浅析钢轨波形磨耗成因及防治
城市轨道钢轨波浪形磨耗的产生和预防(轨道-五周年论文)
城市轨道钢轨波浪形磨耗的产生和预防张学华郭满鸿乔小雷杜茂金工务中心摘要南京地铁一号线曲线钢轨出现了较为严重的波浪形磨耗。
为此，通过对波磨现象的机理分析和计算机仿真研究，分析了不同的波磨程度对车辆及轨道动力学性能的影响，并提出了减缓措施。
关键词：波浪型磨耗，钢轨，地铁车辆，轮轨系统,Abstract In Line 1 of Nanjing Metro, there appeared more serious rail corrugation of those rails in curved section of railway. Therefore, through the phenomenon of rail corrugation mechanism analysis and computer simulation study, we analyzed different degree of the rail corrugation to the track vehicles and the extent of the impact of dynamic performance, and bring forward the mitigation measures to this situation.Key words Rail Corrugation, Rail, Metro vehicles, Wheel-rail system,1．引言南京地铁1号线自开通运营以来，由于车辆和轨道系统的相互作用，曲线钢轨的波浪形磨耗日益严重，波磨引起了很高的轮轨动力作用，加速了机车车辆及轨道部件的损坏，增加了养护维修费用；同时，列车的剧烈振动，给乘客造成了不适，严重时还可能威胁到行车的安全；此外，波磨同时也是噪音的主要来源。
为此，在查阅了国内外的相关资料，对波磨现象进行现场察看、统计和初步测量，以及对南京地铁车辆结构参数进行分析的基础之上，通过对波磨现象的机理分析和计算机仿真研究，获得了重要的理论依据。
地铁钢轨波磨的特征及治理措施
地铁钢轨波磨的特征及治理措施摘要：钢轨波磨就是指轨道在纵轴方向上因摩擦产生的一种波纹状耗损现象，且伴有不同的波长和振动频率。
这种波磨现象会让车辆在经过时发出噪音、发生明显的摇晃，降低人们的乘坐舒适程度，缩短车辆及其结构部件的使用寿命，从而增加了其运行的危险程度，因此对于钢轨波磨要及时采取防范和控制措施，不能任波磨现象持续发展。
本文通过对地铁钢轨波磨的特征进行研究，提出控制钢轨波磨的治理措施。
关键词：地铁轨道；钢轨波磨；磨损治理钢轨波磨是一种非常繁杂的，因车辆行驶时车轮转动接触轨道产生的物理现象。
这种现象在公路、汽车轮胎、火车轨道等具有反复滚动接触情况的位置时常发生。
而波磨现象的存在对人们的出行造成了严重困扰，所以人们对这一问题的解决进度逐渐提高了关注程度。
很多相关专业人员也加大了对波磨治理措施的研究力度，以便减少新的轨道产生波磨现象，同时控制现存轨道波磨状况的继续发展。
1.地铁钢轨波磨的特征虽然如今地铁轨道在世界各个地区均有设置，其构造多种多样，行驶的地铁车型、路线也存在差异，但是所形成的钢轨波磨在经过专业人员研究后发现，其仍具备了时间集中性、曲线、车辆和轨道结构相关性等共有特征。
1.1时间集中性钢轨波磨的严重情况多发生在新线开通和线路改建的前期。
如美国某地区的轨道电车是在1889年开始运行，但在六年后，轨道就开始产生很大的波磨现象；甚至有些地区的轨道仅仅运行六个月就出现了钢轨波磨；对于西班牙和巴黎的地铁，都在曲线轨道上发现了钢轨波磨，有些地区在投入了弹性车轮后也在短时间内出现了曲线波磨；即使是在对轨道改造过路线后的地区，仍避免不了波磨现象的发生；北京、南京等地大都也在地铁运行后的1～6个月内发生了轨道波磨情况。
