关于车间管内两段波磨钢轨的思考

一、设备概况

（作者：曹元刚）吐鲁番车间管内存在两段波磨轨，分别位于兰新线吐鲁番-夏普吐勒上行K1779+750-850，南疆线珍珠泉-头道河线路所上行K15+200-800。两段设备概况如下：

1.兰新线：吐鲁番-夏普吐勒上行K1779+750-850，波磨轨位于曲线上股，最严重地段位于HY点前后15米范围，（曲线要素：左，R=704.4m，L=500.63m，H=95mm，l=90m）。钢轨上线时间：2023年10月16日，坡度为5.7‰下坡。

2.南疆线：珍珠泉-头道河线路所上行K15+300-800，波磨轨位于铁泉特大桥曲线下股，（曲线要素：右，R=2500m，L=2354.94m，H=40mm，l=150m）。钢轨上线时间：2010年12月16日，坡度为12.7‰上坡。

3.异同：通过以上设备基础资料发现，两条曲线产生的波磨，兰新线是下坡道，波磨出现在上股；南疆线反其道而生是上坡道，波磨出现在下股。同为上行的曲线线型，在不同的轮轨关系、载重列车作用下产生相同类型的钢轨伤损，这样的异同就像一道题出现两个不同的解法但是答案都是正确的，不由得引起我想要解题的兴趣！

二、波磨地段设备质量

1.兰新线上行K1779+700-900，现场检查此条曲线轨距普遍为3-4mm，最大5.2mm，HY点前后15米范围波磨严重，波长220mm，水平-12mm，三角坑14mm，连续小高低，列车通过时弹砟空吊，有异响。扒砟查看枕底道砟粉化，泛白。

通过轨检车波形查看，此区域水平、轨向、高低、三角坑复核不平顺，对比3个月波形及报表发现此处劣化态势明显，病害数量增多，峰值增大，TQI值升高。1月6日轨检车检测此区段仅有1处三角坑Ⅰ级病害（K1779+787三角坑9.6mm），3月4日检测此区段有3处Ⅰ级，1处Ⅱ级病害（K1779+790右高低-12.2mm）。三个月内T值（K1779+400-1780+400）持续上升6.38-6.46-7.34，劣化率达到15%，主要的变化指标为水平（1.02-1.04），三角坑（1.28-1.28-1.56）。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

此条曲线自2023年10月份上线后，2024年上半年GMC-96X型打磨车打磨2遍。2024年12月开始出现波磨，车间组织小机人工打磨3遍，打磨不彻底复发反弹。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

２.南疆线上行K15+300-800，现场检查铁泉特大桥上曲线几何尺存不超限，曲线下股钢轨工作边轨头R=300的圆弧面已碾压成直线角，钢轨踏面两侧出现轻微的辗遍。列车通过时桥梁时无弹砟，空吊，但振频较大，有搓板感，噪音大。查看波形图波形高低、水平、三角坑波形有轻微起伏，轨距平均为1.4mm。分析三个月内T值（K15+000-16+000）持续上升5.68-5.75-6.50，劣化率达到14.4%，主要的劣化指标为水平（0.5-0.5-0.75），三角坑（0.56-0.56-0.98），高低（1.03-1.08-1.35）。

此条曲线自2010年12月钢轨上线后，据可查资料此区域近10年未进行钢轨大机及人工打磨，2024年12月联合物总对波磨地段进行测量设计打磨方案，车间提报3天打磨计划，设计方案打磨8遍，但因天气原因3天计划仅兑现了一次，打磨后浅层波磨消除，经过2个月行车，目前桥上波磨萌生重现。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

由以上动静态数据分析可见，春运期间高频次、高密度的客货量对线路的冲击之大，加之节日期间天窗数量少维修跟进不及时，设备状态尤其是原来的薄弱设备更薄了，质量持续下降，安全系数增大。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

三、两者产生波磨的原因分析

1.超高测算：线路存在过超高是钢轨产生波磨的主要原因之一。因为曲线外轨超高设置取决于通过列车的平均速度，兰新线、南疆线均为客货混运线路，通过客车的速度与通过货车的速度相差较大，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，测算两条曲线是否存在过超高。

①兰新线上行K1779+700-900：采集列车平均通过速度为71.9km/h，按照超高公式进行反推V0=75km/h。但列车从吐鲁番出站到此曲线达不到设定的速度。用此处实测平均速度V0=71.9km/h计算超高为87mm，超高按90mm测算hc=77.5（困难条件），hg=3mm。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

