为爬行力。 1.2.线路爬行的原因
线路爬行是万病之源,形成爬行的主要原因有:钢轨在动荷载下的挠曲、
列车运行的纵向力、钢轨温度变化、车轮在接头处撞击钢轨、列车制动等。当线路上防爬设备不足,扣件的扣压力及道床纵向阻力不够时就会加剧线路爬行。一般认为钢轨挠曲是线路爬行的最主要原因,而其他的因素则促成和加剧了线路的爬行。
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1.3.预防线路爬行的方法
防止线路爬行的措施主要是增加线路纵向阻力。加强轨枕与道床间的防爬阻力,方法是保持道床的标准断面,做到轨枕底下道碴厚度足够、轨枕盒内道碴丰满、轨枕两端碴肩够宽、加强捣固、保持线路平顺、夯实道床。此外对脏污严重的道床一定要进行清筛,以防止因翻浆冒泥和线路爬底,降低线路纵向阻力。还应保持扣件的应有扣压力。为了增加钢轨与夹板之间,垫板与轨枕之间的阻力,应及时拧紧螺栓,拧紧扣件。对于失效的扣件应及时更换和整修。
二、铁路曲线病害产生的原因分析
1,曲线病害产生的原因
列车的运行由轨道来导向,车体在运行时,由于惯性的作用是不会改变方向的。尤其是在铁路线路上,而在曲线地段,轨道却不断的转变方向,迫使车体也不断的改变方向。
因此,车体运行方向和曲线轨道的方向总是相互矛盾着的。曲线地段是铁路线路上的薄弱环节之一,在一般的地形条件下,铁路曲线约占正线延长线的30%,提高曲线的养护质量,对均衡提高线路的质量,延长轨道各部的使用寿命,保证行车安全有着重要的意义。 2,曲线病害的分类
铁路线路曲线病害主要有:方向不良,轨距不符,水平超限,轨底坡不统
一,曲线钢轨侧面磨耗,剥落掉块和波浪形磨耗。由于在曲线地段车轮对钢轨产生的反向力,使曲线地段的线路承受着多方向的作用力。因此线路的曲线地段,特别是小半径的曲线地段是铁路三大薄弱环节之一,特别值得重点保护。 3,曲线病害的危害
在现今时代与社会进步中,铁路也在不断的飞速发展,随着行车密度和轴
重的提高。不少区段钢轨的侧面磨耗和剥落掉块情况十分严重,轻微的用1—2年就磨耗到限,较严重的区段8个月就需要成段更换磨损钢轨。在有的区段,钢轨波浪形磨耗已成为制约钢轨使用寿命的主要因素,钢轨波浪形磨耗一旦形成,发展下去将是十分危险的。
对于曲线的超高设置应根据定期的测速资料来依次设置。在有的区域,由于多年不测速,只是凭现场经验来调整超高,致使超高与速度不相适应,存在较
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大的欠超高或者过超高。那样将大大影响钢轨的使用寿命,制约行车的速度。曲线地段的病害如得不到及时、妥善的整治,轻则影响行车的质量,使旅客感到不舒适或者列车发生晃动;重则造成列车的颠覆。
因此,曲线地段的病害应当高度重视,绝不可掉以轻心。在曲线地段,由于离心力的作用使列车车体向外倾斜,迫使钢轨受到冲击而变形。车轮和钢轨就会产生严重的磨耗,必然导致旅客列车上的旅客感觉到不舒适等现象。怎样才能解决这些问题,使列车能够安全平稳的通过曲线,这就需要在曲线两头设置缓和曲线,合理设置外轨超高和加宽轨距,加强线路设备的维修和养护,保持曲线线形等。
4,曲线地段的养护
曲线时线路上的病害多发地段,应加强养护,坚持“预防为主,防治结合,修养并重”的原则。尤其是那些病害的多发、易发地段,特别应当加强防护的事小半径曲线地段。从设备上加强曲线,使路基参数达到设计标准。路肩平整,排水良好,整治路基病害,防止路基基础变化带动上部建筑的变形,并按规定更换失效的轨枕。根据设计的曲线要素正确测定曲线位置,及时安设曲线头尾标志固定曲线位置。正确测定现场正矢,用计算机进行拨正计算,全面拨正线路。 5,设置合理的曲线外轨超高
我国铁路缓和曲线和曲线的线形大多数都采用三次抛物线,这类缓和曲线正矢和外轨超高的分布呈折线梯形,缓和曲线在其终点,不能满足正矢和超高圆顺过度的要求。因此,在缓和的始终点不可避免的要出现附加动力作用,致使缓和曲线部分正矢和超高的变化较大,超限处高于圆曲线部分。为了更进一步的提高缓和曲线的养护质量,在设置缓和曲线正矢和超高时必须注意以下问题:
1)固定缓和曲线的头尾位置,曲线头尾应有正确的标记,每次起拨道前均应校对,对已经发生的异变,应采用偏角法,角圆法或者绳正法进行校核,以确定正确位置。