1.2曲线相关性研究结果显示，钢轨波磨在半径较小的曲线轨道上最为常见，在半径较大的曲线和直线轨道上偶尔发现。
比如：中国、法国、德国、美国等大部分地区的钢轨波磨线路均是以弧形为主的。
通常，曲线上的波磨在低位置的轨道处较为明显，但一般来说，低位置轨道处的波磨较短，高位置的轨道处波磨较长。
专用线道岔尖轨-曲线钢轨磨耗的原因及防治措施
专用线道岔尖轨\曲线钢轨磨耗的原因及防治措施摘要：针对专用线道岔尖轨、曲线钢轨磨耗严重的原因，进行了系统的理论分析和总结。
介绍了专用线道岔尖轨、曲线钢轨磨耗相应的防治措施。
为专用线线路养护和运营安全管理提供了理论依据。
关键词：道岔尖轨；曲线钢轨；磨耗；原因；防治；措施Abstract: this paper aim at the reasons of dedicated line switch rail, curve rail wear serious, does a systematic theoretical analysis and summary. This paper introduced the control measures of dedicated line switch rail curve rail wear appropriate, and provides a theoretical basis for the dedicated line track maintenance and operational safety management.Key words: turnout switch rail; curve rail; wear; reasons; control; measures内容：我们知道，道岔是引导机车车辆由一条线路转向另一条线路的过渡设备，道岔结构复杂，养护比较困难，是线路上的薄弱环节。
列车在曲线上行驶，由于离心力作用，曲线轨道比直线轨道受力较大，也是线路上的薄弱环节之一。
近年来我公司对承运的洛河、平圩两条电厂专用线的区间线路及厂前站线路、道岔群维修养护中发现，站内道岔尖轨及曲线钢轨磨耗现象普遍严重。
特别是平圩电厂厂前站道岔群尖轨磨耗及洛河电厂专用线1号、4号曲线（半径350米）钢轨磨耗现象更为严重，致使道岔尖轨及曲线钢轨需经常更换，而更换道岔尖轨及曲线钢轨费用高，成本大，工务人员劳动强度大，而且还大大增加了对专用线运输的干扰。
[钢轨,病害,成因]关于对地铁钢轨病害成因及处理措施的探析
![[钢轨,病害,成因]关于对地铁钢轨病害成因及处理措施的探析](https://img.taocdn.com/s3/m/333ea1bd7e21af45b207a84a.png)
关于对地铁钢轨病害成因及处理措施的探析1 主要概况笔者以西安地铁为例，运营一、二号线正线合计104.247km，其中一号线正线全长50.665km，正线最小曲线半径400m，最大坡度28，采用U75V 钢轨;二号线正线全长53.582km，正线最小曲线半径350m，最大坡度26，采用U71Mn 钢轨。
目前对钢轨的运营维护主要是通过机械打磨修复和人工现场维护来实现，结合现场实际针对常见的病害进行处理。
2 钢轨的主要病害及成因分析电客车的运行状态是一个由多种独立运动叠加而成的复杂运动，钢轨主要承受垂向力、横向力、纵向爬行、温度应力和制动力的作用而形成病害。
(1)钢轨和焊缝及接头病害。
钢轨焊缝缺陷主要由于焊接工艺不良产生了各种伤损，其中典型伤损为灰斑、裂纹和烧伤缺陷，灰斑分布于焊缝接头的任何部位，北大街五路口下行K21+12# 左股发现接触焊轨底横向裂纹长度10mm，轨底部位危害较大。
产生的主要原因为前期焊机在焊接操作中焊接时间短、次级电压高、连续闪光出现中断等操作工艺不当造成的。
K19+30# 右股气压焊轨头踏面焊缝中心打磨亏损，长40mm，深2mm。
