铁路线路工技师论文——更换曲线侧磨钢轨及调边的一些思考
更换曲线侧磨钢轨及调边的一些思考
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近年来，随着列车牵引重量的增加和列车通过速度的提高，无缝线路曲线钢轨侧磨日益严重，侧磨速度不断加快，小半径曲线上股钢轨侧磨更甚。突出表现在：曲线地段轨距普遍超限，有些地段甚至达到当轨距增大后，已无法通过调整扣板和尼龙座改变轨距的现象。因曲线钢轨侧磨调边和换轨的数量逐年增加，给工务段维修养护工作带来了很多困难。造成这种情况的主要原因有以下几点。
1、换轨大修周期滞后，加重了线路维修工作量。换轨大修周期是根据运输需要及线路设备损耗规律，周期性、有计划地对损耗部分进行更新和修理，恢复和提高设备强度，延长设备的使用寿命，使列车能以规定的速度安全、平稳和不间断的运行。换轨大修滞后，曲线换轨更显滞后。工务段不得不将维修精力部分地投入到大修项目之中。我段管辖的**线、**单线部分线路为小半径曲线线路还未达到《铁路线路设备大修规则》规定的大修周期，部分曲线上股钢轨已更换了三次。虽然在换轨大修项目上的投人逐年增加。但是，以该区段曲线调边换轨的次数来看，换轨大修远远不能满足日益增长的铁路运输发展和列车不断提速之需要。2、工务基础设施改善速度无法满足需要进人21世纪，铁路建设飞速发展，现有的状况远远满足不了运量增加和列车速度提高的需要。山区的小半径曲线由于受地形限制，设计曲线半径小，近
第1页共5页期无法改造，因此，曲线钢轨平均每年侧磨量达到45mm，磨耗速度之快令人吃惊。工务段为了减少磨耗量，也曾采取加大曲线外股超高、改变轨底坡等方法，但收效甚微。在工作安排上，往往是因为曲线钢轨调边任务较大，一时又无法完成只能把钢轨侧磨不严重的曲线调边工作往后放，如果一但推迟35个月，由于钢轨侧磨的加剧，原计划曲线调边的钢轨，就不得不因为侧磨量加大而改为更换曲线上股钢轨。在曲线超高设置上，一方面要考虑最高行车速度，另一方面又要考虑列车平均速度或最低速度。可见，要满足列车运量增加和列车提速带来的矛盾，目前只有靠维修手段予以维持，但实际上已相当困难。
3、解决钢轨材质问题刻不容缓，为了解决换轨轨源不足问题，宁芜线、皖赣单线更换的钢轨多为一通道更换下来的再用轨，更换到在小半径曲线上，经观察侧磨量变化很小，半年当中曲线钢轨几乎没有侧磨。联想到目前线路上大量使用的PD3耐磨轨、U71Mn热轧轨的耐磨性，可以说不能同日而语。当然，钢轨的生产有一套严格的配方和制造工艺，做为基层站段只能根据各种钢轨在现场的使用情况，提些意见和建议。U78钢轨耐磨性好，但是，容易产生鱼鳞纹伤损，能否在原PD3耐磨配方基础上再增加一些钢轨耐磨的化学成份，增加其抗磨耗强度。
4、维修成本增大，由于曲线调边和换轨，使原有的无缝线路变成了有缝线路。要恢复其原貌，焊接钢轨就成了调边换轨之后确保无缝线路完整性的主要工作之一。对于曲线调边钢轨干一条焊
第2页共5页一条(曲线钢轨调边一条，焊接4处)。但是，对于曲线上股钢轨侧磨严重而换轨的曲线，却难以做到，焊前还要对钢轨头部进行处理，费时费料，既不经济也不科学。由此看，虽然曲线调边换轨消灭了钢轨侧磨病害，节约了换轨大修费用，但也支出了大笔维修费用。另外，为了降低曲线钢轨的侧磨速度，还要对曲线钢轨进行涂油。这样又大大地增加了维修成本。
