工务道岔磨耗伤损分析及减少磨耗伤损的措施

周钰涵

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450000）

摘  要：对典型站场中的岔区道岔的伤损情况进行分析，结合伤损情况对成因进行阐述，针对上述成因提出工务养护维修作业中减少道岔伤损的措施。

关键词：道岔养护  伤损  磨耗  打磨  道岔几何尺寸  轨道刚度

一、道岔伤损基本形态分析

某站2号道岔为有砟道床、60kg/m9号单开道岔、允许直向过岔速度120km/h、侧向过岔速度45km/h，2007年大修，道床弹性良好。经调查，自21年6月道岔大修后至22年7月该组道岔对尖轨、心轨打磨焊补共计9次；更换关键部位：曲股基本轨1次、尖轨1次、辙叉1次。主要伤损形态：尖轨磨耗大、直曲基本轨波浪纹严重、辙叉心轨磨耗严重。伤损的基本形态为磨耗。

某站3号道岔为有砟道床、60kg/m9号单开道岔、允许直向过岔速度120km/h、侧向过岔速度45km/h，2005大修，道床有板结现象。经调查，自21年7月至22年7月该组道岔对尖轨、心轨打磨焊补4次；伤损已达重伤标准直接更换关键部位：直股基本轨1次、曲股基本轨1次、尖轨2次、辙叉2次。主要伤损形态：尖轨磨耗严重甚至掉块、直曲基本轨波浪纹严重、辙叉心轨磨耗压塌甚至剥离。伤损的基本形态为重伤。

二、道岔伤损成因分析

岔区钢轨磨耗是普遍存在的伤损形态，但比对上述两组道岔的伤损情况，经工务养护维修人员对病害的多次研究分析认为，道床的整体结构对伤损的形成起着至关重要的作用，道床板结导致岔区道砟弹性作用的降低。板结道床上的岔区钢轨磨耗、伤损明显超出弹性良好的岔区，并且磨耗、伤损的速度比正常情况更加严重，导致这种结果是多方面连锁影响造成的。

2.1岔区轨道几何尺寸影响磨耗伤损

轨道几何尺寸包括轨距、超高、轨底坡、导曲线圆顺度等参数，对磨耗产生的影响很大。而道岔轨道几何尺寸复杂，道岔各部在过车时受力不均，受力情况复杂，极易发生几何尺寸的变化，养护维修较为困难。如果导曲线圆顺度不良、有硬弯，则将使得轮轨之间的横向动力作用更加明显，并且硬弯越小，引起的轮轨作用力越大，轮对震荡越激烈，对岔区钢轨的伤害越大。

道岔最容易出现的病害为尖轨的侧面磨耗和轧伤，以及辙叉的垂直磨耗和压溃。道岔转辙器起着迫使列车转向的作用，因而受到很大的横向冲击力。道岔的养护维修质量对尖轨磨耗有很大的影响，必须保证道岔的方向、水平等各项几何参数良好。

列车通过时使岔区轨道几何尺寸发生改变，道床板结使得这种影响放大，道床的弹性缺失让变形难以恢复，普通的工务养护维修手段对这种大范围的道床问题解决程度有限，在没有大修计划和中修凊筛计划的情况下只能起道、拨道、和一定范围的人工机捣，但难以从根源解决问题，几次重载过后，轨道几何尺寸仍难达预期，甚至情况会变得更加糟糕，岔区钢轨伤损磨耗更加严重。

2.2岔区轨道刚度影响磨耗伤损

道岔的特殊构造决定了道岔区轨道的刚度要大于区间轨道刚度，并且岔区的刚度增加且变化不均匀，原因主要是：岔枕长度不一，岔枕和道岔结构复杂，轨枕支撑面积多变；岔区各式轨混杂，断面复杂，钢轨抗弯刚度变化大。而上述岔区道床板结情况对同样对轨道刚度也有一定影响，在轨、枕、道床形成一个刚性整体时这种刚性影响也随之被放大。

而对车辆动态分析中可知，随着轨道结构刚度的增加和多变，轮轨之间的的冲击也随之增加，当轮对产生横向振动时，由于钢轨所产生的横向弹性位移较小，轮轨之间的侧压力将增大，加大了钢轨的侧面磨耗，并且当列车速度增加时这种问题就更加严重。