(2)磨：检查发现，西安地铁目前一二号线钢轨波型磨耗主要表现为波纹和波浪两种。
波浪形磨耗实质上是波浪型压溃，主要集中出现在R 450 以下的曲线及北客、会展折返地段;波纹形磨耗主要发生在直线地段和制动区段。
如不及时处理，波形磨耗会引起很强的轮轨动力作用，使电客车产生震动和噪声。
北客站P1004 号道岔导曲下股钢轨用内燃钢轨打磨机进行了轨面波浪型磨耗打磨，打磨前最大波深0.37mm，打磨后波深小于0.1mm。
(3)钢轨侧磨：主要是小半径的外股钢轨侧磨及内外股超高设置相对电客产生的蠕滑，造成钢轨病害，这与超高设置不当、行车速度、前期施工轨底坡不到位等原因有直接的关系。
目前主要集中在二号线北大街至永宁门区间。
分析此小半径曲线磨耗病害产生的原因。
一是曲线半径小，正线最小半径350m;二是均位于两区间中间段，列车运行速度相对较快接近70 公里;三是与线路坡道有关，均位于千分之三和千分之四的变坡点坡底位置(千分之四上坡在钟楼方向)，上行磨耗曲线下股产生鱼鳞伤，下行磨耗曲线上股产生波浪磨耗伤。
地铁轨道钢轨波磨产生的原因分析李彬
地铁轨道钢轨波磨产生的原因分析李彬发布时间：2023-05-31T09:00:00.977Z 来源：《工程建设标准化》2023年6期作者：李彬[导读] 本文分析了轨道钢轨波磨产生的原因及波磨的影响因素。
波磨会导致钢轨应力集中、开裂、断裂、变形等缺陷，同时对轨道整体强度有很大影响，因而不能简单地认为是设备质量问题或技术故障造成的。
同时，波磨会对设备寿命产生很大影响，因此，必须严格控制波磨的产生，防止波磨事故的发生。
中国水利水电第五工程局有限公司二公司610000摘要：本文分析了轨道钢轨波磨产生的原因及波磨的影响因素。
波磨会导致钢轨应力集中、开裂、断裂、变形等缺陷，同时对轨道整体强度有很大影响，因而不能简单地认为是设备质量问题或技术故障造成的。
同时，波磨会对设备寿命产生很大影响，因此，必须严格控制波磨的产生，防止波磨事故的发生。
关键词：地铁轨道；钢轨波磨；原因分析引言高速轨道的钢轨在受到外力作用时，可能产生波磨现象。
虽然不能排除在钢轨处发生这种现象的可能，但这种现象主要发生在道岔附近及一些钢轨表面波磨较为严重的部位。
波磨不仅影响轨道质量，而且会导致列车运行速度加快、钢轨破坏、应力集中和列车脱轨等严重后果。
因此采取一些必要措施就显得尤为重要。
一、地铁轨道钢轨波磨产生理论概述（一）钢轨的波磨形成机理分析波磨分为机械波磨和摩擦波磨。
机械波磨一般是在高速车轮和钢轨的碰撞、摩擦、弯曲等作用下产生的，波磨量大，会导致钢轨轨枕损坏、道岔歪斜、钢轨损伤等[1]。
摩擦波磨则是在外力作用下发生的，其主要产生原因是受到外力作用下高速车轮对钢轨轨枕产生力和摩擦时，其相互间产生了摩擦力而产生波磨。
摩擦波磨会对钢轨造成一定程度的破坏。
机械波磨在轨枕上可以造成波洞、波槽、沟槽等波状或凹凸状的损伤及波纹状缺陷。
摩擦波磨可以产生波痕和波纹，破坏后产生波痕和波纹。
波痕就是发生在钢轨上面，并对轨道造成一定影响的痕迹，波痕是波磨形成的必要条件；波痕较深或者位置靠近轨底时，波痕比较浅，波尖比较明显，波痕较浅或者位置靠近轨底时波磨比较明显；波痕对钢轨的应力集中有明显影响时引起钢轨波磨产生。
论小半径曲线钢轨磨耗原因及防治
论小半径曲线钢轨磨耗原因及防治摘要：地铁运行的全程轨道中小半径曲线段最容易受到磨损危害。
当车辆到达曲线段时，轨道的曲线迫使机车转弯。
由于高速车辆的惯性大，对弯道路段的轨道会产生很大的影响。
当冲击力过大时，容易造成履带变形，对履带造成横向磨损破坏。
如果长时间不采取合理的措施，就会使轨道内外的荷载发生偏转，加剧轨道的磨损程度，引起车辆行驶的振动，甚至威胁车辆行驶的安全。
关键词：小半径曲线；钢轨磨耗；防治小半径曲线段是钢轨结构强度最薄弱的部分，在实际应用中容易受到病害的干扰。
