城市轨道交通钢轨波磨的成因及防治措施

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  摘要:本文将围绕城市轨道交通的安全展开论述,以钢轨波磨相关问题为核心,首先明确城市轨道在应用中存在的波磨现象的概念,进而剖析造成轨道钢轨波磨现象的原因,并以此为基础探究出预防高贵出现波磨现象的有效方略。
  关键词:城市交通;钢轨波磨;产生因素;防治方略
  城市轨道建设作为市政交通的重要工程之一,其质量和特点关系着人们的出行安全以及出行效率,当前我国的城市轨道交通存在各种各样的病害疑难,尤其是轨道的钢轨波磨问题最为突出,所以了解清除轨道运输中出现波磨问题的类型以及成因,根据实际情况制定出合理的防治攻略是对于我国的轨道交通事业发展和人维系人们的日常出行发挥着至关重要的作用。
  一、城市交通轨道波磨现象的概述
  (一)波浪形磨损的定义
  城市轨道运输中的波浪形磨损现象俗语钢轨磨损的主要类型之一,所谓波浪形磨损是指钢轨的表面和接触面存在波浪形的损耗,本质上是钢轨受到外界压力造城的磨耗,简称波磨现象。随着轨道交通的建设和发展,波磨现象成为了轨道损耗当中的突显问题,尤其是在轨道小半径道路曲线的钢轨区域更是波磨现象频频发生。
  (二)波磨现象的危害
  鋼轨的波磨现象对于交通轨道的建设有着极其重大的危害,随着道路曲线钢轨的磨损越加严重,钢轨的承压能力会时候到严重损耗,如果不能及时进行采取整治措施,最终会导致整个轨道交通系统的崩溃。
  钢轨出现道路曲线波磨现象的区域会存在钢轨泛白、泥浆翻冒的情况,还会出现道床板结的问题。钢轨出现波状磨损的区域会成承受比其他区域更大的压力,使得轨道中的道碴粉碎的更加严重,进而促使了道床内部的污染,形成了板结。在此种情况之下,轨道的钢轨受到外界损坏,吸振减振的效能下降,给城市轨道的交通运行带了了极大的安全隐患。
  除此之外,钢轨中出现道路曲线波磨现象的区域还会出现轨枕失效速度快的问题。只要是存在波磨的钢轨区域就会出现道床内生成板结,轨道的弹性丧失,列车与轨道接触面的受力不均匀,从而致使螺栓出现纵向裂缝,进而使得位于下股的轨枕龟裂,轨道交通的安全运行受到严重威胁。
  并且钢轨出现道路曲线波磨现象的区域还可能存在连接零件失灵的问题,因为钢轨的波磨区域轨面凹凸不平,伴随着列车对钢轨的压力增大,对应的连接零件受力也增加,导致钢轨波磨区域的弹条和螺栓等零件出现松动甚至折断的问题,威胁到城市轨道交通的安全运营。
  二、波浪形磨耗现象的形成原因
  (一)波磨现象形成的特征
  钢轨的波磨现象大多产生在小半径的 道路曲线段区域,通常情况下,道路曲线的半径小于六百米的钢轨区域大大概率存在着不同程度的波浪形磨损,钢轨的道路曲线半径越小,波状磨损现象越严重。钢轨道路曲线的波磨始发端点大多在距离ZH点附近或者与HZ点之间存在一段距离,这就验证了波磨现象的产生与钢轨的道路曲线半径有直接联系。钢轨的道路曲线区域不圆滑,则列车对钢轨的接触面压力也会发生改变,致使波磨现象的发生。
  另外,钢轨的波磨现象还在道床板结的区域频繁发生,这些区域的小半径道路曲线磨损尤为严重。在钢轨弹性不良的情况下,列车给予钢轨接触面的压力不能均匀地传递到下端地面,由此一来轨道缓解列车冲击的能力也会受到损害。道床存在的板结会致使轨面上的暗坑增多,对列车的顺利行进造成阻碍。
  (二)波磨现象的形成原因
  致使轨道钢轨波磨现象形成的主要原因有以下几点:
