普通铁路钢轨波磨的成因分析和整治方法

1 现状调查

1. 1 波磨地段现场测量结果

曲线下股钢轨波磨地段大水平较多。由于下股钢轨轨面不平顺造成车辆轮对垂向振动作用增大， 线路下股水平不易保持， 波磨地段水平超限较多。 在我段管内陇海线穆沟至巩义东区间， 凡是小半径曲线出现波磨后， 线路水平都存在大加号现象， 波磨越是严重， 水平超限越大。 尤其在缓和曲线内， 由于波磨的程度不一， 水平超限值忽大忽小， 造成缓和曲线地段超高顺坡不良， 又因波磨地段暗坑较多， 动态极易形成三角坑病害。

1. 2 波磨的危害

曲线钢轨波磨地段道床板结、 泛白、 翻浆冒泥多。 波磨地段道床受到上部荷载的作用加大， 促使道碴粉碎加剧， 造成道床脏污、 板结。 最后导致道床弹性变差， 其减振吸振的能力变差， 加剧了列车对轨道结构的破坏， 轨道几何尺寸难以保持。 加大了工务工区日常的保养工作量， 缩短了线路的清筛周期。

曲线波磨地段轨枕失效较快。 凡是波磨地段， 由于道床板结， 轨道弹性不良， 轨面不平顺， 列车对轨道的冲击力增大， 轨枕受到上部不均匀受力， 两螺栓孔间纵向通裂、 承轨槽压溃、 下股轨枕头断裂现象严重， 从而造成轨枕失效。

曲线钢轨波磨地段联结零件失效快。 由于钢轨出现波磨后， 轨面的不平顺造成列车对整个轨道结构的冲击力增大， 联结零件受到的作用力也随之增大， 轨枕锚固螺栓、 弹条出现折断、 松动等现象， 增加了工区的日常保养工作量和维修成本

1. 3 波磨整治方式

在曲线地段， 由于钢轨出现波浪形磨耗后， 轨面不平顺造成车辆轮对垂向振动作用增大，线路下股枕木头石碴泛白， 暗坑多， 线路高低不良， 存在小高低较多。 工区在日常养护当中，通过捣固、 垫垫相结合的办法不能有效的整治线路存在的暗坑和小高低， 使工区的维修难度增大。 为了保证线路的几何尺寸经常保持良好， 工区只能在春季和秋季对线路进行全面的起道， 通捣后增加线路的弹性， 消灭暗坑， 增加了工区的保养工作量。

总之， 在曲线地段出现波磨病害后， 由于目前没有行之有效的整治办法， 不仅给工区的维修保养工作带来难度， 也对行车安全构成了一定的威胁， 足以引起工务部门的重视。

2 钢轨波磨的形成规律

钢轨波磨多发生在小半径曲线地段。 通过大量的调查， 曲线半径在 600m 以下的曲线均存在不同程度的波磨， 曲线半径越小， 波磨越严重。 一条曲线的波磨始发点一般距 ZH 点或HZ 点有一定的距离， 说明波磨发生发展存在一个临界的曲线半径。 曲线地段正矢不良， 曲线不圆顺， 曲线上股钢轨不均匀侧磨使轮对产生的横向振动出现波动， 促成钢轨产生波浪形磨耗。

钢轨波磨多发于道床板结地段。 在道床板结地段， 小半径曲线的波磨病害尤其突出。 由于轨道弹性不良， 不能均匀将来自轨枕的压力传递到下部的路基上， 减缓和吸收轮轨的冲击和振动的能力降低。 线路板结造成暗坑的增多， 降低了列车通过时的平顺性。 轨道不平顺能使粘滑振动被激化且归一化, 车速相等或相近时, 每一通过车轮对既定轨道点的作用能实现重复和累加。 正是这种重复和累加效应使钢轨上磨耗大和磨耗小的地方固定不变, 促成了波磨的形成和发展。道床板结促使钢轨波磨病害的形成， 而钢轨波磨又加速了道床的板结程度，两者相互影响， 互为因果， 形成一个恶性循环过程。

客货混运线路钢轨易产生波磨。 通过调查， 在客货混运的陇海线穆沟至巩义东区间， 20条 600m 半径及以下曲线钢轨均存在不同程度的波浪形磨耗， 而在仅通过货车的太焦线上小半径曲线几乎不存在波磨现象。 由此我们可以推测， 线路存在的过超高也是钢轨产生波磨的原因之一。因为曲线地段的外轨超高设置取决于通过列车的平均速度， 在客货混运的线路上，通过客车的速度与通过货车的速度相差较大， 所以即使按照《铁路修理规则》 的技术要求设置了外轨超高， 但对于客车来讲， 还存在一定的欠超高， 对于货车来说， 存在一定的过超高。

过超高使列车轮对对下股钢轨的垂向振动作用加大， 降低了轨面的粘着系数， 促使粘滑振动产生的机率增加， 进而使钢轨产生波磨。

曲线下股钢轨易产生波磨。 通过调查， 在陇海线穆沟至巩义东间， 上下行线路 20 条 600m半径及以下曲线仅有一条曲线上下股钢轨同时出现了波浪形磨耗， 其余均出现在下股钢轨，并且上股钢轨侧磨严重的地段下股钢轨波磨越严重。

制动地段易产生波磨。 在进站道岔、 下坡制动地段的轨面上出现波磨的现象较普遍。 列车实行制动时， 车轮受到轨面向后的切向力， 制动力与蠕滑力迭加， 改变了轮轨间切向力值，使导向轴上减载车轮首先滑动而诱发轮对粘滑振动， 使轮对与轨面在高粘着状态下产生了波浪形磨耗。