2.3岔区导曲线上轮轨作用对钢轨磨耗的影响

车辆轮对在锥形踏面上直线行驶时会产生周期性横向摆动的蛇形运动，而在导曲线上的行驶时轮对受离心力影响，外轮有时紧贴钢轨，导曲线半径越小，在轮轨之间由横向振动产生的横向力就越大。在轮缘紧靠钢轨时，在轮缘和钢轨侧面之间就有很大的侧向力，若轮对不贴靠钢轨，则轮缘与轨头之间没有导向力，只有在轨面上的横向蠕滑力，此时横向蠕滑力加上作用在轨道踏面上的法向荷载的横向分力，就够成立了外轨所受的横向力。在导曲线上各点作用的导向力大小不一样，从而形成了轨头侧面不均匀侧磨。

而外轨所受的横向力大小随着欠超高的增加而增大，当此横向力小于轮轨接触面上的蠕滑力时，轮对可实现蠕滑导向而不与钢轨轨头侧面接触。在小半径导曲线上，由于钢轨所受横向力远大于轮轨接触面上的蠕滑力，因此要有轮缘上的力参与导向，此时钢轨轨头侧面就发生磨耗。

三、工务养护维修中减少磨耗伤损的措施

3.1通过整平等手段优化道岔几何尺寸结构

道岔几何尺寸不良的直接形成原因：①主要是咋道岔各部更换施工中道岔中心与设计中心不符，未及时拨正。岔后通常岔枕位置不正，未考虑上下行标高相差过大，造成上下行渡线衔接不良。②岔心两端断面与钢轨断面有一定误差。造成岔心前后引轨方向不良。③在列车反复碾压下，直股股胶垫较曲股股垫薄，造成直股存在不易发现的小漫坑和水平三角坑。

解决办法：①做好道岔前后线路的整修，经常保持高低、方向平顺，整治道岔方向时以直股为基准，对道岔前后线路方向不良且经常发生变化的地段。测定道岔位置及前后大方向，在关键位置埋设地锚拉杆固定。②捣垫结合作业，除用道岔捣固机或手动电镐按规定进行捣固外，对个别空吊板及水平不良处所，在轨下或辙叉处加垫不同厚度的调高垫板进行整平，特别是更换辙叉心后，通过加垫不同厚度的调高垫板，做好顺坡，可以消灭辙叉后的高低、水平不良。③方正轨枕到标准位置，岔区轨枕位置对道岔几何尺寸影响非常大，因此必须准确方正轨枕。

3.2通过打磨手段减少钢轨磨耗

为减轻岔区钢轨波纹磨耗，对岔区钢轨进行打磨是很有必要的，为提高打磨作业效率，应遵循以下两条基本原则：①增大左右车轮的滚动半径差，利用轮轨蠕滑力导向，减少冲击和侧磨；②减小轮轨接触力（避免或减轻轮轨在轮距角处的接触）以减轻疲劳。因此，采用钢轨非对称打磨方式。即打磨导曲线上股和导曲线下股，以增大左右轮对的滚动半径差并获得蠕滑力导向，减小冲角并达到减轻侧磨的效果，非对称打磨的理论根据是增大左右轮的滚动半径差，这样才能在轮轨踏面上产生帮助转向架沿导曲线转向的蠕滑力，从而减少冲角和轮轨磨耗。

3.3轮轨侧面涂油减少钢轨磨耗

涂润滑油减轻轮轨间的摩擦力，达到减轻轮轨间的摩擦力，达到减缓钢轨侧磨。涂油可以降低轮缘与钢轨侧面之间的滑动摩擦系数，在同样导向力的情况下可降低轮缘与钢轨侧面之间的摩擦，从而降低钢轨的侧磨。

3.4其他减少钢轨磨耗手段

从减小轨道横向刚度方向入手，当轨下橡胶垫可有效降低轨道框架刚度，其除了减缓钢轨的磨耗外还增加了轨道结构的垂直和横向弹性，减轻了列车对轨道的冲击作用。另用新技术和新设备，例如安装道岔尖轨减磨护轨等手段减轻尖轨磨耗。

参考文献

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[2]王其昌．韩启孟．板式轨道设计与施工．成都：西南交通大学出版社，2004

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