2)合理设置缓和曲线头尾的正矢和超高,为了消除三次抛物线形和曲线头尾离心力的突变,可在其始终点进行适当的改善,对与不同的曲线,其取值也不尽相同,在小半径曲出现负误差,在终点更不允许出现正误差。
3)为了尽量减少缓和曲线始终点的附加动力压值,该点至直线部分50m范围内的轨距应为1435±2mm。在曲线部分设置合理的曲线加宽,曲线部分由于离心力的作用,要给车轮留一定的游动空间,否则会造成列车的倾覆。
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小半径曲线病害产生的原因及危害:
小半径曲线在以上各种力的作用下,导致钢轨、线路几何尺寸、轨枕、道床等设备产生变化,经过一段时间的列车运行,各种残余变形进一步扩大,线路各种病害逐步显现出来。 1、主要病害
一是钢轨伤损病害:钢轨侧磨、波磨及接头伤损是小半径曲线常见的病害,尤其是侧磨,是小半径曲线最突出的伤损类型。
二是轨道几何尺寸易超限:小半径曲线上高低、轨距、超高、正矢相对其他线路容易发生变化,保持的周期短,特别是轨距扩大病害相当普遍,并且随着钢轨侧磨的增加而逐渐加剧。
三是连接零件易松动且破损率高:小半径曲线上连接零件承受的冲击力和横向作用力都比较大,在相同扭力矩的情况下,小半径曲线连接零件容易松动,而且当冲击力和横向力达到一定值时,易造成夹板及接头螺栓折断、混凝土枕连接螺栓失效、枕木道钉浮离、轨距杆折断、轨撑压裂、尼龙座挤碎、轨枕挡肩破损等病害。
2、成因分析
小半径曲线钢轨磨耗特别是侧磨往往在多种因素的复合作用下形成。 其一,线路的先天不足是钢轨磨耗的最主要原因。列车驶经小半径曲线时,由于车轮踏面与钢轨面发生滑动,使相同牵引力下列车的行驶速度大大降低,使钢轨受到的力较直线地段大的多,导致机车车辆与轨道部件都受到伤损,特别是钢轨
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图1-4 小半径曲线
的侧磨较大,使用寿命变短。
其二,我国铁路运输逐步向“快速重载”方向发展,运量的增加对钢轨冲击破坏是最明显的,在车轮的快速碾压撞击下,并在其他因素的作用下,钢轨头部内侧接触面逐渐剥离,钢轨侧面磨耗逐步形成,并快速变化。曲线超高设置应根据实际通过的列车对数和实际通过的车速来确定。而事实上车速和通过对数是在不断变化、逐步增加的,超高数值的合理性很难确定。
其三,超高偏大,车轮在向心力作用下撞击摩擦下股钢轨,从而逐渐形成下股钢轨波磨。
其四,超高偏小,车轮在离心力作用下撞击摩擦上股钢轨,上股钢轨侧磨逐渐形成。
其五,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内顶接触面,形成偏载,有时轮缘挤压钢轨头部内侧面,对钢轨破坏很大,容易形成磨耗。只有增大轨底坡,方可消除偏载作用。
其六,车轮踏面对钢轨的冲击摩擦,使其踏面形成不均匀磨耗,从而使列车进行蛇形运动,冲击钢轨,助长磨耗的形成。
另外,车体与车体、车体与轮对之间连接不牢固,增加列车的晃动,也会助长磨耗的形成。
从造成曲线病害的诸多因素分析,运营条件和轨道结构属于客观因素,在一定条件下不易改变。造成小半径曲线病害的最直接因素是机车车辆作用在小半径曲线上的附加力。曲线状态好,附加力小,对曲线的破坏就小;曲线状态差,附加力大,对曲线的破坏越大。因此,保持曲线良好的状态,减少机车车辆作用在轨道上的附加力,是延长曲线维修周期、降低维修成本的关键。
3.曲线病害的整治办法 调整好小半径曲线各部尺寸
有计划地整治小半径曲线范围内的漫坑,及时消灭小坑及低接头。 每年根据春季测速资料,夏季结合综合维修对超高进行调整,特别对钢轨出现伤损异常的曲线要做重点测速。
小半径曲线轨距易变化,需经常不断地进行调整
在曲线拨正中,采用增加副矢点的办法对控制曲线圆顺度效果较好。具体办法是:在现有10 m 间距中间增设一点副矢,其正矢在缓和曲线上为两相邻正矢点之和的一半,圆曲线上为圆曲线计划正矢,检测工具仍为20m弦线。
在曲线养护中要切实注意缓和曲线的养护。超高、轨距和正矢递减是否
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