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论文曲线病害分析与整治

毕业设计（论文）

中文题目：

曲线主要病害分析和整治方法

函授站：

********************

专业：

土木工程

姓名：

***

学号：

*******

指导教师：

****

2013年05月11日

远程与继续教育学院

北京交通大学

毕业设计（论文）承诺书

本人声明：

本人所提交的毕业论文《曲线主要病害分析和整治方法》是本人在指导教师指导下独立完成，没有抄袭、剽窃他人成果，没有请人代写。

若在毕业论文各种检查中发现以上行为，愿意按学校有关规定接受处理，并承担相应的法律责任。

本毕业论文《曲线主要病害分析和整治方法》是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。

论文作者：

_______________________（签字）_______年_______月______日

指导教师已阅：

___________________（签字）_______年_______月______日

北京交通大学

毕业设计（论文）成绩评议

年级

2011

层次

专升本

专业

土木工程

姓名

***

题目

曲线主要病害分析和整治方法

指

导

教

师

评

阅

意

见

（指导教师在评阅意见中必须填写是否同意答辩的明确意见）

成绩评定：

指导教师：

年月日

答

辩

小

组

意

见

答辩小组负责人：

年月日

北京交通大学

毕业设计（论文）任务书

本任务书下达给：

2011级土木工程专业学生***

设计（论文）题目：

一、设计（论述）内容

1、了解曲线的常见病害；

2、掌握曲线的病害分类方法；

3、分析曲线病害的成因及病害机理；

4、提出曲线的病害的系统整治技术；

5、依托实际工程，针对工程中存在的病害进行系统分析，在分析病害成因及机理的基础上提出整套的病害整治技术，并分析整治效果。

二、基本要求

1、中文摘要；

2、英文摘要；

3、开题报告；

4、中期报告；

5、曲线主要病害分析和整治方法技术报告；

6、参考文献。

三、重点研究的问题

1、曲线的病害分类方法；

2、曲线病害的成因及病害机理；

3、曲线病害的系统整治技术。

四、主要技术指标

无

五、其他要说明的问题

1、论文要求和格式、日期按学校要求完成，图纸要符合设计和施工规范要求。

2、运用相关资料，对设计要从全局上把握，思路清晰，有个人独到得见解。

3、培养综合分析问题的能力。

下达任务日期：

年月日

要求完成日期：

年月日

答辩日期：

年月日

指导教师：

开题报告

题目：

曲线主要病害分析和整治方法

报告人：

***2012年12月23日

一、文献综述

中国铁路始建于1876年，铁路运输线在我国的建设中占有重要地位。

在当今社会经济高速发展的情形下，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输，这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。

铁路线路设备是铁路运输业的基础设备。

因此，合理养护铁路线路，及时有效的分析、预防和整治设备病害，提高铁路线路抵抗灾害的能力，为实现铁路跨越式发展，确保铁路线路质量是保障铁路运输安全的必要。

二、选题的目的和意义

多数铁路线路常年裸露在大自然中，由于机车车辆的动力作用和自然条件对线路的影响，轨道几何尺寸不断发生变化。

加之路基、道床随时发生变形，线路设备不断机械磨损，计划维修、紧急补修和重点整治比例安排的不合理，维修方法不当，以及周期性的大、中修工作未能够及时进行，因而对铁路线路造成诸多病害。

为保持铁路经常处于符合铁路技术标准规定的良好状态，我们就必须对铁路路基、轨道等进行养护维修作业。

铁路线路养护的基本任务就是通过对线路的系统检查，及时发现线路上的一切不符合技术标准的现象和病害，并查清其原因，以便合理地计划和组织线路的养护作业，消除病害和缩小病害影响，使线路经常处于完好状态，保证列车按照规定的速度，平稳、安全和不间断地运行。