本文综合分析了小半径曲线的病害类型，简要分析了病害原因，并根据分析结果提出了降低小半径曲线钢轨磨损的具体措施，以延长小半径曲线的使用寿命。
保证小半径曲线截面良好的运行状态。
1钢轨磨损的分类1.1钢轨的垂直磨损当轮对通过半径较小的曲线时，由于曲线轨道的外轨道比内轨道长，所以轮对轨道需要在内轨道上滑动才能平稳运行，这通常会导致轨道的垂直磨损。
为了保证列车通过曲线轨道时能够减少垂直磨损，必须严格设计轨道的曲线半径，如轨道的曲线半径应大于或等于840m，以减少磨损；乘用车轨道曲线半径应大于或等于920m，以避免轨道内侧竖向磨损，降低轨道压力块或接头块。
1.2钢轨的侧面磨损由于列车运行时曲线内外的距离差，往往会造成曲线轨侧磨，尤其是外轨侧磨更为严重。
列车运行时，轮缘对外轨的压力较大，轮轨摩擦较大。
1.3钢轨的波浪型磨损列车通过小半径曲线时，轮对的扭转共振产生交变纵向力，导致轮对与钢轨之间发生纵向滑动和波状磨损。
钢轨的波磨损还与小半径曲线的曲率以及轮轨的粘着状态有关。
波浪磨损的具体过程如下:当列车通过小半径曲线轨道时，由于车轮碰撞角的变化，轮轨的纵向剪切力超过轮轨，轮轨与轮轨之间的纵向滑动产生波谷，滑动后的累计能量被释放，减少轮轨磨损，产生波峰。
重复胶粘滑动时，轨面会产生波浪形磨损。
2钢轨磨耗产生的原因分析铁路弯道上钢轨磨损的原因有很多，甚至受多种因素的影响。
浅谈地铁钢轨波磨问题
浅谈地铁钢轨波磨问题发表时间：2015-12-10T14:44:43.760Z 来源：《基层建设》2015年16期供稿作者：杨艳金[导读] 广州市地下铁道总公司广东广州通过对钢轨波磨的初步研究及深入思考，提出在新线设计、建设和既有线维护中应从以下方面进行考虑，减缓波磨的产生和发展。
杨艳金广州市地下铁道总公司广东广州 510000摘要：钢轨波浪形磨耗是轨道交通行业近年来致力解决的复杂问题。
本文根据广州地铁四、五号线运营以来的钢轨磨耗数据及检修情况，从设计、建设、运营等多角度探讨钢轨波磨形成的原因、预防手段及减缓措施，整体上减少钢轨磨耗，延长轮轨寿命，节约运营成本并提高乘客乘车舒适度。
本研究还提出了能有效控制钢轨波浪形磨耗的一些建议。
关键词：钢轨波浪形磨耗；广州地铁；减震扣件；钢轨打磨；小半径曲线Abstract：the abrasion rail wavy is rail transit industry in recent years committed to solve complex problems.According to the operation of guangzhou metro line 4 and 5 since the rail abrasion data and maintenance situation，from the design，construction，operation and inquires into the causes of the formation of wave rail grinding，prevention and mitigation measures，reduce rail abrasion on the whole，prolong the life of wheel/rail，save operating costs and improve the passenger ride comfort.This research also puts forward the effective control of rail wavy wear some Suggestions.钢轨投入使用后，踏面上出现的规律性凸、凹不平现象被称为钢轨波浪形磨耗（简称波磨），按其波长特征，有长波（波长约200～600mm）与短波（约30～80mm）之分，一般长波出现在小半径曲线上，而短波则主要出现在直线与大半径曲线上，往往是长波寄生着短波。
