(呼和浩特铁路局集宁工务段，内蒙古 乌兰察布 012000)
摘 要：对曲线钢轨侧磨的成因理论进行了系统的总结、分类和评述，对曲线钢轨侧磨的影响因素进行了进一步的探索，并作为钢轨侧磨指标，系统分析了曲线钢轨侧磨的变化规律及预防措施。
关键词：铁路轨道；曲线钢轨侧磨；成因；预防措施
中图分类号：U213.4 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)06—0266—06
1 绪论
长久以来我国铁路运输在交通运输系统中一直起主导作用。高负荷运营是我国铁路的基本特点，也是技术发展和运输组织的难点。随着路网干线的提速，健全轨道结构，改善其运行状态是技改工程中应该重点解决的问题。
1.1 概述
轨道是列车运行的基础，钢轨是轨道中最重要组成部分，也是铁路运输的重要基础设施之一。随着铁路运量和速度的不断增加，伴随着钢轨也产生了各种伤损情况，其中钢轨侧面磨耗就一直是铁路上存在的重要问题之一。
铁路在大自然的作用以及列车的运营作用下不可避免地产生铁路钢轨的锈蚀、磨耗和损伤。在通常情况下，大自然的侵蚀作用远不及列车的运营作用所引起的钢轨磨耗严重。特别是处于小半径曲线上的钢轨，由于存在曲线钢轨对列车轮对的导向作用，车轮与钢轨产生相互间的黏着、蠕滑和滑动，轮轨的磨耗和损伤十分严重。具体表现在曲线上股钢轨侧磨加剧，导致几何形状发生改变，有效截面减小，影响运营安全，必须在钢轨磨损达到一定限度就更换钢轨，以保证列车运营安全。
我国地域辽阔，地形复杂，山区、丘陵地区占很大比例。特别是山区，曲线铁路占有很大的比例，而在山区大坡道铁路小半径曲线上，钢轨的侧向磨耗就更为严重。这些地段，小半径曲线的换轨周期，完全由上股钢轨的侧磨来控制。根据调查资料，我国小半径曲线上的钢轨有98%是由于侧面磨耗超限而报废的。严重的钢轨侧面磨耗削弱了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费大量的资金，而且还干扰运输任务的完成。因此减缓小半径曲线钢轨侧面磨耗的速率，从而延长钢轨使用寿命对于我国铁路具有重大的意义。
曲线是轨道结构强度中的薄弱环节。当机车、车辆进入曲线后，车体受机车牵引随惯性向前运行，轨道迫使机车、车辆转弯，这样势必形成车轮冲击轨道，造成轨道变形，轨道和车轮同时受到磨耗。当离心力和向心力得不到平衡而造成的内外轨偏载时，更加剧钢轨的磨耗。因此如何减缓曲线上的钢轨的磨耗，延长其使用寿命，降低维修成本，保证行车安全，成为工务工作的一项重要内容。
集宁工务段管辖京包线k380+500-k583+000，地处山区，线路依山傍水，曲线多、半径小、坡度大，自然条件差，线路设计标准低，尤其是大包覆线竣工后，高填深挖地段路基断面不标准，排水设备残缺，京包上行道床厚度严重不足，造成道床排水不良，翻浆冒泥严重，形成线路条件、质量先天不足。全线共有曲线306个，延长128.67km, 其中半径在650m以下的曲线有137个/72.82km, 最小半径303m, 最大坡度11‰，曲线上股钢轨的使用寿命一般为24～36月，按60kg/m钢轨计算成本投资每公里约60万元，仅小半径曲线每年需要更换钢轨12km，钢轨费用投入约660万元。特别是近几年来，随着牵引动力改型，70t重型车辆的不断增加，运量增长较快，速度提高较大，2007年又开行了万吨货物列车，半径＜600m的曲线外股钢轨侧磨加剧，这样不仅给养护维修带来许多工作，而且大大增加了运营的成本和对运输的干扰。为了找到引起侧磨的主要原因及切实可行的预防措施，通过长期的观察和测量，发现钢轨侧面磨耗有以下几个特点：①侧磨与养护维修有关，线路状态差的比线路状态好的严重。例如：接头为线路薄弱环节，日常维修养护几何尺寸难以保持，侧磨较为严重。②侧磨与机车车辆类型有关。动力改型后，磨耗明显增大。③同类机车牵引，牵引的重量不同，引起曲线侧磨不同，说明侧磨与重量有关。④侧磨与曲线半径大小有关，曲线半径越小，侧磨愈严重。⑤侧磨与超高设置有关，超高设置过大或过小，侧磨严重。⑥侧磨与列车制动有关，进站信号机前的曲线侧磨较为严重。⑦磨耗与车速、坡度有关。⑧钢轨涂油与不涂油磨耗不同，说明磨耗与是否涂油有关。⑨侧磨与钢轨材质有关。