三、研究方案（框架）

理解毕业设计的内容

收集相关资料，确定选题内容

了解曲线的分类

分析曲线病害的原因

进行实例研究

分析曲线病害产生后的整治方法

实际现场操作

结论

分析研究的不足

展望未来

四、进度计划

2012年11月21日至2013年01月22日进行开题报告，交指导教师进行指导。

2013年01月23日至2013年02月26日撰写中期报告，交指导教师进行指导。

2013年2月29日至5月16日，正式撰写毕业设计并交由指导老师审批。

五、指导教师意见

指导教师：

年月日

中期报告

题目：

曲线主要病害分析和整治方法

报告人：

***

一、进展情况

开题报告、中期报告已经全部完成，曲线主要病害分析与整治方法的内容已基本确定，现场实例分析内容已收集齐全，准备正式撰写毕业论文。

二、指导教师意见

指导教师：

年月日

结题验收

一、完成日期

二、完成质量

三、存在问题

四、结论

指导教师：

年月日

中文摘要

普通铁路线路，钢轨接头是线路上的薄弱环节，钢轨接头病害严重影响线路质量，消除接头病害是线路维修工作的重点。

在普通的线路上，钢轨接头是线路三大薄弱环节之一，列车通过接头时产生强大的冲击力，接头部位受到很大的冲击附加动力作用，使接头的破坏较其它部位严重。

据统计，接头处轨枕的失效率比其它部位高出4—5倍，钢轨接头处重伤轨占总伤钢轨总数的1/2以上。

尤其接头处道床变形最快，极易形成低接头。

钢轨接头病害严重影响线路质量。

给安全行车带来危害，消除钢轨接头病害是线路维修工作的重点之一。

根据小半径曲线常见病害及成因分析，提出了小半径曲线日常养护中，在几何尺寸调整、加强技术防范和重点病害整治方面应采取的措施，并对各项措施的持续改进有了一点点浅识。

曲线是线路设备的薄弱环节，而小半径曲线则更是最薄弱的地段，它是病害集中，设备状态不易控制，养护维修工作量相对较大的地段，对于小半径曲线，大家都在想尽一切办法，对小半径曲线进行着各种各样的加强防范措施，千方百计的控制小半径曲线的状态，延长小半径曲线维修周期，降低小半径曲线维修成本。

关键词接头曲线  病害附带曲线正失

英文摘要

Commonraillines,railjointisweaklinkonaline,therailjointdiseasesseriouslyaffectthelinequality,eliminatejointdiseasesisthefocusofthelinemaintenancework。

Inordinaryline,ontherailjointisoneofthethreebigweaknessesinline,trainthroughjointhaveapowerfulimpact,jointareasimpactedbythelargeadditionaldynamiceffect,makejointdamagethanotherparts。

Accordingtothestatistics,thesleeperjointfailurerate,4，5timeshigherthanotherpartsofthetotalnumberoftotalinjuryrailrailseriouslyrailjointmorethan1/2。

Especiallyroadbeddeformationjoint,thefastesttoformlowcoupling。

Railjointdiseaseseriouslyaffectsthelinequality。

Hasaharmfuleffectonsafedriving,eliminatetherailjointdiseaseisoneofthehighlightsoflinemaintenancework。

Accordingtothesmallradiuscurveofcommondiseasesandcauseanalysis,putforwardthedailymaintenance,inthesmallradiuscurveinthegeometrysizeadjustment,strengtheningthetechnicalpreventionandthekeyaspectsforharnessingmeasuresshouldbetaken,andthecontinuousimprovementmeasureshavealittlebitshallow。

Curveistheweaklinklineequipment,andsmallradiuscurveistheweakestarea,itisadiseasefocus,equipmentstatus,noteasytocontrol,maintenanceandrepairworkrelativelylargearea,forsmallradiuscurve,everyoneinthewanttodoeverythingyoucanto,toavarietyofsmallradiuscurvestostrengthenpreventivemeasures,onethousandpartyhundredsofcontrollingthestateofthesmallradiuscurve,prolongmaintenancecycle,smallradiuscurve,themaintenancecostreducethesmallradiuscurve.

Keywords:

joint；curve；disease；attachedcurveislost

1绪论1

1.1研究背景1

1.2研究目的与意义1

1.3国内外研究现状1

1.4研究内容与技术路线2

2理论基础3

2.1曲线设置的条件3

2.2曲线病害产生的原因3

2.3曲线病害的分类3

2.4曲线病害的危害4

3实例研究5

3.1曲线轨道的受力分析5

3.1.1作用于钢轨上竖直方向分力的构成5

3.1.2作用于钢轨上横向水平力的构成5

3.1.3纵向水平力5

3.2曲线病害的成因分析6

3.3曲线病害的产生原因及整治办法7

3.3.1曲线方向不良的原因及整治方法7

3.3.2接头支嘴产生的原因及整治方法8

3.3.3钢轨磨耗产生的原因及防治方法8

3.3.4曲线“鹅头”的产生原因及整治方法9

3.4重点病害的整治方法10

3.4.1调整好小半径曲线各部尺寸10

3.4.2强化小半径曲线技术细节10

3.4.3整治重点病害10

3.5曲线病害分析及整治方案11

3.2实际现场操作整治病害13

4措施及建议15

4.1十项措施15

4.2三条建议15

5结论17

5.1研究成果17

5.2不足17

5.2.1管理体制弱点明显17

5.2.2线路病害整治量大17

5.3展望18

参考文献19

1绪论

1.1研究背景

中国铁路始建于1876年，铁路运输线在我国的建设中占有重要地位。

在当今社会经济高速发展的情形下，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输，这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。