小半径曲线钢轨磨耗防治措施的探讨
小半径曲线钢轨磨耗防治措施的探讨摘要：目前，地方性铁路仍然存在小半径曲线，钢轨磨耗病害十分严重，给交通运输和人们的生命安全造成了严重的影响和危害。
钢轨的磨耗一般是由于轮轨的反复摩擦、相互作用造成的，它不仅降低了轨道交通的安全性和可靠性，减少了轨道的使用寿命，也给交通道路管理部门造成了大量的金属耗费和成本投入，尤其以小半径曲线钢轨为最。
本文通过研究和分析造成小半径曲线钢轨磨损的原因，对其防治提出有效的解决办法和措施，以期提高小半径曲线钢轨的使用性能，延长它的使用寿命。
关键词：小半径曲线；钢轨；磨耗；原因；防治1、工程概述阳涉线为国铁Ⅱ级铁路，牵引种类为内燃，设计线路允许速度为60km/h。
阳涉线北起石太线的白羊墅车站，向南经平定、昔阳、和顺、左权四县，至邯长线的悬钟车站，全长185.571公里。
全线正线小半径曲线（R≤500m）共有80条，延长43432.22m；其中R=400m 24条，延长14934.74m；R=450m 13条，延长8102.26m；R=480m 1条，延长294.44m；R=500m 42条，延长20100.78m。
经调查发现，全线小半径曲线地段均不同程度的存在外轨磨耗、内轨压溃现象，并且随着牵引重量及运量的增加，磨耗速率不断加大，致使阳涉线提前进行换轨大修，2017年3月-2017年9月对全线磨耗严重的22条小半径曲线伤损钢轨进行了更换。
因此为减少运输成本，减缓小半径曲线钢轨磨耗的措施已迫在眉睫。
2、钢轨磨耗产生的原因分析铁路曲线上钢轨磨耗产生的原因很多，甚至受诸多因素的综合影响，究其根本原因是钢轨承受来自列车车轮的力，造成曲线外轨侧磨和垂磨。
由此可见，列车在曲线地段运行过程产生离心力和地球引力（力），根据力与反作用力的原理，曲线钢轨需提供与离心力及地球引力等大小反方向的力，因此造成曲线外轨垂磨、侧磨。
综上所述，曲线外轨产生磨耗的原因主要是围绕通过减少或减缓钢轨受力的角度，应用到现场实际上，主要表现在以下几个方面的原因。
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浅析钢轨波形磨耗成因及防治
摘要：钢轨是铁路的重要组成部分，其质量将影响铁路工程的应用,不仅对铁路
的寿命有直接影响，而且对铁路列车的安全产生影响。
本文就钢轨磨耗成因及预
防措施进行了研究。
关键词：钢轨波形磨耗；成因；影响因素；防治
前言
钢轨波形磨耗是线路上常见的钢轨病害之一。
钢轨波形磨耗会引起很高的轮
轨相互作用力，加速机车车辆和轨道各组成部分的损坏，以至影响列车安全。
随
着我国高速铁路的长期运营，钢轨波磨问题越来越受到重视。
1波磨的成因
钢轨波形磨耗是指钢轨顶面纵向规律性的起伏不平的磨耗现象。
钢轨波形磨
耗会增大轮轨振动和噪声，加大钢轨和轮对的荷载，能引起很大的轮轨附加动力，额外消耗牵引能源，加速轨面伤损和道床永久变形，增加维修养护费用，大大减
小其使用寿命，甚至会影响行车安全。
钢轨波磨按波长分为波纹形和波浪形两种。
波纹形磨耗的波长为30-60mm，波幅为0.1-0.4mm，这种轨顶周期性不平顺，多
发生在高速行车地段。
波浪形磨耗的波长为60-3000mm，波幅为2mm以下，主
要发生在低速重载铁路上。
钢轨的波形磨耗主要发生在道岔区段钢轨、曲线地段
钢轨、线路下沉地段的钢轨、难于经常维持道床捣固密实的钢轨、道床板结弹性
差的钢轨以及轨道结构受约束较多较复杂的钢轨。
1.1曲线区段波形磨耗产生原因
波形磨耗多出现在曲线地段，同时曲线半径越小，出现和发展的速率越快。
在曲线处轨道结构受到的作用力相对于直线路段是存在加成的，轮轨之间作用加大，波磨情况必然加剧。
轮对在曲线地段的振动表现为粘滑振动，在半径较小的
曲线地段，轮轨间蠕滑力接近饱和，轮轨间磨耗功发生剧烈波动,造成钢轨的不均
匀磨损或压溃。