5、钢轨调边换轨后带来的问题曲线钢轨调边对于延缓换轨大修周期、延长钢轨使用寿命、节约资金、确保无缝线路完整性等优点已为人所共知。调边后原有的曲线侧磨上股变成了曲线下股。以P60U78Mn热轧钢轨为例，当侧磨量在1416mm调边时，轨头宽为5456mm。由于轨面变窄的影响，耐垂磨性降低(一般侧磨量达到1415mm时，垂磨量则达到35mm)，一但调到下股，一年之后垂磨量就由在上股时的35mm，发展到68mm。钢轨肥边病害也迅
速出现。而更为严重的是：下股调到上股后，钢轨轨面擦伤日益增加，增加速度几乎是在原下股时的23倍。根据调查，下一步不仅要进行曲线钢轨调边以及更换侧磨严重的曲线上股钢轨，而且还要更换曲线下股钢轨(原为上股侧磨轨)。如果不及时更换下股钢轨，将对行车安全构成威胁。前面讲到，换曲线上股轨是用25m标准轨连接而成，由于焊接成本高，不得不将无缝线路变成了有缝线路。即降低了线路标准，又增加了接头养护费用。由此可见，利用线路维修进行曲线钢轨调边换轨只能做为一项钢轨养
第3页共5页护之补充办法，不能做为其工作之重点。为此，针对曲线钢轨侧磨有以下几点想法
(1)严格按照换轨大修周期规定进行换轨。同时，缩短换轨周期，特别是对半径R≤800m的曲线。从根本上解决曲线钢轨侧磨病害。在换轨周期上，曲线地段与直线地段钢轨应有所区别。可在换轨大修周期内对小半经曲线地段钢轨增加一次换轨。当然，采用成段大修更换曲线钢轨的方法，还要在轨源和施工组织上，考虑进行特殊设计。
(2)在目前资金和材料无法完全满足现场需要的情况下，可将大修换下的直线钢轨，根据曲线长短在焊轨厂焊好之后，运到需要换轨的曲线地段。由大修段组织更换。这样不仅解决了钢轨的侧磨问题，也解决了工地焊轨因“天窗”时间不足的矛盾。而且，也将工务段从曲线调边换轨工作中解放出来，更好地使他们把精力全部投入到线路维修养护工作之中，同时还降低了维修成本。(3)为了延缓曲线钢轨侧磨的速度，曲线超高设置应按照《铁路线路维修规则》的规定进行，按照列车最高允许速度检算、设置曲线外股超高。
(4)从现场情况看，曲线钢轨调边要提前进行，可在侧磨量达到lO～12mm时开始，否则，曲线钢轨调边没有意义。
(5)加大铁路基础设施投入，加快线路平面改造，增大曲线半径，减少曲线数量，改善列车运行条件。在设计审定新建和改建线路方案时，多方面考虑问题，按照实事求是的科学态度办事，做到
第4页共5页设计高标准、施工严要求、长远规划、不断创新。为线路养护维修创造良好的条件。
第5页共5页段**车间**
20--年8月3日**
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技师、高级技师参评论文材料
单位：姓名：申报资格：时间：
青藏铁路公司德令哈工务段
葛玉生
线路工技师
201*年9月浅谈晃车的原因及整治
摘要：随着铁路提速，工务部门对线路检测、养护的要求越来越高。新增了许多动态监测手段，如：轨检车、车载仪、便携添乘仪和人工添乘。而自09年度6月份起，轨检车增加了70m高低、70m轨向、轨距变化率、曲率变化率、横加变化率五个评分项目，这就体现了新时期铁路的养护标准中又增加了舒适性的要求。这就需要我们更进一步的提高控轨的标准。轨检车、车载仪、便携添乘仪和人工添乘检查出的晃车，准确地反映了线路在动态下的轨距、方向、高低、水平等线路的真实状况，所以线路晃车的多少和峰值的大小就成了线路养护维修质量的重要的评判标准。由于作业现场检测手段的匮乏，而长波轨向和长波高低不象“轨距、水平”一样直观，因此作业现场准确的查找动态超限处所一直是困绕现场生产人员的一个难题。所以能够准确的分析产生晃车的原因和确定动态超限处所，在线路养护维修工作具有指导意义。是指导现场作业，提高线路养护质量必须前提。
