0 前言
既有线经过长期运营，常常发生直线段钢轨侧面磨耗问题。直线段钢轨侧面磨耗一旦产生，会造成轨距扩大和线路晃车等病害。直线段侧面磨耗发展到一定程度，如不对钢轨进行更换或调边使用，线路晃车问题难以解决，给维修养护带来很大困难。因此，研究直线段钢轨侧面磨耗产生的原因，做好预防工作十分重要。
1 产生直线段钢轨侧面磨耗的原因
直线段钢轨侧面磨耗从养护维修的角度看，主要是由线路出现不平顺引起的，具体有3 个方面的原因。
1.1 钢轨硬弯引起的侧面磨耗
图1 钢轨硬弯侧面磨耗点俯视示意图
钢轨由于装卸、堆码不当或施工中受到机械力冲击会产生硬弯。此外，焊轨时对接轨缝精度不高，焊接过程中钢轨固定不牢固，都会产生焊头硬弯。当硬弯凸起方向位于钢轨作用边一侧时，由于硬弯处轨距小于硬弯两侧的轨距，形成单股轨向，列车通过时，车轮不断冲击硬弯处形成钢轨侧磨。这类侧面磨耗数量较少。当硬弯凸起方向位于钢轨非作用边一侧时，硬弯处轨距大于硬弯两侧的轨距，也形成单股轨向，但不会发生侧面磨耗。具体情形（如图1 所示）。
1.2 轨向不良引起的侧面磨耗
图2 轨向不良引起的侧面磨耗示意图
轨向引起的钢轨侧面磨耗，与曲线钢轨侧面磨耗的机理基本相同，在此不做赘述。所不同的是，曲线由于设置超高，外轨承受的荷载由于超高的平衡作用有所减少；而轨向处由于2 股钢轨顶面基本位于同一水平面上，因此，外轨较内轨承受更大的横向和垂直荷载，一旦磨耗产生，其发展速度较快。对于直线地段产生的轨向，可近似看做3 条反向曲线相互连接，因而，由轨向引起的侧面磨耗常常表现为左右股交替出现。具体情形（如图2 所示）。
1.3 扭曲（三角坑）不良引起的侧面磨耗
列车由平顺线路进入扭曲（三角坑）不平顺时，一侧车轮下沉（或上升），或一侧车轮下沉另一侧车轮上升同时进行。
图3 扭曲（三角坑）不良引起的侧面磨耗空间示意图
两侧车轮的这种垂向运行形态引起车体发生倾斜摆动，对较低一侧钢轨产生横向和垂向附加冲击力。如果扭曲（三角坑）得不到及时整治，较低一侧的钢轨面和作用边长期受到较大冲击力的反复作用，会在靠近作用边处的轨面和作用边上部接近轨面部分产生疲劳伤损，出现微小裂纹。微小裂纹长度和深度继续发展到一定程度，开始出现剥落而形成侧面磨耗。这种侧面磨耗，基本发生在扭曲不平顺较低一侧钢轨上。具体情形（如图3 所示）。
2 直线段钢轨侧面磨耗产生及发展规律
直线段钢轨侧面磨耗的诱发、发展、出现可通过钢轨顶面和作用边的外观变化观察发现。笔者在多年的养护维修工作中，通过观察发现，直线段钢轨侧面磨耗从诱发开始至侧面磨耗产生出现，其外观变化呈现以下变化规律：首先，钢轨顶面光带发生偏移，偏移方向为向作用边一侧靠拢。然后，钢轨顶面靠近作用边一侧出现微小裂纹，裂纹长度及深度随时间逐渐发展，裂纹发展到一定程度用手摸有划手的感觉，继续发展有起皮现象。最后，裂纹处开始剥落，钢轨开始侧面磨耗并不断发展。
直线段钢轨侧面磨耗多发生在行车速度较高且货运量较大的区段。这是由于货物列车的轴重大于旅客列车，加之速度较高对钢轨的作用力也就较大，更易引起钢轨表面的磨耗和疲劳伤损。
直线段钢轨侧面磨耗多发生在钢轨使用的后期，这是由于后期钢轨顶面已经产生垂直磨耗，顶面疲劳强度下降所致。
3 直线段钢轨侧面磨耗的预防
了解了直线段钢轨侧面磨耗的原因及发展规律，在线路养护维修工作中，就可以对直线段钢轨侧磨病害进行预防。具体需要做好以下几方面工作。
3.1 做好直线钢轨侧磨预兆的检查
在设备检查时，注意检查钢轨光带偏移情况。当钢轨光带向作用边一侧偏移时，检查该处是否存在轨向或扭曲（三角坑）不平顺，如存在轨向和扭曲（三角坑）不平顺，即便不超过经常保养标准也应予以重视，安排整修。当钢轨顶面出现微小裂纹时，即为侧磨预兆，应立即安排整治。整治后，应对整治效果进行复查，如微小裂纹经过1 段时间逐渐减小或消失，说明整修效果较好。否则，应查找原因，改进整修方法，提高整修质量。需要说明的是，并不是所有光带偏移都会引起钢轨侧磨，只有当光带偏移与轨向或扭曲（三角坑）同时存在时，才可能引起钢轨侧磨。