3 根据以上因素我们制定相应对策并实施

我们结合钢轨波磨的形成和发展的必要条件、 波磨的形成规律， 采取以下措施预防钢轨波磨的产生， 并有效减缓其发展。 具体为： 争取上级加大对小半径曲线的改造力度， 多采用新材料、 新技术， 提高小半径曲线的轨道框架强度， 来预防和减缓钢轨波磨的产生。 在出现波磨的地段， 改进作业手段， 提高作业标准， 对小半径曲线进行综合整治， 整治因钢轨波磨所产生的设备病害， 提高设备质量， 保证行车安全。

3. 1 加强对小半径曲线的改造， 提高轨道框架强度。

3. 1. 1 小半径曲线地段铺设高强度耐磨轨， 例如攀钢生产的 PG4 轨， 通过近两年陇海线上街至巩义区间小半径曲线地段铺设试用， 其耐磨程度比 PD3 钢轨提高了近３０ ％， 延缓了产生侧磨和波磨的周期， 减少了因钢轨磨耗给工务部门带来的设备病害， 减少了维修工作量。

3. 1. 2 小半径曲线地段铺设的钢轨应采用长轨条焊接， 减少焊缝数量， 提高轨道平顺性。进一步改进钢轨焊接工艺， 提高焊接水平， 保证工地焊质量。 杜绝高焊缝、 低塌焊缝、 焊接处方向不良等病害， 防止因焊缝质量带来的线路病害而促使钢轨波磨的产生。

3. 1. 3 小半径曲线铺设Ⅲ型轨枕提高轨道框架强度， 通过铺设Ⅲ型轨枕小半径曲线与铺设Ⅱ 型轨枕的地段比较， 前者形成波磨的周期要比后者长， 形成波磨的程度也要轻的多， 轨枕失效的情况也大为减少。

3. 1. 4 对小半径曲线采取相应的加强措施。 实际表明， 对小半径曲线加装轨撑、 轨距杆、地锚拉杆等加强设备， 能有效提高小半径曲线的轨道强度， 保持轨道几何尺寸良好。

3. 1. 5 根据线路的累计通过总重， 结合道床的脏污程度， 及时安排对小半径曲线地段道床的清筛， 保持道床的清洁， 恢复线路弹性， 减缓列车对钢轨面的冲击力和振动作用。

3. 1. 6 技术部门对小半径曲线地段的通过列车进行认真细致的测速， 求出加权平均速度，设置合理的外轨超高。 在以往的超高设置中， 只要曲线半径相同， 允许速度相同， 设置的超高也会采用同一标准， 而忽视了每条曲线通过列车的实际平均速度， 往往会造成超高设置不合理而带来的曲线下股钢轨压溃、 波磨等病害。

3. 2 改进作业方法， 提高作业标准， 对出现波磨地段应进行综合整治。

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3. 2. 1 日常加强对钢轨焊缝的修理和养护， 定期对焊缝进行打磨、 焊补。 以往因焊缝质量而产生的线路高低、 暗坑等病害， 用捣固、 垫垫等作业手段不能从根本上解决问题， 相反会加剧病害的发展， 进而轨道的平顺性降低， 促使钢轨波磨的产生。 实际表明， 通过对焊缝处的修理， 起到了事半功倍的效果， 从根本上整治了设备病害。 钢轨焊缝修理后， 应加强对其的日常养护。 捣垫结合， 消灭高低暗坑， 清挖泛白石碴， 换填新石碴， 提高轨道弹性， 就能有效地延缓钢轨焊缝的使用周期， 减少钢轨压溃、 低塌病害的的产生， 形成焊缝修理和养护的良性循环。

3. 2. 2 在曲线波磨地段， 应加强日常的设备检查， 发现超限几何尺寸及时整治和消灭， 保持轨道几何尺寸良好。 尤其在小半径曲线地段， 存在缓和曲线短、 外轨超高值大， 超高顺坡变化率快等不利因素。 产生波磨后， 水平值忽大忽小， 又因线路暗坑的增多， 动态极易产生三角坑病害， 而静态往往又检查不出来。 所以在小半径曲线缓和曲线内， 应缩小检查间距，一根轨枕检查一处， 掌握超高的变化情况， 注意动静态结合， 捣固和垫垫后重新对前后几何尺寸进行检查， 保持超高顺坡良好， 避免动态三角坑病害的产生。

3. 2. 3 正确编制曲线计划正矢， 保证缓和曲线内正矢均匀递增（减）。 定期对小半径曲线进行拨道作业， 保持曲线头尾的圆顺， 在量现场正矢前， 先拨好曲线两端的直线方向， 消灭反弯及“鹅头”， 使曲线头尾恢复到正确位置。 在拨道作业中， 不能仅限于达到《铁路修理规则》 的容许偏差值， 应提高作业标准， 争取做到零偏差。 通过拨道作业， 保持曲线正矢良好，曲线圆顺， 提高列车通过曲线的平顺性， 降低轮轨系统所产生的振动作用， 减缓钢轨磨耗的产生。

3. 2. 4 加强对小半径曲线的综合整治， 针对钢轨波磨一般出现在下股钢轨情况， 应结合上股钢轨的侧磨程度， 及时对上下股钢轨进行调边使用， 来延缓钢轨使用寿命， 减低维修成本。下股钢轨波磨较严重就不宜调到上股使用， 应及时更换新轨。 波磨产生后， 应定期对波磨地段扣件、 加强设备进行保养复紧， 及时补充缺损的联结零件， 防止轨道整体强度的削弱。及时更换压溃大胶垫， 更换失效轨枕， 提高轨道弹性， 减少波磨所产生的设备病害。

4 应用效果评价

采用上述强化对策后， 波磨发展变缓、 数量变少。
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文章来源：

《钢轨波磨的成因和整治》苏迎辉