关键词:晃车；轨向；线路方向；水平；线路大平；望远镜；零误差；
前言：轨检车、车载仪、便携添乘仪和人工添乘等线路动态质量检
查的主要目的是：检查了解和掌握线路局部不平顺和线路区段整体不平顺的动态质量，用于指导线路养护维修工作。通过动力学仿真分析、系统识别和预测方法计算车辆动力响应评价轨道状态是目前新的潮流。分析和利用晃车和偏差报告就是要使现场工作简单化、轻松化、标准化，使我们的日常养护有的放矢、精准有效。
一、轨距、水平与偏差的关系
目前在现场作业基本上都把轨距、水平的放在了首位。因为这是在工作中通过现有的静态检测手段和方法能检查的一项。在“零误差”这一观念的指导下，轨距和水平的“0mm”成了养护维修的追求目标。到现场用道尺检查轨距、水平以及变化率，一有超限便认定这是晃车的原因，这种做法是盲目的。有轨距、水平明显不良的地段，比晃车处所的轨距、水平还要差，可是它并不晃车。再统计一下车载资料不难发现有许多重复的晃车，这些重复处所，都反反复复处理过很多次，可还总是重复，把轨距和水平做成了0mm，误差甚至都不超过0.5mm，也没能消灭晃车。这就说明偏差的形成，与轨距和水平这两项指标是否“零误差”关系不大。也说明它们在晃车中不是主要原因。如果轨距和水平在作业标准内，或者在保养标准内，那么晃车的原因就应该从其它方面找起，例如线路方向和大平。在保证线路大向和大平达到优良的前提下，轨距和水平做成“0mm”当然更好。但是不注重线路方向、大平，一味追求轨距、水平的“0mm”是不负责任的作业，是不科学的养护方法。这种方法和手段不但无益于晃车问题的解决，反而是一种破坏作用。当然有些Ⅲ级晃车改正轨距、处理了水平后，就不报警了，可还有些地方的Ⅲ级与轨距和水平的超保养有关，处理后有三种结果：一是不报Ⅲ级，但Ⅰ、Ⅱ级仍有。二是今天处理完成后，一周左右或一月之内必再重复。三是不在这一点，但在前后有新的点形成。这就是因为现场整治中的轨距水平超限并不是晃车源，而是车晃起来后加剧对线路的冲击后形成的超限。所以简单的处理轨距、水平偏差，并不能从根本上消除重复的Ⅱ级偏差和Ⅲ级偏差，它的作用只是减缓。形成偏差的因素是多种多样的。轨距、水平、轨向、高低、方向都是偏差成因的一部分，但其基本共性是每一处重复偏差或较大的偏差的共同点都是在100米内，这是因为线路两个大方向或一处方向但水平一侧高为反超高所引起（水平一侧高俗称水平一边倒）。其它因素引起的晃车相对较少，在目前列车运行速度逐渐提高、轨道结构基本实现重型化的今天，引起晃车的主要因素是线路的大向和大平。
二、车体与晃车的关系
车辆由车轮、车辆弹簧、车架、车体四部分构成，车轮与钢轨构成轮轨关系，动态下的关系中，车轮的单独变化并不能形成晃车。构成晃车的因素需要车体产生晃动，当每百米晃动一次，同时二、三百米车体连续左右晃动时，添乘的人便会有晃车的感觉。当每百米的左右晃动超过2次时，线路检查仪便会报警。这就是为什么有些地段轨检车不出分、线路检查仪不报警而人工添乘却晃车。人工和添乘仪所感觉到的晃车，实际上是车体的整体反映，即转向架及以上的车晃。在不计机车车体和转向架的影响下，其检测的结果和现场超限处所基本能有所对应。经过一次次的提速后，现在领导或段添乘人员通知晃车，有些是用肉眼、道尺检查不出来病害。拿着望远镜站在远方看时，就会发现在晃车处所的后方，必有大方向。在目前空气减振、橡胶弹簧的新技术应用条件下，车辆的转向架相当平稳，可以平衡一些车轮的运动，单独一处轨距或水平，不会引起车体的晃动。在同样条件下，以不同的速度通过同一个病害地段时，车体产生的振动加速度不同。