摘要
小半径曲线（特别是半径小于300米）上的钢轨侧磨是铁路轨道损害的主要形式，尤其是在使用60kg/m钢轨且未采取涂油等防护措施的情况下。本文研究了在此条件下，导致钢轨因侧磨而更换的典型累计总通过量（总重）范围。根据现场经验和统计数据，确定了钢轨更换的典型范围为15至30百万吨（Mt），其中经验值常集中在20至25百万吨。论文讨论了轴重、运量构成、通过速度、轮轨关系、轨道几何状态等关键影响因素。此外，本文提出了重要的维修理念，强调钢轨涂油等减缓磨耗措施的显著经济效益，以延长钢轨使用寿命并提高运营安全性。
1. 引言
在铁路工务管理中，轨道基础设施的维护对于安全高效运营至关重要。在各种钢轨损伤形式中，小半径曲线钢轨侧磨是一个重大挑战。这些区段的轮轨之间会产生集中的横向力，导致材料加速损耗。当在半径小于300米的曲线上使用60kg/m钢轨且未采取润滑等主动防护措施时，侧磨成为主要的损伤模式，其发展速度远快于直线段或大半径曲线。了解钢轨磨耗寿命与累计运量之间的关系对于主动维护规划和优化钢轨使用寿命至关重要。本文旨在分析钢轨更换前的典型运量积累，并倡导有效的磨耗缓解策略。
2. 小半径曲线钢轨侧磨特征
小半径曲线钢轨侧磨加速的现象归因于轮轨之间复杂的动力相互作用。当列车通过曲线时，车轮轮缘紧贴外轨轨距侧，导致显著的滑动摩擦和材料去除。在更紧凑的曲线上，由于更大的冲角和增加的横向力，这种情会加剧。
2.1 钢轨更换的典型运量
钢轨在达到更换标准前累积的总通过量（总重）受多种因素影响。然而，根据铁路现场经验和统计数据，特别是繁忙干线和重载线路的广泛数据，在使用60kg/m钢轨且未涂油的小半径曲线上，可以建立一个典型范围（案例依据原单位邯长线、马磁线等当时更换周期，结合对局管内石太线侧磨数据的掌握估计）：
保守估计（磨耗较快）： 约15至20百万吨（Mt）总重。 在条件较差的情况下（如曲线超高设置不当、轮轨匹配不良、轴重大、通过速度低、货运列车比例高等），钢轨侧磨可能在此区间内达到或超过更换标准。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
相对典型范围： 约20至30百万吨（Mt）总重。 这是基于国内众多普速铁路（特别是重载或繁忙干线）小半径曲线未涂油工况下的常见统计区间。钢轨侧磨速率通常在每年几毫米到十几毫米不等。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
上限情况（磨耗较慢）： 约30至40百万吨（Mt）总重。 在条件相对较好（如轮轨关系较优、通过速度适中、空重车混跑、轨道几何状态保持较好）的情况下，可能达到此范围。但超过40百万吨而未达到更换标准的情况较少见。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2.2 关键影响因素
几个关键因素显著影响钢轨侧磨速率：
轴重： 轴重越大，轮轨作用力越大，侧磨越严重。重载铁路（如25t及以上轴重）的磨耗速率远高于普通货运（如21-23t轴重）。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
运量构成： 货运列车（尤其重车）比例越高，磨耗越快。客车比例高则相对有利。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
通过速度： 速度过低（蠕滑率大）或过高（横向力大）都可能加剧磨耗。存在一个相对经济的速度范围。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
轮轨关系： 车轮踏面形状、钢轨廓面、轮轨摩擦系数直接影响磨耗速率。匹配不良会显著加速侧磨。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
轨道几何状态： 曲线超高设置是否正确、轨距是否合适、轨向是否平顺、轨道刚度是否均匀等，都极大影响轮轨相互作用力和磨耗分布。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
环境因素： 湿度、粉尘等可能影响摩擦系数。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
钢轨材质： 虽然都是60kg/m钢轨，但U71Mn、U75V、U78CrV等不同材质或热处理工艺的耐磨性有差异。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
3. 钢轨更换标准
钢轨达到更换标准的主要判据基于允许的磨耗限度和其它损伤形式。对于正线上的60kg/m钢轨，主要决定因素是：
垂直磨耗： 60kg/m钢轨在正线上允许的垂直磨耗限度一般为10mm（《铁路线路修理规则》）。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
侧面磨耗： 这是小半径曲线最主要的控制因素。60kg/m钢轨在正线上允许的侧面磨耗限度一般为：󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
半径≤250m的曲线：12mm󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
半径>250m的曲线：14mm （具体数值需查阅最新版《铁路线路修理规则》或相关技术文件，可能有细微调整）。实践中，当侧磨达到8-10mm时，工务部门就会高度关注，并可能计划更换，因为此时轮轨动力作用已显著恶化，继续使用风险增大。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
其它伤损： 如波磨、剥离掉块、核伤等发展到一定程度也需要更换。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
4. 无防护措施钢轨运量周期的结论
对于半径小于300米的曲线，使用60kg/m钢轨且未采取涂油等防护措施时，钢轨（尤其是外轨）达到显著侧磨（接近或达到更换标准）的典型累计通过总重范围约为15百万吨至30百万吨（15-30 Mt）。
最常被提及的经验值集中在20至25百万吨左右。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
极少数条件较好情况下可能接近40百万吨，条件恶劣时可能低于15百万吨。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
5. 建议的维修理念：涂油与其它减缓磨耗措施
鉴于侧磨对钢轨使用寿命和维护成本的显著影响，积极有效的维修理念势在必行。
5.1 优先采取防护措施：钢轨润滑
在小半径曲线上实施钢轨润滑（涂油）是延长钢轨寿命最经济有效的措施。良好的润滑可以将侧磨速率降低50%甚至更多，使钢轨寿命显著延长至50百万吨以上甚至更高。因此，强烈建议安装可靠的涂油装置。这与铁路行业不断追求基础设施维护领域的技术创新和应用相符，也是一位经验丰富的资深工程师的洞察。
5.2 加强监测
对于这些关键曲线，应加密钢轨磨耗检查（如每月一次甚至更频繁）。通过绘制磨耗速率曲线，可以进行准确的寿命预测，从而及时规划维护干预或更换。
5.3 优化维护实践
除润滑外，持续优化传统的轨道维护实践也至关重要：
正确超高： 确保曲线超高设置准确并保持良好，以最大程度地减少过大的横向力。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
轨距和轨向控制： 保持良好的轨距和轨向，以优化轮轨接触关系。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
打磨： 及时进行钢轨打磨有助于优化轮轨接触廓面，减少局部应力和磨耗。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
5.4 考虑升级
对于磨耗极其严重的曲线，可以考虑升级钢轨材质。采用更耐磨的合金钢轨（如U75V热处理轨、U78CrV）或进行淬火处理可以显著提高耐磨性并延长使用寿命，提供一个长期的解决方案。
6. 结论
综上所述，对于半径小于300米的曲线上的60kg/m钢轨，在未采取防护措施的情况下，因侧磨而更换钢轨的典型累计总通过量通常在20至30百万吨之间。然而，实施及时涂油是性价比极高的解决方案，可以显著延长钢轨使用寿命，甚至可能使其寿命翻倍以上。精确的寿命评估需要结合具体线路的详细参数和持续的监测数据。以润滑、加强监测和优化轨道几何为重点的主动维护策略，对于提高铁路维护领域先进技术的应用水平和确保铁路运营的可持续性至关重要。
