道岔尖轨侧磨分析与整治研究

摘 要 本文针对工务南站工区39号道岔存在的尖轨侧磨及鳞形掉块问题，从轨道几何状态、道岔转辙部分结构特征及其状态等方面，着重分析道岔尖轨产生侧磨的原因，并阐述整治该病害采取的措施。

关键词 道岔尖轨 侧磨 研究

一、选题背景及原因

2012年10月，笔者所在处工务对南站的道岔进行检查，发现在南站北面7号、23号、19号、39号、45号道岔的尖轨尖端至尖轨初始刨切面范围内存在严重侧磨，并有加速磨耗的趋势，且在曲上股尖轨尖端后1.5m范围内出现多处宽度6mm左右，长度12mm左右的鳞形掉块。通过实际观察与参考相关资料认识到，尖轨侧磨主要有以下危害：一是尖轨的侧磨易造成尖轨工作面伤损，导致列车车轮爬上尖轨。二是侧磨量不断增加，造成列车车轮踏面与钢轨的接触情况恶化，轨距扩大，恶化行车平稳性和安全性。三是尖轨相应曲基本轨的侧磨互为因果，形成恶性循环，影响整组道岔的轨向。

二、原因分析

现就南站工区管辖的39号（12）道岔与状态较好的43号（12#）道岔进行比较分析，并与标准数据进行对比，进一步分析出尖轨侧磨的原因，见表1、表2。

1.轨道几何状态。道岔及其前后邻近线路轨道几何状态的好坏直接关系到列车能否平稳地通过道岔。其中，以轨向、水平、水平三角坑、空吊板尤为重要。如果这些参数不能很好地得到控制，当列车通过道岔时就会加剧列车振动，造成钢轨的恶性磨耗，如侧面磨耗。在进行现场调查时，测取了认为有重要影响的几何数据：轨距产生8mm的最大偏差，递减率为1.6‰；水平最大偏差4mm，顺坡率0.5‰，轨向在外直基本轨有2处小弯，在尖轨范围内有2处空吊。

通过测得的数据，可以分析出尖轨的侧磨与下列原因有关：一是从尖轨跟端至尖轨尖端轨距是由大到小变化的，车轮可能对尖轨尖端产生挤压。二是在道岔范围内存在木枕老化持钉力不足的情况，尖轨部分有2处空吊板，并且经测量发现在尖轨及连接部分范围内存在10mm的三角坑，使列车摇晃，车轮冲击尖轨前部。三是尖轨与基本轨密贴的侧面都有肥边而产生了“假密贴”，当列车通过时由于此处有一块空吊板，车轮迫使尖轨下沉，尖轨肥边压在基本轨肥边上，列车通过频繁后就产生了尖轨的鳞形掉块。导致，轨道几何状态不良引起了列车振动加剧，列车蛇行运动。同时，也导致轮轨接触应力明显增大，从而使钢轨件产生磨损。

2.道岔转辙部分的结构特征及其状态。

（1）结构特征。第一，尖轨是变截面钢轨件，其可动部分支承在滑床台上，与滑床台无扣件联结；基本轨轨型与普通钢轨相同，其外侧与岔枕间以轨撑联结，内侧顶在滑床台上，并依靠轨距拉杆来维持轨距。第二，尖轨尖端至50mm处断面都比基本轨顶面低，随着尖轨顶面的升高，逐渐与基本轨一同承受列车轮载；随尖轨断面加宽，车轮与基本轨间的轮轨接触点逐渐向尖轨方向移动，轮载逐渐过渡至尖轨上。第三，尖轨前部为非藏尖式，因此当尖轨跳动时，对其竖向位移并没有很好的限制措施，转辙器的锁闭装置对限制尖轨竖向位移也有一定作用，但同样作用不明显。由此，道岔转辙部分的线性刚度较低，结构相对松散，纵向水平、轨向、高低等平顺性较差。