车体振动加速度的产生，与线路上部技术状态的优劣和列车运行速度的高低有密切的关系。加速度与速度是成正比关系。实际上，车体振动加速度往往是几种病害互相影响、互相叠加后的结果。如果保证了线路大平大向的直顺，因轨距和水平引起的晃车必须是多处、连续的不平顺，才会引起车体的振动。只有这些病害的波长和车辆自振藕合时，才会有大的Ⅲ级及以上报警。所以引起车辆晃车的主因是：只有当车架发生扭曲时，车体才会有可能晃动。只有当车体前后车架都发生了扭曲，在车体上的人才会有感觉、仪器才会报警。而什么是引起车辆转向架扭曲的因素呢？轨距、水平不是，一般的单独轨向也不是。能引起它扭曲的是高频的轨距、水平，连续的轨向和线路的大向、大平。在轨距、水平和轨向基本满足作业标准的条件下，能引起车架扭曲的关键因素是线路的大向和大平。尤其是线路水平一侧高，向水平较低股外向的线路方向，是引起晃车的主要的主要诱因。
三、产生晃车的原因1.水平引起的晃车
单独一处水平引起的晃车很少，除路基陷落、轨枕折断、钢轨揭盖后引起的水平变化外，与水平相关的晃车明显减少。水平单项病害必须相当大。一般来说，单项水平小于10不会晃车，而连续多处的水平才是形成水平晃车的可能。当水平频繁变化，形成三角坑连续多波时，在车辆自振频率、速度等因素耦合到一起，就会出现抖车。曲线上的水平来回变化时，就会形成横向加速度和横加变化率。曲线上出横加的关键是水平变化太大，同时正矢不圆顺，尤其是曲线半径变小的趋势而同时水平变低时，则是容易出横加Ⅲ级的时候。
2.轨距引起的晃车
轨距作业是线路维修中最基本的一项作业，也是现场作业次数最多的项目。轨距和轨距变化率也是动态偏差中较为关注的项目。可晃车不全是轨距和轨距变化率不好。现场处理晃车，检查轨距水平达不到0mm，就安排轨距和水平的整治。“零误差”思想下的轨距作业，对于低速条件下的行车是有益的，但对于高速条件下的列车平稳性，单纯的轨距“零误差”可能还能不达到理想的效果。轨距基本控制在了“-1+1mm”，轨向病害峰值变小，基本在1-2mm间，但波长却变短了，基本在6-10m间。二者的比较就是轨距几何尺寸越接近于0mm，则线路单位长度内的轨向个数越多。如果能在作业中，把轨距从单一的数值放到一个允许的幅度内，由“窄带”向“宽带”转移，则对高速条件下行车会有所帮助。即卡控轨距的变化率，放大轨距最大最小允许值。其最终目的是保证线路轨向的顺直。
3.轨向引起的晃车
轨向是钢轨某一点或几个点出现的方向。轨向不平顺会引起车辆的侧摆、摇头振动，连续的轨向不平顺将引起车辆蛇行和滚摆，严重的轨向不平顺将引起很大的侧向力，可能使轨枕、扣件不良地段的钢轨倾翻或轨排横移，造成列车脱轨倾覆。轨向不良是造成车体振动加速度(晃车)的主要原因，也是影响高速行车的主要病害。所以轨向引起的晃车应当重视，尤其是多波、长波轨向。有时现场一个轨向很大，用10米弦测量可能超过5mm，但它不晃车。但当轨向连续多处超过3mm时，就可能成为引起晃车的主要因素。列车高速运行下轨向多波不平顺是主因，所以在作业中为了轨距、水平的“0mm”，牺牲一切，会导致轨向恶化。轨向的波长与行车速度达到一定频率时，就会晃车或是抖车现象。这就是病害频率和波长的影响，而且是关键的影响。
4.线路高低引起的晃车
线路高低引起的晃车，是在现场最容易找到的。尤其对高、对低。对于多波高低引起的晃车，只有通过图形的对比，才能有认识。而消除多波高低主要靠大机才能做的更好。单个小高低可能引不起晃车，但多波的小高低就可能引起垂加报警或轨检车检测三级。当高低的长短程度达到40米以上就不是线路高低而是线路大平了。