  首先,列车的车轮与钢轨的接触不良会造成波磨现象。列车在运行过程当中,车轮会以垂直向的加速度带动钢轨产生自振,列车的振动频率同钢轨的自振频率达到统一时,二者之间就能形成稳固的共振局面。但长此以往,在车轮的碾压之下,钢轨会出现规律性的损耗。
  其次,轨道的扣件刚度也会致使波磨现象的产生。轨道上使用减振扣件的区域,无论是直线区域还是道路曲线区域大部分情况下都会出现波磨现象。而且在使用魔鬼车进行波磨修缮后的三个月期间,仍然存在波磨现象的在发生情况。钢轨的扣件刚度越小,波磨现象反复出现的频率越高,所以钢轨的扣件刚度是波磨现象形成的重要原因。
  再次,钢轨的轨道如果刚度衔接过渡不合理,也会造成波状磨损的现象。我国很多城市的地下轨道交通由于运营时间久,在列车运行的时候经常会出现类似呼啸的声音,在轨道间的过渡区域尤其突出,这说明了钢轨的刚度衔接对于轨道波磨现象的产生造成影响。
  (三)影响波磨现象产生的要素
  上文提及的钢轨道路曲线的半径是影响波磨现象产生的重要因素,内外两钢轨在长度上存在差异,轮轨之间会产生相对滑动,这就容易导致波磨现象的产生。特别是道路曲线半径小,波磨现象城市的纪律就越大。
  车轮和钢轨之前的共振频率的速度变化也会影响波磨现象的产生,随着车速的降低,列车和钢轨的振动就会发生差异,导致车轮与钢轨之间的摩擦压力增大,会促使波磨现象的生成。
  三、预防波磨现象的有效方略
  (一)扩大道路曲线半径
  由于车轮和钢轨的摩擦损耗程度随着道路的曲线半径的较小而加重,并且车轮的对角以及轮轨之间的横向力也与曲线半径成反比,所以在符合实际建设条件的基础上合理地扩大轨道路线的曲线半径是首要采取的防治举措。
  (二)升级钢轨的扣件刚度
  钢轨的扣件刚度直接影响到波磨现象的产生,并且列车的横向与纵向的刚度都会影响到轮轨之间的摩擦损耗,由此升级扣减的刚度、改善列车的横纵向刚度有着重要意义。通常情况下,常规的列车转向架,在升级曲线通过性能以及保障列车的横向稳定性存在一定的矛盾,所以根据地下轨道运营环境以及实际的建设条件,将最合适的列车系统参数与轨道结构进行匹配,优化车辆的横纵刚度,升级钢轨的扣件刚度,能够有效地缓解轮轨之间的波状磨损。
  (三)设置轨顶摩擦控制装备
  为确保轨道交通的稳定运行,缓解车轮轨道之间存在的磨损,可以通过设置轨顶的摩擦控制装备快速有效地降低轨轮摩擦、预防波磨现象的发生。在干燥的条件下,轨轮之间的摩擦系数在0.5左右,如果能讲轨面的摩擦系数降低到0.3以下,那么轮轨之间的摩擦指数会有明显降低,轨道同列车时间的磨损也能的到有效缓解。
  (四)合理过渡钢轨刚度
  在城市轨道交通设计之初,将钢轨的刚度尽量保持一致,确保不同刚度的钢轨之间的过渡衔接设计合理。可以通过预先打磨全线的轨道交通,尽可能消除由钢轨刚度、材质不同所引起的接头不平滑,车轮与轨道不吻合的现象,确保轨道运行的安全稳定。
  (五)打磨检修现存轨道
  对于已经建好的轨道路线,可以以实地情况为基础,合理安排轨道打磨顺序,进行有效地轨道检修,对于轨轮磨损严重的区域增加打磨人手,缩短打磨周期,同时还有检查轨下胶垫的弹性,及时更换。除此之外,制定科学有效的检修管理制度也能够有效预防波磨现象的发生,保障城市地下轨道交通的安全运营。
  结语:
  综上所述,文章分析了波磨现象的成因以及影响因素,并且从路线的曲线半径、扣件刚度、钢轨硬度、刚度衔接、打磨检修等方面探究了有效预防波磨现象的方略,减缓轮轨之间的摩擦,确保城市轨道交通的安全运营,保障我国交通建设事业的长足发展。
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