集通线减少曲线地段钢轨磨耗分析热

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1、集通线减少曲线地段钢轨磨耗分析热(内蒙古集通铁路(集团)有限责任公司 内蒙古呼和浩特010010)摘要：文章分析了集通线曲线地段钢轨产生磨耗原因，提出了减少曲线地段钢轨磨耗一些具体办法。关键词：集通线；曲线钢轨；磨耗；分析集通铁路是东北连接西北的一条铁路通道。通过地段大多属于山区，小半径曲线较多，曲线磨耗问题一直困扰着集通铁路的工务部门。随着列车牵引质量和机车轴重的增加以及列车运行速度的相对提高，小半径曲线地段钢轨侧磨速率加大，迫使工务部门缩短换轨周期，大大增加了铁路的运输成本。1经棚至嘎拉德斯汰区间曲线钢轨磨耗情况1.1线路状况经棚

2、至嘎拉德斯汰间区段延长48km，地处集通线的中心腹地，设备条件较复杂，高路堤、深路堑、小半径曲线、大坡道较为集中。R≤600m的曲线39条，延长23394m，占整个区段48km的48.8%。其中R＝600m曲线11条，延长5626m，R＝500m曲线7条，延长2676m，R＝400m曲线17条，延长10086m，R＝350m曲线4条，延长5014m；机车在经棚至上店区间下行运行时，处于坡度大于6‰的最大连续延展长度7302.77m的上坡道，在上店至嘎拉德斯汰区间上行运行时，处于坡度大于6‰的最大连续延展长度7100m的上坡道，该区间最高行车速度限速

3、55km/h，货物列车上坡时运行速度较低。1.2曲线钢轨侧面磨耗情况为真实掌握集通线管内经棚至嘎拉德斯汰区段小半径曲线钢轨侧面磨耗的情况，段里建立了定点定时观测制度，在2006年组织对K479＋277～K480＋403(R＝350m)段；K503＋536～K504＋069(R＝400m)段；K504＋136～K505＋289(R＝400m)段；K506＋238～K506＋909(R＝400m)段；K509＋376～K511＋012(R＝400m)段五条小半径曲线的钢轨侧面磨耗进行重点观测，具体磨耗情况见表1。2产生钢轨磨耗的原因分析曲线钢轨

4、磨耗是一个复杂的问题，涉及轮轨间的作用力、轮轨的化学成分、机械性能、金相组织等，其中最主要的影响因素——轮轨间的作用力，也受诸多因素的影响，如机车车辆转向架的动力性能、轮轨踏面的形状、轨道几何形位、轨道刚度等。针对集通线经棚至嘎拉德斯汰间曲线钢轨侧面磨耗的具体情况，本文从不同的角度对小半径曲线地段钢轨磨耗的原因进行分析与研究。2.1曲线轨道的受力分析小半径曲线钢轨磨耗的产生与钢轨受力有直接关系。当列车在曲线地段运行时，作用于钢轨上的力分为三个方向，即竖直方向、水平横向以及水平纵向。2.2机车车辆曲线通过形态。一般情况下，机车车辆转向架通过曲线

5、时，转向架第一轮对的外轮总是贴靠外轨的内侧，其余轮对则视列车通过曲线的速度而定。低速时，转向架最后一轮对的内轮可能贴靠内轨(最大偏斜位)，机车以正常强制内接形式通过曲线。当速度高时，转向架最后一轮对的外轮轮缘不贴靠外轨，内轮轮缘不贴靠内轨(自由位)，这时机车以自由内接形式通过曲线。随着速度的增高，离心力的增大，转向架最后一轮对的外轮有向外滑动的趋势(最大外移位)。多数情况下，转向架以自由内接形式通过曲线。转向架以正常强制内接形式低速通过曲线时，处于最大偏斜位，此时轮轨之间的冲角最大。随着速度的增加，转向架由正常强制内接形式转为自由内接形式通过曲线，

6、而轮轨之间的冲角随之减小。转向架通过曲线时的各种位置如图1。2.3轮轨接触状态与轮轨磨耗的关系中国机车车辆走行部是按照传统强迫导向理论设计的，在机车车辆通过小半径曲线时，轮缘靠贴钢轨，通过轮缘与轨头侧面之间的正压力，即导向力的作用使机车车辆转向，同时也使轨道承受了横向作用力。根据国内轮轨学的研究可知，摩擦力与摩擦距离相乘的摩擦功是曲线钢轨轨头侧磨的主要原因。通常轴重大、转向架长、曲线半径小、摩擦系数大，导向力即正压力值也大，当然摩擦力值也大，轮轨间摩擦系数的减少不但可使摩擦力降低，而且可使导向力即正压力减少，从而使钢轨侧磨减轻，这就

7、是轮轨之间涂油减少摩擦系数进而可减轻钢轨侧磨的主要原因。轮轨之间的摩擦距离就是轮轨两点接触状态下的导前值即轮缘与钢轨侧面接触点导前车轮轴线的距离。当列车类型一定时，导前值主要与轮轨冲角有关，而摩擦力又主要与导向力有关，即导向力与冲角的乘积越大，钢轨侧磨就越严重。2.4轮轨冲角与轮轨磨耗的关系当列车类型一定时，两点接触状态下的导前值主要与轮轨冲角有关，冲角越大，导前值越大，轮缘与轨头侧面间的滑动范围也越大，轮轨间磨耗就越剧烈。通过以上4个方面的研究可知，轮缘与轨头侧面的导向力和冲角是引起钢轨侧面磨耗的主要因素。曲线半径越小，轮轨之间的导向力和冲角

8、都越大，钢轨轨头的侧磨也就越严重。3集通线钢轨磨耗特点及各种因素对钢轨磨耗的影响通过观察发现，集通线经棚至嘎拉德斯汰间