地铁小半径曲线轨道磨耗治理与养护技术

摘要：本研究聚焦地铁小半径曲线段钢轨磨耗这一行业普遍关注的运维痛点，从轮轨相互作用的基础机理出发，系统梳理磨耗产生的核心诱因与演化特征，在此基础上构建适配不同线路场景的一体化养护维修体系，为地铁运营单位开展磨耗综合治理、降低运维成本、保障线路运营安全提供系统性的思路参考。研究过程充分结合工程实践中的共性需求与现存难点，既注重基础理论的支撑作用，也兼顾技术方案的可落地性，相关成果可直接为同类线路的养护作业提供理论指引与方法借鉴。

关键词：地铁小半径曲线轨道；钢轨磨耗；轮轨作用机理

随着城市轨道交通网络不断持续完善，地铁已经成为公众出行核心交通方式之一，线路建设过程受城市既有建筑布局、地质条件、线网规划等多重因素限制，不可避免会设置数量众多的小半径曲线段，和直线段线路相比较而言，小半径曲线段的轮轨作用关系变得更为复杂，钢轨磨耗问题也变得更加突出明显，这不但会让钢轨的使用寿命大大缩短，还会对列车运行的平稳性与安全性产生影响，同时增大线路养护的人力与资源方面投入，当前行业内针对磨耗治理的研究大多聚焦单一技术应用效果，缺少系统性、全链条的养护管理框架，本研究针对这一空白开展相关分析工作，期望能为磨耗的常态化、精细化管控提供有力支撑。

1 地铁小半径曲线轨道磨耗成因及影响因素分析

1.1 小半径曲线段轮轨作用机理

轮对在通过小半径曲线段的时候，其受力状态和直线段存在显著不同，由于受到曲线线型的约束作用，导向轮对会出现明显的横向偏移现象，轮轨接触点的位置也会偏离轨顶中心区域，这样就会产生较大的横向作用力与蠕滑力，和直线段轮轨接触以垂向作用力为主的特征不一样，小半径曲线段的横向力与蠕滑力会成为钢轨磨耗的主要诱发因素，导向轮侧与钢轨侧面的持续摩擦以及轮轨接触斑的相对滑动都会不断消耗钢轨表层材料，随着列车通行次数的不断累积会逐步形成明显的磨耗痕迹，同时曲线超高设置和实际行车速度的匹配程度也会进一步影响轮轨作用力的分布情况，加剧轮对与钢轨之间的相互作用强度，为磨耗的产生提供力学方面的条件。

1.2 磨耗典型类型与演化规律

地铁小半径曲线段的钢轨磨耗存在多种典型类型，不同类型磨耗有差异化表观特征与演化路径，侧磨是最为常见的磨耗类型，主要出现在曲线外轨的侧面，是横向作用力持续作用的直接表现，随着磨耗不断发展外轨侧面会逐渐出现明显磨损斜面，影响轮轨接触的匹配性，波磨表现为轨顶表面出现周期性波浪形磨损，会引发列车运行过程中的振动与噪声，进一步加速磨耗发展并对车辆部件造成额外冲击损伤，垂向磨耗主要出现在轨顶区域，是垂向载荷长期作用下的结果，在小半径曲线段通常会与侧磨、波磨耦合出现，进一步加剧钢轨的劣化速度，不同类型的磨耗在发展初期都具有较强隐蔽性，若未能及时发现处置会在短时间内快速恶化，最终导致钢轨失效。

1.3 磨耗核心影响因素拆解

小半径曲线段的钢轨磨耗是多种因素共同作用产生的结果，可从设计、运营、养护这三个层面进行系统拆解分析，设计层面的影响主要和线路本身的参数存在关联，曲线半径的大小、超高设置的合理性、轨底坡的匹配程度都会直接影响轮轨接触关系，要是参数设置不合理就会从源头增大磨耗发生的概率^[1]。运营层面的影响主要和车辆状态、行车组织密切相关，车辆转向架的参数设置、轮对廓形的状态、行车的密度与速度区间都会对轮轨作用力的大小与分布产生影响，进而改变磨耗的发展速率，养护层面的影响主要和运维作业的开展情况紧密相连，养护作业的频次、打磨等工艺的参数选择、润滑措施的应用效果都会直接影响磨耗的发展进程，不恰当的养护作业甚至可能加剧钢轨磨耗的程度^[2]。