②南疆线上行K15+300-800：按照超高公式进行反推，经过该曲线的V0=92km/h，采集此处过车速度，货物列车平均速度为84km/h，旅客列车平均速度为114km/h，按照超高测算hc=32mm，hg=2mm。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

《修规》规定实设超高在满足hc，hg规定的情况下，在货物列车较多的线路应尽可能减小hg。所以建议将现有的兰新线95mm超高降为90mm，南疆线40mm超高降为35mm。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

2.制动地段：下坡制动地段及长大坡道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。

①兰新线：列车从吐鲁番出站一路下坡且坡度逐渐增大4.9‰-5.7‰-6‰，通过R1=700m，R2=704.4mm的“S”曲线，波磨地段所属曲线变坡点（1780+219）与曲线头（1780+207）相距12米，波磨地段距离变坡制动点100米，列车经过此区域下坡制动，也是产生波磨的一个因素。

②南疆线：列车从珍珠泉出站经头道河到吐鲁番站，二十多公里均为12‰上坡道，列车处于爬坡状态，加之距离波磨地段300米的K16+194还存在一处六跨式电风项，致使列车牵引制动，长期疲劳磨耗导致此处波磨产生。

坡度6‰且长度为8km及以上的曲线就被定义为长大坡道，车间管内的两条波磨曲线都处于长大坡道，列车的牵引制动造成钢轨疲劳磨耗。加之在极限坡道为减小轮轨蠕滑力，增加轮轨的黏着性，采取撒砂且目前为硬度高的石英砂，进一步损伤轮轨接触表面，不良的轮轨接触关系加剧轮轨粘滑振动，加剧波磨发展。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

3.道床状态：波磨多发于道床板结地段。由于道床弹性不良， 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，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，每一次车轮通过时对既定轨道点的作用实现重复和累加。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。道床弹性不良及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。

①兰新线上行处的波磨枕底道砟碎裂粉化，道床失去弹性，通过对比近期轨检车波形及数据，发现水平多处不良TQI由1.02劣化至1.38，劣化率35.29%，与上述论点相符。即此处道床弹性不良，道砟碎裂粉化也是形成波磨的又一因素。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

 ②南疆线上行处的波磨位于铁泉特大桥，按《修规》规定Vmax＞120km/h的有砟桥面上，道床厚度不小于300mm。现场检查道床厚度不足300mm，且在长期列车的荷载作用下道砟磨损，碎裂，道床弹性不良轨上枕下压力传递不畅，致使轮轨接触点位发生偏移，诱发波磨产生。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄡󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

4.其他：兰新线区段波磨：一是位于小半径曲线上股R=704.4m，列车转弯时由于上股轮轨接触应力变大发生纵向滑动，滑动处形成波谷。滑动后释放了积累的能量，使轮轨又处于黏着状态，钢轨磨耗减轻，此处形成波峰。粘滑振动不断重复，形成了钢轨表面的波磨。二是打磨工艺不到位加速波磨发展。在2024年12月出现波磨后，车间组织三次打磨，但因打磨工艺及时长影响，未对波磨谷底彻底消除，残留缺陷在列车荷载下致使波磨快速扩展。

四、建议采取措施

1.安装涂覆装置。我们都知道最理想的轮轨关系为轮轨纯滚动，最糟糕的轮轨关系为轮轨纯滑动。在曲线段钢轨上涂覆油脂，变滑动摩擦为滚动摩擦，降低车辆运行阻力，减少钢轨磨耗。目前兰新线上行K1792+970处安装一台哈铁厂家涂覆设备，有效涂覆长度300米，建议在K1780+220处增设一台涂覆设备。

2.调整曲线超高。按照《修规》超高设计规定，后期可继续采集过车速度进行精准测算，及时调整这两段曲线超高，杜绝钢轨不正常磨耗。

3.大机与小机打磨相结合。兰新线处波磨先进行小机打磨消除峰值，随后利用集中修契机进行大机综合打磨消除钢轨伤损。南疆线物总方案设计96头打磨车打磨8遍可消除波磨，前期打磨2遍，4月份进行后6遍打磨，改善了钢轨状态。后期加强波磨地段钢轨测量，及时安排打磨作业，延长钢轨使用寿命，降低运营成本。

4.轨上与枕下综合整修。结合今年南疆线清筛大修契机，对铁泉特大桥进行全面清筛，确保道床弹性。兰新线波磨地段根据动态轨检车检测数据，及时对磨耗地段超限处所进行整修，保证轨道几何尺寸良好。同步可对小半径及易出现钢轨伤损地段更换耐磨轨，延缓钢轨伤损发展，确保设备安全可控。