铁路线路设备是铁路运输业的基础设备。

因此，合理养护铁路线路，及时有效的分析、预防和整治设备病害，提高铁路线路抵抗灾害的能力，为实现铁路跨越式发展，确保铁路线路质量是保障铁路运输安全的必要。

1.2研究目的与意义

多数铁路线路常年裸露在大自然中，由于机车车辆的动力作用和自然条件对线路的影响，轨道几何尺寸不断发生变化。

加之路基、道床随时发生变形，线路设备不断机械磨损，计划维修、紧急补修和重点整治比例安排的不合理，维修方法不当，以及周期性的大、中修工作未能够及时进行，因而对铁路线路造成诸多病害。

为保持铁路经常处于符合铁路技术标准规定的良好状态，我们就必须对铁路路基、轨道等进行养护维修作业。

铁路线路养护的基本任务就是通过对线路的系统检查，及时发现线路上的一切不符合技术标准的现象和病害，并查清其原因，以便合理地计划和组织线路的养护作业，消除病害和缩小病害影响，使线路经常处于完好状态，保证列车按照规定的速度，平稳、安全和不间断地运行。

1.3国内外研究现状

中国铁路始建于1876年，铁路运输线是我国国民经济的大动脉，在我国交通运输体系中居于主导的骨干地位，它在国家的建设中占有重要地位。

随着我国改革开放的深入，我国在修新线铁路时采用了国内外先进科技成果，与此同时，对既有铁路进行补强和改造，并加强了对线路的养护和维修。

较大的改善了铁路的运营状况，提高了铁路抵抗自然灾害的能力，丰富了预防和整治铁路线路病害的理论与实践，对发展国民经济，促进工农业生产，改善人民生活，改变边远地区交通闭塞和文化技术落后面貌，巩固国防，沟通国际交往，起到了国民经济大动脉的重要作用。

在当今社会经济高速发展的情形下，对铁路运输的需求量在逐渐增大，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输。

这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。

为了保证铁路能够很好的完成运输任务，全面了解和掌握铁路线路常见病害分析及预防整治技术非常的重要。

近年来，随着我国经济的飞速发展，综合国力的不断提升，铁路的发展也得到了质一样的飞跃。

伴随着铁路的发展，势必会对铁路的需求和技术方面也越来越看重。

铁路线路类型、设备、零件随时都在更新换代，因此对于维修方法和技术要求也是越来越严格和科学。

纵观今日世界各国铁路发展蓝图，铁路发展战略成为国家发展战略重要组成部分。

人们已经认识到，铁路不仅对一个国家经济和社会发展具有巨大推动作用，同时也是一个国家经济社会发展水平的重要标志。

随着国民经济和国防建设发展的需要，铁路在运输组织和技术设备方面有了长足的进步，但是社会主义市场经济的发展也对铁路运输提出了更高的要求。

伴随铁路在全球范围内的复兴，人们逐步认识到路网在铁路发展和国民经济发展中具有基础地位和重要作用。

因此，许多国家制定了长远路网总体发展规划，指导铁路建设和发展。

为适应广大旅客对运输市场的要求，我国铁路已先后6次对既有线实施提速。

调整列车运行图，列车提速技术实现历史性突破。

运输安全装备普遍得到改善，一批高科技设备投入使用，有力的促进了铁路运输的生产，也是铁路运输在市场竞争中提供了十分有利的条件。

1.4研究内容与技术路线

铁路线路不间断地受到机车、车辆的碾压和冲击，所以线路状态处在不断的变化当中。

曲线地段特别小半径曲线较直线地段所受到的冲击、碾压和推挤更为突出，不但线路状态变化较快、较大，而且轨件的磨损也比较严重，因此小半径曲线的养护维修与病害整治成为线路养护维修工作的一个重要环节，其养护任务的好坏直接关系着维修投入与行车安全。

