冶金企业铁路曲线病害分析与养护办法.pdf

第 3 5卷第 3期 2 0 1 3年 6月 甘肃冶金 GANS U MET ALL URGY Vo 1 ． 3 5 No ． 3 J u n ． ， 2 0 1 3 文章编号 1 6 7 2 - 4 4 6 1 2 0 1 3 0 3 - 0 1 2 8 - 0 2 冶金企业铁路 曲线病 害分析与养护办法 张长河， 陈雉龙 安阳钢铁股份有限公司 ， 河南安 阳4 5 5 0 0 4 摘要 根据冶金企业的实际生产需要， 对铁路曲线钢轨进行了受力分析 ， 找到病害的表现形式及原因， 阐述其曲 线病害的整治办法。 关键词 铁路曲线； 受力分析； 病害形式； 病害原因； 整治办法 中图分 类号 U 2 1 6 ． 4 文献标识码 B Fa u l t An a l y s i s a n d M a i n t e n a n c e M e a s u r e s o f Cu r v e d Ra i l s i n M e t a l l u r g i c a l En t e r p r i s e s Z HANG Ch a n g h e，CHEN Z h i l o n g A n y a n g I r o n a n d S t e e l G r o u p c o ．L t d ． ， A n y a n g 4 5 5 0 0 4， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o me t all u r g i c a l e n t e r p ris e，s a c t u a l p r o d u c t i o n r e q u i r e me n t ．s t r e s s a n a l y s i s w a s ma d e o n t h e f a u l t y c u r v e d r a i l s ．T h e ma n i f e s t a t i o n s t y l e a n d r e a s o n we r e f o u n d，a n d c o r r e s p o n d i n g r e me d y me a s u r e s we r e e l a b o r a t e d ． Ke y W or d c urve r a i l s，s t r e s s a n aly s i s ； f a u l t f o r m ； f a u l t r e a s o n； r e me d y me a s ur e s 1 引言 冶金企业铁路运输是冶金企业生产的纽带和重 要组成部分。它的任务是及 时地运进生产所需 的 原 、 燃材料 ， 中转和运出各种生产产品， 保证生产 的 正常运转。 曲线是冶金企业铁路线路 的一个重要组成部 分 ， 也是冶金企业铁路线路的三大薄弱环节之一， 病 害较多， 主要有曲线方 向不 良和钢轨不正常磨耗。 为了提高线路质量 ， 延长轨道各部分的使用寿命 ， 就 必须进行曲线的综合治理养护。要做好 曲线养护工 作 ， 就要对曲线病害产生的原 因有所 了解。冶金企 业的车辆具有承载重、 速度低 、 个别运量多、 超重等 特点。当机车车辆进入 曲线地段后 ， 由于牵引力和 惯性力的作用， 使车体沿着切线方向运行， 产生离心 力 ， 而轨道则迫使车体转 向。这样就势必形成车轮 冲击车轮轨道， 造成轨道变形 ， 发生方 向不 良， 引起 内外两根钢轨承载不均， 加剧 了钢轨的磨损。 