5.线路方向引起的晃车线路方向不等同与轨向，线路方向是线路某一段或某个区段出现的方向。目前线路晃车中，十有八九与方向相关，但大多数处理重复晃车时没有分析到。因为对线路方向缺乏必要的指标和检测方式。目前工区唯一的方式是通过轨检车图形的文件“曲率”来实现。加速度与速度是成正比关系的，短距离的轨向肉眼可见，但对于线路方向人体肉眼的可见度和准确度就因人而异了。所以此类晃车在现场远距离用望远镜观察就比较明显.消灭这样的有难度，因为长度长，所以仅凭工区人工拨道作业，依靠“天窗”时间短期内是无法彻底消灭的。
6.线路大平引起的晃车
线路大平引起的晃车相对较少，但在目前列车运行速度的提高和线路多波不平顺是引起晃车的一个原因，是多项病害耦合而成关键一环，也是工区检查中难找的一环。它相对集中表现于垂加上。此类病害多出现在路基地质不良地段，如软土路基、冻害地段、沙害地段等。消灭此类晃车时，用望远镜远距离观察，就会很容易的发现出偏差的是大平。此类病害以我们锡铁山线路工区青藏线K712至K718之间的沙害地段尤为典型。消灭线路大平的工作量要远大于消灭线路方向，此类晃车的消灭难度最大，因为工作量非常大，有时甚至要依靠大机作业或人海战术会战攻坚。
7.钢轨硬伤导轮滑动、尖轨弯曲等引起的晃车
有缝接头错口、护轨不直，尖轨弯曲等都有可能引起晃车，但这些因素只是报警中的一环而不是主干。当大向、大平解决后，这些问题都将迎刃而解。以我们锡铁山站岔区的惯性晃车为例：在解决了零配件松动、安装了地锚，做好了轨距、水平后，依然在晃；打磨尖轨肥边、焊缝，仍在报警。用望远镜站在远离晃车点150米左右的地方看，明显的是两个大方向，但站在晃车前50米左右用肉眼看时，却看不到这个方向。这也是为什么容易引起误判的原因。尤其是列车运行速度日益提高的情况下，线路方向的判定必须要远。在肉眼视距有限的情况下可以使用望远镜辅助观察。
8.道床问题，失效零件、扣件引起的晃车
在晃车处所道床的板结及失效零件等问题，不是晃车的根本。道床板结，不利于线路方向的保持，轨距、水平不好可能引起线路方向的恶化。所引起的晃车中，其最终表现在线路方向的改变上。
9.线路抖车（1）抖车的特点
抖车形成必要的一个条件是，病害具有多波性、周期性的特点。车抖的前提是必须车的振动频率和病害的周期相吻合，二者和谐统一才能对车辆形成抖的感觉。由于抖车地段病害的多波性、周期性的频率、波长都比较长，所以不是车间或工区人工作业所短期内能完成的，必须依靠大机作业、人海战术才能有所改变。抖车地段盲目安排作业收效甚微，必须先分析成因，再制定方案，才能落实整修彻底消灭。
（2）引起抖车的原因
①钢轨波磨引起的抖车，在轨检车图纸上的表现为垂直加速度的波形呈固定波长的连续。这种钢轨波磨引起的抖车比较少见，多出现在长大上坡道、下坡道等区段。
②曲线地段的抖车。曲线地段的轨距过小、轨向连续多波形成一定的周期，同时与车的自振频率有主要关系。普遍的观点是线路高低不好所造成。其实很多大机作业后也进行了捣固的地段，不久后就会出现抖车现象。抖车地段主要是按“-1、+1mm”控制轨距后才有的现象，而这种方式同时加剧了轨向的集中。轨向集中、正矢不良是曲线地段抖车的主要原因。四、晃车的整治
晃车的整治是必须有顺序的。接到偏差报告首先要做的是分析，找准偏差的里程、类型，然后再到现场详细调查确定病害的处理方案和方法。当然如果突然出了连续Ⅲ级、Ⅳ或司机反映的紧急晃车则另当别论，除此之外，所有的非紧急情况下的整修应遵循以下原则：
①认真分析图纸
②详细现场调查，制定整修方案