2理论基础

2.1曲线设置的要求

　　在线路上设计曲线时，应尽量采用单曲线，仅在困难条件下才设置复曲线。

在曲线地段，应根据不同的地形条件，选择一定的曲线半径和角度，转向角越小，列车运行条件就越好；反之，转向角越大，列车运行条件就越差。

所以铺设时，应尽量采用大半径，小转向角曲线。

但是，同时也受到地形条件的限制，半径太大，就达不到预期的效果，影响行车速度；半径太小，难以保持正确的位置。

因此《铁路技术管理规程》规定，不同等级的线路，用不同半径的曲线。

如：

一级铁路的一般地段的曲线半径不得小于1000m，困难条件下不得小于400m；二级铁路一般地段不得小于800m，困难条件下不得小于400；三级铁路一般不得小于600m，困难条件下不得小于350m。

2.2曲线病害产生的原因

列车的运行由轨道来导向，车体在运行时，由于惯性的作用是不会改变方向的。

尤其是在铁路线路上，而在曲线地段，轨道却不断的转变方向，迫使车体也不断的改变方向。

因此，车体运行方向和曲线轨道的方向总是相互矛盾着的。

曲线地段是铁路线路上的薄弱环节之一，在一般的地形条件下，铁路曲线约占正线延长线的30%，提高曲线的养护质量，对均衡提高线路的质量，延长轨道各部的使用寿命，保证行车安全有着重要的意义。

2.3曲线病害的分类

铁路线路曲线病害主要有：

方向不良，轨距不符，水平超限，轨底坡不统一，曲线钢轨侧面磨耗，剥落掉块和波浪形磨耗。

由于在曲线地段车轮对钢轨产生的反向力，使曲线地段的线路承受着多方向的作用力。

因此线路的曲线地段，特别是小半径的曲线地段是铁路三大薄弱环节之一，特别值得重点保护。

2.4曲线病害的危害

在现今时代与社会进步中，铁路也在不断的飞速发展，随着行车密度和轴重的提高。

不少区段钢轨的侧面磨耗和剥落掉块情况十分严重，轻微的用1—2年就磨耗到限，较严重的区段8个月就需要成段更换磨损钢轨。

在有的区段，钢轨波浪形磨耗已成为制约钢轨使用寿命的主要因素，钢轨波浪形磨耗一旦形成，发展下去将是十分危险的。

对于曲线的超高设置应根据定期的测速资料来依次设置。

在有的区域，由于多年不测速，只是凭现场经验来调整超高，致使超高与速度不相适应，存在较大的欠超高或者过超高。

那样将大大影响钢轨的使用寿命，制约行车的速度。

曲线地段的病害如得不到及时、妥善的整治，轻则影响行车的质量，使旅客感到不舒适或者列车发生晃动；重则造成列车的颠覆。

因此，曲线地段的病害应当高度重视，绝不可掉以轻心。

在曲线地段，由于离心力的作用使列车车体向外倾斜，迫使钢轨受到冲击而变形。

车轮和钢轨就会产生严重的磨耗，必然导致旅客列车上的旅客感觉到不舒适等现象。

怎样才能解决这些问题，使列车能够安全平稳的通过曲线，这就需要在曲线两头设置缓和曲线，合理设置外轨超高和加宽轨距，加强线路设备的维修和养护，保持曲线线形等。

3实例研究

3.1曲线轨道的受力分析

曲线病害产生的原因及危害当列车在半径曲线病害的产生与钢轨受力有着直接关系，地段运行时，产生的力分为三个方向，即竖直方向、水平横向以及水平纵向，小半径曲线在以上各种力的作用下，导致钢轨、线路几何尺寸、轨枕、道床等设备产生变化，经过一段时间的列车运行，各种轨枕、道床等设备产生变化，变形进一步扩大，线路各种病害逐步显现出来。

3.1.1作用于钢轨上竖直方向分力的构成

机车和车辆在轨道上运行时，作用于钢轨上车轮的静压力（即分配到该车轮上的车辆重量—轴重）随着铁路运输的发展将不断增加，而加强轨道结构，首先是增加钢轨的重量，这样才有可能满足轴重不断增加的要求。