（2）结构状态。尖轨线性不好会造成列车在尖轨部位产生横向摇晃。如果这个横摇摆力长期作用于钢轨的某一点，那么这一点很可能产生侧面磨耗，尖轨在制造时线性不良用普通弯轨器是无法矫直的。曲基本轨第一弯折点位置偏前或偏后都会造成车轮对尖轨尖端的冲击，使尖轨作用边产生侧面磨耗，尤其弯折点偏后，将造成车轮直接冲击尖轨尖端。尖轨与基本轨顶铁之间不靠、间隙较大，造成尖轨中部在动态情况下产生弹性扩张，也会造成车轮的左右摇摆。经过调查发现，尖轨的线性普遍较好；曲基本轨第一弯折点位置稍有偏差，尖轨有1mm左右离缝，第一二弯折点矢度为11mm和4mm，均大于标准值；直基本轨的3个顶铁离缝为：1.5mm、2mm、密靠。道岔转辙部分的线性刚度较低，顶铁不密靠更降低了此处刚度，助长了列车蛇行运动。与43号道岔比较，两弯折点矢度相差很大，其他方面数值差没有非常明显，可以分析道岔转辙部分结构欠缺、状态不良是尖轨尖端侧磨的根源。

三、整治措施

1.根据道岔的不符合标准的数据对道岔及其前后线路几何状态进行全面整治。对高低、水平，进行全面起道捣固，消灭空吊板，保持轨面的平顺和轨下弹性均匀，把水平偏差控制在4mm以内；对各部分轨距进行全面调整，把轨距偏差控制在-2～+3mm；。

2.解决道岔基本轨两个弯折点问题是根治尖轨侧磨的关键。道岔曲股基本轨从基本轨接头到导曲线之间，轨距变化较大，轨距变化递减率也不一致。为更好地保持轨距和方向，使尖轨尖端轨距均匀递减到尖轨跟端，再由尖轨跟端均匀递减到导曲线，曲股基本轨必须加以弯折，弯折的位置有2处：即尖轨尖端处（第一曲折点）和导曲线起点处（第二曲折点）。第一曲折点矢距矢距等于：

根据我国道岔标准，尖轨跟距为144mm，尖轨跟轨距为1439mm，尖轨前递减距离为2.65m。代入上式后得12#道岔的尖轨尖端矢距为9.23mm。

第二曲折点规定在导曲线起点处曲折，根据规定：我国12号定型道岔导曲线起点在尖轨跟端，从尖轨跟到导曲线前端的轨距递减距离规定为3m，因此第二曲折点的弯折矢距可用下式计算。第二曲折点矢距矢距等于：

12号道岔尖轨尖端轨距1445mm，尖轨跟部轨距为1439mm，导曲线轨距为1445mm，导曲前端轨距递减距离为3m。把上述数据代入公式得出12#道岔第二曲折点矢距为1.48mm。

用2m弦绳测量，两个弯折点的矢距分别是11mm和4mm，都大于标准值。对比43号道岔尖轨没有受到磨损，可以看出弯折点的位置及矢度不正确是产生尖轨侧磨的根源。

病害的整治措施：首先我们可以观察将已严重侧磨的尖轨、曲基本轨及老化、持钉力不足的枕木进行更换。更换时注意调整好第一弯折点的位置，控制在-10mm～0mm；更换后，配合电务部门调整尖轨的竖切部分与曲基本轨完全吻合。其次，我们可以考虑利用弯轨器对曲基本轨进行弯折，在现场弯折曲折点时，应注意以下事项：一是为保证尖轨尖端与基本轨密贴，在弯折第一曲折点时，弯轨器的顶杆应比理论弯折点向基本轨接头方向超前100mm。二是为防止夹板、铁砖与基本轨的不密贴，在弯折第二曲折点时，实际弯折点应向导曲线方向移至尖轨跟夹板末端的外侧。三是弯轨器的顶杆松开后，钢轨的回弹量一般可按弯折量的60%计。也可在实际弯折前，用同一类型的短轨进行试弯，找出回弹量的大小。

四、结束语

随着大发展的试车运行，独山子石化专用线的运量将会出现大幅度的增加，道岔的病害逐渐体现出来，道岔的重要性体现得更为明显，为了确保大发展开工以后的运输需求，完全有必要对大部分道岔存在的尖轨侧磨问题进行整治。