2 小半径曲线轨道一体化养护维修体系构建

2.1 磨耗状态智能监测与预警机制

磨耗要实现高效管控得先建立完善状态感知体系，通过整合多元监测手段动态全面掌握磨耗状态。除传统人工巡检和定期轨检车检测方式之外，可引入车载式磨耗监测传感器等技术手段，实现对钢轨磨耗高频次无接触式检测以减少误差遗漏，在此基础上搭建磨耗状态分析与预警平台，整合多源监测数据建立磨耗发展趋势预测模型，结合线路实际情况设置不同等级预警阈值，当磨耗发展速率或磨耗量达阈值自动触发预警并推送处置建议，实现磨耗隐患早发现早处置避免更大运维损失。预警机制设置需充分结合线路运营计划与天窗作业安排，为后续养护作业合理调度提供支撑^[3]。

2.2 分级养护作业标准制定

针对不同阶段磨耗特征要制定差异化分级养护作业标准，以此实现养护资源精准投放避免过度或养护不足问题，对于处于轻度磨耗阶段的线路要以预防性养护为核心，重点做好定期轮轨润滑作业、轨道几何状态巡检和钢轨廓形跟踪检测，及时消除轨道几何偏差保障轮轨接触关系良好延缓磨耗发展速度，对于处于中度磨耗阶段的线路要以矫正性养护为核心，结合磨耗类型与特征选择合适打磨或铣磨工艺修复钢轨廓形，消除已出现的磨耗缺陷恢复轮轨匹配关系，同时同步优化润滑等预防性养护措施参数避免磨耗再次快速发展，对于处于重度磨耗阶段的线路要以修复性养护为核心，结合磨耗严重程度选择钢轨表面强化处理或局部换轨作业彻底消除磨耗病害，之后再按轻度磨耗阶段要求开展预防性养护延长新钢轨或修复后钢轨使用寿命^[4]。

2.3 养护全流程质量管控机制

养护作业的效果直接影响着磨耗管控的最终成效，所以要建立起覆盖作业全流程的质量管控机制，以此来实现养护作业的闭环管理，作业开始之前需要对线路的磨耗状态展开全面评估，结合相关监测数据明确磨耗的具体类型、程度以及核心诱因，进而针对性地制定养护作业方案，清晰明确作业的工艺、参数以及验收要求，从而避免出现盲目作业的情况，作业进行过程当中要安排专门人员对作业过程开展跟踪监督，严格依照预设好的参数来开展作业，及时纠正作业过程里出现的不规范操作，以此保障作业质量能够符合预期要求，作业完成之后要对作业效果进行全面检测，验证磨耗缺陷的消除情况以及钢轨廓形的恢复情况，对养护作业的实际效果进行评估，同时建立起养护作业档案，对每次作业的参数、效果进行详细记录，为后续养护作业的优化提供有力的数据支撑，除此之外还要建立养护成本核算机制，在保障作业效果的前提条件下优化资源投入，提升养护作业的综合效益^[5]。

结论

本研究系统分析地铁小半径曲线段钢轨磨耗成因与养护技术，明确轮轨特殊作用关系是磨耗产生核心力学基础，多重因素耦合作用会进一步加快磨耗演化速率，单一治理技术难以实现磨耗长效管控，需从状态监测、分级作业、全流程管控多个维度构建一体化养护维修体系，才能从根本上实现磨耗精细化、常态化管控，相关研究成果可为地铁运营单位线路养护工作提供清晰思路指引，后续可结合不同城市线路特征与运营需求对体系具体内容进行适配性调整，进一步提升方案可落地性与应用价值，未来随着智能化监测与运维技术发展，还可进一步探索磨耗自动识别、养护方案自动生成等技术，不断提升小半径曲线段养护智能化水平。

参考文献

[1]孙萍,赵炎南,张博远,等. 地铁小半径曲线段非对称轨底坡对钢轨波磨的影响[J].城市轨道交通研究,2025,28(10):53-58.

[2]曾志平,唐杰,田春雨,等. 扣件横向刚度对地铁小半径曲线轨道动力特性的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2025,56(09):3979-3991.

[3]吴建钢. 浅谈北京地铁轨道线路小半径曲线钢轨侧面磨耗的预防及整治[J].中国设备工程,2025,(10):138-140.

[4]宋启峰,陈光雄,董丙杰,等. 地铁梯形轨枕轨道钢轨波磨成因研究[J].西南交通大学学报,2025,60(03):714-721.

[5]郑灵霞,尧辉明. 基于波磨磨耗定量的地铁小半径曲线轮轨仿真[J].电子科技,2020,33(09):69-74.