列车通过轨道不平顺地段以及不平顺车轮运行时会产生附加力。

轨道不平顺分为长不平顺和短不平顺两种。

长不平顺通常因捣固不良、枕木腐朽、三角坑以及轨道弹性不均匀而形成；短不平顺的形成与钢轨波浪形磨耗、车轮空转有关。

在曲线地段还有因外轨超高以及车架对车轮横向压力而引起的附加垂直力。

3.1.2作用于钢轨上横向水平力的构成

横向水平力主要指车轮对钢轨的侧压力和曲线上的附加横向力。

以上力由轮缘对轨头的压力（传递车架压力）和车轮在钢轨上横向滑动时产生的摩擦力组成，因此车轮对钢轨的侧压力可以取上述两力之和或两力之差。

曲线地段产生的横向水平力比较大。

曲线半径愈小，横向水平力愈大。

曲线上产生的离心力和因外轨超高使车辆倾斜而产生的机车车辆重力分力有关。

这些横向力（导向力、侧向力及车架压力）的大小取决于离心力、行车速度、曲线半径和外轮超高。

当在压应力和横向力的共同作用下超过了钢轨的屈服强度时，在钢轨作用边产生碾堆（即塑性变形），在踏面形成局部压陷特征，压陷处不易和车轮踏面接触（即短不平顺）而形成暗斑，最终形成疲劳裂纹。

当钢轨的磨耗速率小于疲劳裂纹的扩展速度时，最终将发展成剥离掉块。

曲线半径越小，出现掉块的情况就越严重。

3.1.3纵向水平力

产生纵向水平力的主要原因是轨道爬行和温度作用，在曲线地段，钢轨上还作用着滑动引起的摩擦力。

轨道爬行主要是在车轮滚动下钢轨的蛇形起伏而产生的，在列车制动地段尤其明显。

如钢轨和轨枕之间连接不够牢固，弹性道床抵抗轨枕纵向位移的阻力大于钢轨在支座上滑动的阻力，此时钢轨可能纵向移动，而轨枕则仍然留在原地。

轨道爬行实质上取决于轨下基础刚度，刚度愈大，因钢轨扭曲及其断面转动而引起的爬行也愈大；钢轨扭曲增大也将使爬行增加。

3.2曲线病害的成因分析

小半径曲线钢轨磨耗特别是侧磨往往在多种因素的复合作用下形成。

1、线路的先天不足是钢轨磨耗的最主要原因。

列车驶经小半径曲线时，由于车轮踏面与钢轨面发生滑动，使相同牵引力下列车的行驶速度大大降低，使钢轨受到的力较直线地段大的多，导致机车车辆与轨道部件都受到伤损，特别是钢轨的侧磨较大，使用寿命变短。

2、我国铁路运输逐步向“快速重载”方向发展，运量的增加对钢轨冲击破坏是最明显的，在车轮的快速碾压撞击下，并在其他因素的作用下，钢轨头部内侧接触面逐渐剥离，钢轨侧面磨耗逐步形成，并快速变化。

曲线超高设置应根据实际通过的列车对数和实际通过的车速来确定。

而事实上车速和通过对数是在不断变化、逐步增加的，超高数值的合理性很难确定。

3、超高偏大，车轮在向心力作用下撞击摩擦下股钢轨，从而逐渐形成下股钢轨波磨。

4、超高偏小，车轮在离心力作用下撞击摩擦上股钢轨，上股钢轨侧磨逐渐形成。

5、轨枕预留轨底坡是1/40用于直线地段是合适的，而在曲线地段，由于超高的作用，使车轮踏面与钢轨顶面未全部接触，车体荷载就集中于钢轨内顶接触面，形成偏载，有时轮缘挤压钢轨头部内侧面，对钢轨破坏很大，容易形成磨耗。

只有增大轨底坡，方可消除偏载作用。

6、车轮踏面对钢轨的冲击摩擦，使其踏面形成不均匀磨耗，从而使列车进行蛇形运动，冲击钢轨，助长磨耗的形成。

另外，车体与车体、车体与轮对之间连接不牢固，增加列车的晃动，也会助长磨耗的形成。

从造成曲线病害的诸多因素分析，运营条件和轨道结构属于客观因素，在一定条件下不易改变。

造成小半径曲线病害的最直接因素是机车车辆作用在小半径曲线上的附加力。

曲线状态好，附加力小，对曲线的破坏就小；曲线状态差，附加力大，对曲线的破坏越大。

因此，保持曲线良好的状态，减少机车车辆作用在轨道上的附加力，是延长曲线维修周期、降低维修成本的关键。

3.3曲线病害的产生原因及整治办法

3.3.1曲线方向不良的原因及整治方法

3.3.1.1曲线方向不良的原因

1、拨道方法不当，凭经验拨道，用眼睛看估拨，经常采用简易拨道法，造成误差积累或曲线头尾出现方向不良。

2、养护方法不当，