刘本轩 桑利栋
中国铁路北京局集团有限公司承德工务段 河北 承德 067000
摘要：在我国既有铁路线路中，曲线线路占比较大，尤其是铺设较早的山区铁路，由于受地理条件限制，小半径曲线占比较多，在小半径曲线上由于机车车辆轮对与轨道相互作用力复杂且强烈，线路病害频发，小半径曲线维修作业在铁路工务部门日常维修工作中占用工时较大。因此，合理的对小半径曲线地段进行维修作业，在保障线路设备安全和行车安全，以及提高作业效率上具有重要意义。
关键词：山区铁路；小半径曲线；养护维修；线路病害
京承线铁路属于山区铁路，受地理位置影响管内小半径曲线较多，其中R=250m曲线10条，合计4.333km，R=300m曲线63条，合计20.396km,小半径曲线总长24.729km,占管内正线总长的19.5%，由于小半径曲线所占比例较大，给养护维修工作带来较大困难，保证小半径曲线地段的设备稳定是摆在我们面前的重要任务。
1.小半径曲线存在的主要问题
1.1钢轨受力不良
小半径曲线钢轨受力不良，主要表现为曲线上股钢轨光带偏移较多，尤其在曲线轮轨接触点甚至在作用边的轨距角上。这样使钢轨斜向受力且受力集中（接触面窄，一般5～10mm），由于受力不良，钢轨疲劳伤损易发生且发展快，容易引起断轨事故。
钢轨受力不良原因主要有两方面：一是钢轨轨廓不良，由于对轨廓认识不足，一些钢轨设计轮廓不良，且钢轨打磨、铣磨能力有限，致使轨廓不良，受力不好；二是轨底坡不合适，轨底坡一般1:40, 应该1：20，尤其是小半径曲线。此外胶垫外侧磨薄，造成钢轨外倾，引起轮轨接触面点相对内移。
1.2钢轨波磨
管内小半径曲线地段突出的病害之一就是钢轨波磨问题。在钢轨顶面出现波状不均匀磨耗，主要为短波波磨，波长约为70-80mm，波幅0.1-0.4mm。钢轨波磨严重程度与运量、曲线半径及线路坡度关系较大，运量越大、曲线半径越小、坡度越大钢轨波磨越严重，在日常检查中发现R=250m半径曲线且坡度大于15‰地段波磨尤为严重，最大波幅能达到0.4mm。另外钢轨波磨与与轨道几何不平顺关系密切，轨道几何不平顺不仅会使钢轨波磨的形成时间提前，还会加速钢轨波磨的发展。钢轨波磨会使轮轨作用力大幅增加，引起列车及轨道结构的剧烈震动，加速机车车辆及轨道的损坏，并且降低旅客列车的舒适度。
1.3轨道几何尺寸易变化
小半径曲线由于轮轨作用力较大，轨道各部结构受到冲击力较大，轨距、水平、高低、轨向等几何尺寸较其他地段容易发生变化，尤其是缓和曲线地段易出现轨向、三角坑轨检车二级超限问题。
1.4扣件问题
小半径曲线扣件问题主要就是曲线上股外侧扣件系统中尼龙后座易挤碎。曲线半径越小，上股钢轨承受的径向分力就越大，上股钢轨外侧扣件承受的挤压力也同样越大，导致上股扣件系统中尼龙后座非常容易损坏。实践中发现尼龙座损坏地段均不同程度的存在负轨距、轨距变化率不良、曲线正矢不良等几何尺寸问题。
1.5道床问题
小半径曲线道床问题主要就是曲线下股道床易煽白、空吊。由于小半径曲线下股钢轨易波磨，钢轨波磨会使轮轨作用力大幅增加，引起列车及轨道结构的剧烈震动，造成曲线下股道床煽白、空吊。
2.小半径曲线病害间的相互关系