列车通过时，由于载重的相对集中以及轨道不平顺、轨距、超高等,使轮对粘滑振动被激化 ,既定钢轨点的磨损或压溃不断发生重复和累加 ,逐步形
成钢轨波磨。
1.2道岔地段波形磨耗产生原因
道岔是机车车辆实现转线的重要线路设备，道岔结构复杂，钢轨形态变换、
轨距加宽、线路超高、轨底坡设置等情况较多，使道岔区段具有多变的轮轨关系，又因其平面设计条件有限，这就导致轮对粘滑振动加剧，钢轨与列车间的相互作
用相较于其他轨道更加复杂，钢轨磨耗情况更为严重。
1.3轨道条件不良地段波形磨耗产生原因
轨道条件不良区段轨下基础不能持久可靠地保持轨道的几何形位，不具有足
够的强度和一定的弹性用以缓和机车车辆的冲击作用，易引起轨道不平顺，轨道
不平顺能使粘滑振动被激化且归一化 ,通过车辆车速相等或相近时,车轮对既定轨
道点的作用能实现重复和累加，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。
综上，轮轨系统在一定参数配合下，系统垂向振动、轮对弯曲振动和扭转振
动三种振动形式构成一循环自激振动系统。
轮对发生粘滑振动，轮轨间磨耗功发
生剧烈波动 ,造成钢轨的不均匀磨损或压溃。
当通过的列车车速和车型相对集中
以及轨道上存在不平顺时，轮对粘滑振动被激化和归一化，既定钢轨点磨损或压
溃发生重复和累加效应，逐步形成钢轨波磨。
波磨的形成和发展的原因基本上是
相同的。
钢轨波形磨耗生成原因比较复杂，它和钢轨材质与制造工艺、机车车辆
的构造与轴重、轮轨接触振动、轨顶金属塑性流动与表面疲劳以及小半径曲线的
黏着滑移效应等有关，但是其根本上来讲还是由于轮轨之间的相互作用，其他的
相关因素也必然是通过影响轮轨相互作用进而导致波磨产生的。
2钢轨波形磨耗的防治
针对钢轨波形磨耗，现阶段主要使用钢轨打磨进行预防和处置，以消除钢轨
病害，延长钢轨使用寿命。
2.1预备性打磨
预备性打磨主要用于新线路开通运行前对新钢轨进行打磨。
钢轨在轧制过程中，表面通常会形成一层脱碳层，深度在0.3mm左右，硬度较低，容易被车轮压溃形成伤损。
新钢轨表面还会有少量氧化铁皮和微观不平顺，在接触应力作用下
容易成为伤损源头。
预备性打磨可有效去除新钢轨表面脱碳层以及氧化铁皮，提
高钢轨平顺度，把钢轨伤损尽可能消除在萌牙状态。
2.2修理性打磨
修理性打磨也叫校正性打磨，是通过打磨控制和消除钢轨表面已产生的缺陷，如鱼鳞伤损、剥离掉块、轨头塌陷、塑性变形、波磨和侧磨等，对修复钢轨伤损，延长使用寿命起到积极的作用。
修理性打磨是在缺陷形成后再进行，磨削量较大，打磨深度一般在2mm以上，需要打磨车多次反复打磨，打磨效率低。
修理性打
磨周期较长，根据国外经验，在小半径曲线段，打磨周期约为0.4亿t通过总重，在直线和大半径曲线段，打磨周期约为0.8亿t通过总重。
2.3预防性打磨
预防性打磨是指根据线路条件和列车通行量，通过固定周期的打磨，将钢轨
轨头廓型维持在最佳轮轨接触几何形状，改善轮轨接触关系和动力学性能，降低
磨损，控制钢轨疲劳伤损的产生和发展。
预防性打磨通常在接触疲劳裂纹开始扩
展前将裂纹和塑性变形金属层打磨掉，以防止塑性变形发生累积，因此打磨量较小，深度通常为0.1-0.2mm，采用高效率打磨车1-2次打磨即可，打磨效率高。
由于预防性打磨具有维护性质，打磨必须定期进行，打磨周期短。
一般情况下，
小半径曲线段的打磨周期约为0.15亿t通过总重，直线段的打磨周期约为0.4亿
t通过总重。
实践表明，钢轨修理性打磨后应定期进行预防性打磨，可大幅提高
钢轨使用寿命。
结束语
钢轨波磨是铁路轨道比较常见的现象，其不仅会对轨道工程的质量造成不良
影响，而且会影响列车的行驶安全。
因此，对钢轨波磨原因进行分析，并且得到
了初步的解决措施，以改善轨道性能，延长其寿命。
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