2 受力情况分析 机车车辆通过 曲线地段时 ， 会产生向外甩的离 心力， 离心力的大小与机车的载重、 速度 、 通过的曲 线半径等有直接的关系。载重量越大 、 速度越快 、 曲 线半径越小 、 线路质量越差， 其产生的离心力就越 大； 反之 ， 则离心力越小。车辆转向架在曲线上运行 时， 导向轮就会给钢轨一定的横向力 ， 迫使钢轨对导 向轮产生一定的反作用力 ， 使得机车车轮改变运行 方向， 这个力就是钢轮导向力。它是沿着车轴方 向 的水平力 ； 也是造成钢轨侧磨损 大小 的主要原 因。 另外 ， 机车车辆通过 曲线时 ， 由于载重和 自重， 还会 产生垂直方向上的垂直力。而作用在轮轨连接触点 上的横向水平力与垂直力 的比值是来 表示脱轨系 数。横向水平力愈大 ， 垂直力愈小 ， 愈容易产生脱轨 事故。而引起横 向水平力、 垂直力变化的原 因比较 多， 如 方向不 良、 超高不符合标准、 水平不 良、 钢轨 严重磨损等都会造成横向水平力、 垂直力的增大或 减小。此外 ， 钢轨的侧磨损大小还与曲线半径、 滑动 摩擦系数、 轮载 、 转向架 固定轴距 、 未被平衡 的离心 力与轮缘角等都有着直接的关系。 3 曲线病害的表现形式 曲线不 良的表现形式是多种多样的。主要有钢 轨弯曲引起接头“ 支嘴” ， 曲线上轨距 、 水平超限， 轨 底坡不正确 ， 外轨超高顺坡过陡， 缓和曲线的头尾连 接不良引起的反弯或“ 鹅头” 现象等。钢轨 的磨耗 主要有垂直磨耗和侧面磨耗两种形式。 誊豢 鬻 端 蒸 第 3期 张长河等 冶金企业铁路曲线病害分析与养护办法 1 2 9 4 曲线的主要病害及原因 曲线方向不 良和曲线钢轨的磨耗是曲线的主要 病害。曲线方 向不 良的直接原因是横 向水平力的作 用， 而横向水平力的大小取决于曲线的平面形状 ， 二 者互为因。曲线方 向不 良， 当机车通过时 ， 会发生剧 烈的横 向摇摆 ， 加剧了机车车轮对轨道的冲击和振 动 ， 使 曲线线路各种不 良现象恶化 ； 恶化的后果反过 来又会加大机车通过时的摇摆 ， 影 响机车的平稳运 行 ， 造成恶性循环 ， 加剧了钢轨的磨损 。钢轨的垂直 磨耗主要是 由于内外轨轮滚动距离与内外轨线长度 不相适应的长度差 ， 要用轮对在钢轨上滑行引起的。 钢轨的侧面磨耗 的原 因主要是导 向轮的作 用。另 外 ， 超高过大过小 ， 曲线轨距扩大 ， 曲线轨底坡不正 确也都会引起或加剧钢轨的磨耗。 5 曲线病 害的整治办法 1 保持正失不超限。用绳正法认真做好曲线整 正的计算及拨道工作 ， 保持正确的曲线标桩位置， 执 行对重点病害地段不定期拨道 。加强 日常养护工 作 ， 保持曲线头尾的圆顺 ， 对于曲线 的“ 鹅头” 、 “ 支 嘴” 等病害进行及时的整治。全面拨正 曲线 ， 特别 要重视对小方向、 小碎弯的处理。 2 保持正确的轨距和水平 。正失不 良给保持轨 距 、 水平增加困难 ， 但轨距 、 水平超限也会影响到正 失的变化。因此， 必须按规定设置。保持超高和轨 距加宽， 彻底锁定线路 ， 防止爬行 ， 矫正硬弯钢轨 ， 整 修和更换不 良道钉 ， 上紧轨距杆 ， 保持道床整洁。加 强捣固 ， 及时消灭坑洼 ， 消灭钢轨接头“ 支嘴” ， 在改 道作 业 时， 要兼 顾 正失 不超 限， 对连 接零 件 做到 “ 全 、 正、 紧、 靠” ， 做到“ 改道不离绳” 。 3 保持曲线头尾圆顺 。如果曲线两端的直线方 向不是曲线 的切线方 向， 或者曲线标桩不 正确把直 线拨成曲线或把曲线拨成直线 ； 或者为了拨道省劲 ， 长期上排 ， 都容易产生 “ 鹅头” ， 出现 曲线头尾的不 圆顺 。