3.2 做好钢轨硬弯的整治
当硬弯凸起方向位于非作用边侧，如轨距扩大值不大（不超过临时补修标准），可不予理会。如超过临时补修标准，钢轨应安排矫直或更换，焊头应安排重新焊接。当硬弯凸起方向位于作用边侧，轨距减小，应及时安排矫直或打磨作业（焊头硬弯不易进行矫直，应进行打磨）。钢轨硬弯处不适合用改道作业的方法进行处理。这是因为进行改道作业，则硬弯处钢轨会有回弹趋势，造成轨道框架内会产生横向作用力，列车通过时，轨排做起伏运动，使线路2 股钢轨均产生轨向不平顺，效果不会很好。
3.3 做好轨向不平顺的整治
保持良好的轨向可以防止发生因轨向引起的钢轨侧磨。轨向拨正作业易在轨温较低时进行。当轨温低于无缝线路的锁定（普轨线路为铺设）轨温，钢轨处于受拉状态，这时拨正轨向，钢轨更易保持直线状态。如道床状态良好也可考虑冬季拨道，效果会更好。有些轨向具有记忆性，拨正后会逐渐回弹，对于这类轨向，应采用钢轨矫直与拨正相结合的方法，对引起轨向的关键点进行矫直，然后拨正线路。轨向拨正后，应及时做好道床的补充道砟、夯拍、砟肩堆高等作业，以提高或保持道床横向阻力，使线路方向得以保持。
3.4 做好扭曲（三角坑）不平顺的整治
保持线路平顺消除扭曲（三角坑）可以防止因扭曲（三角坑）引起的钢轨侧磨。消除扭曲（三角坑）不平顺，应根据扭曲（三角坑）值的大小选择捣固或垫板作业。当扭曲（三角坑）值不大且数量不多时，易进行垫板作业。当扭曲值大或扭曲不平顺较多时，可进行捣固或全面起道作业。当道床发生板结时，日常维修及保养处理扭曲（三角坑）应进行垫板作业。道床脏污冬季不宜进行起道或捣固作业时，应进行垫板作业。
线路的各种不平顺并不是相互孤立毫不相干的。不平顺的发生，存在着紧密联系。当线路高低扭曲不平顺发生时，线路承受冲击荷载增加，不仅加剧高低和扭曲不平顺的继续发展，同时也容易引起轨向的不平顺。反之，当轨向发生不平顺时，由于离心作用会引起2 股钢轨受力不均，其中一侧钢轨受到较大荷载作用而引发高低及扭曲（三角坑）不平顺的发生。因此，在线路维修和保养过程中，应注意消除各种不平顺，不可单打一。对引起直线段钢轨侧面磨耗的轨向和扭曲最小值，因线路容许速度、运量以及道床状态的不同而不同。允许速度为160 km/h，运量大的繁忙干线，扭曲达到4～5 mm 时，如长期存在得不到整
治，即可引发直线段钢轨侧磨的产生。在实际工作中，应根据线路的具体情况确定整修值。
4 直线段钢轨发生侧磨后的整治
（1）由硬弯引起的钢轨磨耗，一般磨耗长度较短，作用边侧面磨耗取直后，不再发展，也不会引起晃车病害。因此，只要钢轨磨耗未达到伤损更换标准，可不必处理。
（2）由轨向、扭曲引起的钢轨侧磨，发生后会继续加速发展，同时引起线路晃车且不能根治。因此在钢轨磨耗达到轻伤标准前，应进行处理。对于普轨线路钢轨发生侧面磨耗后，可考虑换轨或原地调边。对于无缝线路，当钢轨侧面磨耗处所数量较少时（不超过2 个/km）可考虑锯切磨耗部分钢轨插入短轨进行焊接处理。插入短轨作业时，最好在锁定轨温容许偏差内，以避免2 次放散作业，节约工时。无缝线路钢轨侧面磨耗处所较多时（达到3 个/km 及以上）易采用左右股钢轨调边处理。无论是焊轨还是钢轨调边使用，都要注意消灭引起侧面磨耗的原因，即及时消除引起侧面磨耗的轨向和扭曲（三角坑），以防止侧面磨耗的再次发生。
5 结束语
直线段钢轨侧面磨耗的产生发展是1 个过程。只要在设备检查过程中，注意对钢轨表观形态进行观察，完全可以提早发现。在钢轨顶面出现微小裂纹，磨耗尚未开始磨耗时，经过有效整治完全能够防止侧面磨耗的产生。因此，在养护维修过程中，应坚持预防为主，发现直线段钢轨侧磨前的征兆及时通过维修
手段加以解决，即可防止直线段钢轨侧面磨耗的产生。
文章来源：
【文献出处】 哈尔滨铁道科技 ,2017年02期
【作者】《既有线直线地段钢轨侧面磨耗原因及防治》郭子良（沈阳铁路建设监理有限公司，辽宁沈阳110002）