小半径曲线地段线路病害种类繁杂，任何一种病害的发展速度与严重程度受多个因素影响，病害与因素之间没有一一对应的关系，不同种类的病害之间相互影响。轨道几何不平顺越严重地段钢轨波磨发展越快越严重，钢轨波磨的出现造成轮轨作用力增大，进一步造成轨道几何尺寸变化、扣件损坏、道床煽白、空吊等问题，这些病害又会相互影响，加速各类病害的发展。
3.整治小半径曲线病害的主要对策
3.1改善钢轨受力情况
重视胶垫状况。小半径曲线地段，防治胶垫外侧磨薄导致钢轨外倾，恶化钢轨受力，重载线小半径应尽量选用高耐磨胶垫。
改善轨底坡。大力推广坡型胶垫，改善轨底坡。特别是小半径曲线上股，由1：40增加到1：20左右，有利于轮轨接触点外移，减轻轨距角受力，是最有效的手段之一。
改善钢轨廓形。 通过个性化设计磨耗型钢轨新廓，打磨铣削，增加轨距角接触面，降低应力集中，同时降低磨耗速率。
选择合适轨种。小半径繁忙曲线选用耐磨型钢轨；轨廓接近60N型，即轮轨接触带尽量靠中间，在轨顶和轨侧分散受力，避免轨距角集中受力。
3.2严控轨道几何尺寸，减少轨道不平顺。
轨道不平顺不仅会使钢轨波磨提前发生，还会加速钢轨波磨的发展。因此，在日常养护维修中要严格控制轨道几何尺寸，尤其是减少缓和曲线地段三角坑、轨向病害，确保曲线地段高低轨向良好。
合理安排轨距精调。根据动静态检查情况合理安排轨距精调工作，确保小半径曲线地段静态检查没有负轨距发生，轨距变化率控制在1‰以内，确保轨检车动态检测时轨距TQI控制在1.35以下。
3.3适时安排钢轨打磨
钢轨波磨发展到一定程度时进行打磨，可以消除或降低钢轨波磨，恢复轨道平顺性。在实践中证明：适时安排钢轨打磨的地段，轨检车扣分明显降低，轨道几何尺寸明显好转，钢轨波磨情况明显减缓。目前京承线R=250m、R=300m半径曲线钢轨波磨较为严重，但是由于受钢轨打磨列车技术限制，钢轨打磨列车在R=250m半径曲线地段无法作业，R=250m半径曲线地段适时安排人工小机打磨，人工小机打磨最优打磨周期为每季度一遍，R=300半径曲线地段可以适时采用大机打磨，最优打磨周期为一年打磨一遍。
3.4适时安排线路捣固
根据设备大修周期及线路状态适时安排大机捣固，通过大机线路捣固，不仅可以提高道床稳定性，消灭道床煽白、空吊等问题，还能减少轨道不平顺，降低钢轨波磨速率。
加强结构状态检查，对于道床局部煽白、空吊问题，要及时安排小机捣固，将道床局部煽白、空吊问题消灭在萌芽中，确保道床状态良好。
3.5及时补充石砟
大机捣固线路、大修列车更换轨枕等施工后，容易造成石砟不足问题，必须及时补充石砟。石砟优先选择一级道砟，一级道砟能够确保道床保持良好的弹性以及排水性能。补砟后及时整理道床，确保道床顶面宽度达到3.4m，砟肩堆高0.15m，道床边坡坡度1:1.75，确保道床能够提供足够的横纵向阻力，保证小半径曲线地段规定框架稳定。
4.结语
虽然小半径曲线由于其结构特点易出现钢轨波磨、几何尺寸变化快、道床煽白空吊、扣件损坏等问题，但是只要我们做到了解线路特性、全面分析原因、采取合理措施、使用有效手段、综合施策，我们就能有效预防和整治小半径曲线各种病害，使小半径曲线保持良好状态。
参考文献
[1]薛丽萍.铁路曲线的病害原因分析及整治[A].机械管理开发1003-773X（2007）03-0056-03