③先从零配件做起，轨面作业先行，强调打磨④全面拨正线路⑤线路大平整治⑥线路轨向整治⑦线路水平整治⑧改正轨距作业1、岔区晃车整治
消灭岔区晃车应从基础做起，消除厚板、失效垫板、螺栓，调整轨距块、顶铁密贴是关键。其次是全面拨正线路，确保大向良好，然后是把大平中的死坑、暗坑消除。道岔必须保证基本轨轨面、辙叉和心轨和翼轨过渡断面的平顺性，以及长心轨、尖轨和密贴（锰钢叉心要保证接头冻结效果）。道岔晃车禁止垫板，垫板作业时必须按通长垫片进行整治。必须从轮轨关系的角度考虑如何整治偏差，重新认识轨距和水平0mm的问题。可以将尖轨处轨距适当放大，基本轨和尖轨形成对向轨向。考虑轮箍内外受力不同，相当于线路方向的概念。针对各种对车轮形成冲击的处所进行整治。
2、曲线晃车的整治曲线受力发生变形是正常的，每月、每季度必需对曲线进行拨正。曲线养护中最为关键的是以拨为主，少改或不改。频繁的改道只能把圆曲线改成折线，更不利消除晃车。对曲线晃车的整治，长期用目测凭经验拨道，容易造成曲线鹅头、反弯、夹直线变短等病害，同时，曲线正矢的测量长期采用固定测量点测量也是一个弊端，应加密测量，控制正矢变化率。
3、便携添乘仪和人工晃车的整治
人工便携式水加、横加的晃车，其里程校正采用与机车信号对接校正的方式，但由于机车GPS信号等因素影响，相对的会出现里程误差。这个误差相差多少不一，有时前、有时后。因此对人工晃车一定要逐处分析，再去现场整治。人工感觉出的晃车应是车辆整体晃动所引起，其和车载、便携线路检查仪不是完全统一的。当波长100多米一处的晃车时，检查仪不报警，但人工感觉晃车，即摇船的感觉。譬如担水步行，挑着桶左右摆动，摆程、动作步调一致的时候，水桶中的水是没有一滴溅出的，这是因为共振而产生的叠加。当每百米内2－3处晃车时，检查仪才报警。人工晃车多为线路方向或在有方向的基础上，水平不一侧高、轨向等因素藕合而成。车辆运行速度越高我们需要控制的波长范围也就随之增大，否则会引起车辆的共振影响行车安全。因此，在车速小于120Km/h时，我们检测考虑的波长在42米范围内已经足够，在车速高于120Km/h时，检测中考虑的波长就应该在70米范围内。运行速度从120提高到200、甚至300Km/h时，需要控制的轨道不平顺波长范围也由40米扩大到70米甚至120米。所以彻底消灭速度160Km/h的晃车难度较大，因为它是一条线100－200米以上的晃车。深入分析晃车资料中比较隐蔽、静态检测不出来的超限问题，其目的是为了给整治线路病害提供快捷准确的数据参考。当然，没有晃车的地方，不一定没有问题，但动态检查出的问题，轻易不要怀疑，一定要认真分析并结合现场的实际情况，找出病害原因。为了使病害不能继续发展，防患于未然，在整治晃车中，应该坚持一个基本原则：那就是对“零误差”的新的认识。在目前追求舒适度的标准下所谓的零误差，应是在保证大向顺直、大平良好的前提下，轨距、水平和轨向在允许的作业标准范围之内，不使车辆转向架产生扭曲的综合轨道状态即可视为零误差。只有从认识上扭转轨距、水平“0mm”才是零误差的概念，才有可能在整治晃车上有所突破和创新。
参考文献：
1.《轨道状态检测基础知识》青藏公司工务检测所201*.7.72.《利用轨检资料指导线路维修》青藏公司工务检测所201*.73.《铁路线路工》中国铁道出版社主编：陈开宇4.《铁路线路修理规则》中国铁道出版社铁运[201*]146号部令5.《铁路工务安全规则》中国铁道出版社铁运[201*]177号部令
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