因此 ， 在曲线整正时测量现场正失前 ， 必须拨 好两端直线方向， 消灭 “ 鹅头” ， 然后用绳正法确定 各曲线标桩的正确位置 ， 正确设置计划正失和计算 拨道量 ， 在拨道作业时， 可从曲线两端往中间赶。 4 正确调整 曲线外轨超高， 并做好缓 和曲线超 高顺坡。曲线的超高及超高顺坡 的设置 ， 对钢轨的 磨耗有着直接 的影 响。如果曲线外 轨超高设 置偏 大 ， 就会使机车车轮更加接近内轨 ， 机车的转 向架滑 动增加 ， 外轨增加侧面磨耗 ， 内轨的垂直载荷被动增 大 ， 增加内轨的垂直磨耗； 相反， 曲线外轨超高偏小 ， 导向力增加 ， 外轨就会增大载荷， 导致外轨增加侧面 和垂直的双向磨耗 。按实际载重运行测速而设置的 正确超高是减轻钢轨磨耗的主要手段之一。如果超 高顺坡过大， 机车车体前轴的外轮就会悬浮 ， 甚至会 导致脱轨事故 。因此， 正确设置曲线的超高顺坡是防 止曲线脱轨的又一保障。所 以， 减轻钢轨的磨耗 ， 正 确的设置曲线超高和做好缓和曲线超高顺坡很重要。 6 结语 冶金企业的铁路曲线病害的原因很多 ， 整治曲 线病害不能用单一的方法 ， 要根据工作现场的具体 情况 ， 采用不同的方法加以解决 ， 保障铁路线路的通 畅 ， 使得生产得以安全 、 顺利运行。 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 3 - 0 7 作者简介 张长河 1 9 7 8 一 ， 男 ， 机 械助理工程师 ， 学 士学位。主要从 事铁路线路设备检查 与维修工作 。 上接 第 1 2 1页 两项合计 ， 按数学建模得到的优化公式计算 的 回风道和井筒总费用比按允许最高风速法得到的费 用分别少 2 3 ． 1 7万元和 8 9 ． 5 7万元。 6 结语 1 通风井巷断面优化是矿 山系统优化 的一个子 项 ， 设计时应平行作业 ， 统一考虑采矿各个系统的相 互关系 ， 各系统不 同时间段的相互影响 ， 避免流水线 作业 ， 设计初期即出现不合理 、 不经济的设计工作 。 2 地下矿 山的基建期一般在 5年 以内， 而服务 期则相对基建期 比较长 ， 井巷断面设计不能仅 因为 建设资金的关系而忽视运营成本 ， 建设资金和运营 成本是井巷工程整个生命周期 中花费资金 的函数 ， 对于特定矿山， 断面参数对于该 函数存在最优值 ， 这 项工作在设计初期应一并完成。 参考文献 [ 1 ] 王英敏． 矿井通风与安全 [ M] ． 北京 冶金工业出版 社 ， 1 9 8 8 8 0 9 6 ． [ 2 ] 徐竹 云． 矿井通风系统优化原 理与设计计算方法 [ M] ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 9 6 2 7 - 4 5 ． [ 3 ] 本书编写组． 金属矿井通风防尘设计参考资料[ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 8 2 3 7 - 6 8 ． [ 4 ] 陈开岩． 矿井通风系统优 化理论及应用 [ M] ． 徐州 中 国矿业大学出版社， 2 0 0 3 2 1 - 4 5 ． [ 5 ] 徐瑞龙． 通风网络理论 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社， 1 9 93 20 5- 23 2． 收稿 日期 2 0 1 3 -03 -06 作者简介 魏亚 涛 1 9 8 6 一 ， 男 ， 甘肃兰州人 ， 助理 工程师 ， 2 0 0 8年毕 业于东北大学采矿工程专业 。主要从事采矿设计工作。 纛零 黧 T e lm 蛐i 09 3瓣i- 8 5 6 5 4 8 6T e l UU 3 1 氇 ㈣ 五 鹅 错 缘