随着使用内燃、电力牵引以来，列车的运行速度、机车车辆轴重、行车密度都大大提高，使得轨道各部件的受力增加，曲线钢轨的侧磨成为一个比较突出的矛盾。据调查统计，京包线R≤350m的曲线上，钢轨平均寿命为1～2年，最短的仅为7～8个月:我段管内的山区铁路，在半径R≤600m的曲线上，钢轨的平均寿命仅为2～3年。钢轨磨耗急剧上升，造成机车车辆和线路的养护维修成本明显增加，行车质量降低，迫使铁路运营部门和研究人员对此问题进行深入的研究。
1.2 钢轨磨耗发展现状
我们认为，钢轨侧面磨耗和轨道其他的永久变形一样，是不可避免的，但是通过各方面的努力，减少和缓和钢轨侧面磨耗是可能的。列车通过曲线时，轮轨产生两点接触以及在接触点上轮轨间的相互作用—滑移和摩擦是产生曲线轨道上股锅轨侧面磨耗的根源。实践表明，要减缓钢轨的侧面磨耗，必须从机车车辆、轨道以及轮轨关系等方面入手，改善轮轨的接触条件和摩擦条件。对此问题进行研究的目的是通过减缓曲线钢轨的侧磨，以及降低轨道部件的力学伤损。通过多年的研究，已取得了一些突破性的成果。由于各条线路的列车运行情况不相同，所以影响曲线钢轨侧磨的因素就各不相同，采取的减磨措施也就各不相同。但目的只有一个，就是降低钢轨侧面磨耗的速率和减少轨道部件的伤损，延长钢轨的使用寿命，从整体上提高铁路运输的经济效益。
我国的钢轨生产分为三个阶段:第一阶段是普碳钢轨的生产阶段;第二阶段由普碳钢轨发展到中锰钢轨等等合金钢轨，主要是解决钢轨耐磨、耐压差的问题；第三阶段是在继续解决耐磨问题的同时，着手解决钢轨的疲劳断裂问题，主要是发展全长淬火轨。近年来随着货物列车牵引数量的提高，重载列车的开行对数的增加，列车运行速度的提高，对钢轨的强度要求越来越高。全长淬火60kg/m钢轨的各项性能指标，明显优于原普通60kg钢轨，其优良的耐磨性能，使曲线上股钢轨延长了更换周期，提高了钢轨的使用寿命，减少了日常的养护维修工作量。
采用性能良好的润滑剂，对轮缘和轨距的限定部位控制润滑，从而降低轮轨磨损和不必然的牵引阻力。试验表明，钢轨磨损率比不润滑降低了6～8倍。但是在钢轨磨耗减少和使用寿命提高的同时，钢轨的抗疲劳和断裂性能将越来越成为关注的焦点，对钢轨内部和表面质量均匀一致的要求更为明显。我国的轮轨润滑工作虽然也取得了重大的成绩，但由于各地条件不同，重视程度不同，采用措施各异等原因，涂油的科学性、有效性相差很大，既有比较先进的涂油方法、设备和润滑剂，取得极显著的减磨效果，也有极简单的手工操作，随意涂抹，效果不理想，甚至个别区段还出现不当涂油引发钢轨伤损、病害的情况。长期以来，为延长
钢轨的使用寿命，我国同时也十分重视钢轨打磨技术的研究，并生产相应的配套设备。经打磨的钢轨，寿命可增加通过总重一亿t左右，同时降低了钢轨不平顺对列车产生的动应力，减少了运行阻力，钢轨打磨作为工务部门在线路养护维修中的一个重要方法，在国外已经得到广泛应用，产生了巨大的经济效益。钢轨打磨己从单纯消除波磨的初始阶段发展到今天的优化钢轨使用状态和全方位、系统性打磨技术，成为高速重载铁路必不可少的一项关键技术。然而钢轨打磨在我国的应用情况并不乐观，这主要是由于我国缺乏现代化的打磨设备，如全自动高速打磨车，所以在我国，钢轨打磨主要靠手工，效率低且成本高，只有某些关键部
门实施。目前应用的曲线钢轨不对称断面打磨技术是钢轨打磨技术的最新发展成果，对减轻曲线钢轨侧磨合损都有明显的效果。
2 曲线钢轨侧磨的形成原因
2.1 侧磨产生的原因
钢轨侧磨是在列车运行、轮轨摩擦的过程中产生和发展的。近年来随着机车车辆轴重和车速的提高，曲线上股钢轨的磨耗表现为磨蚀和剥离同时发生，交替进行，使得轨面变窄。如图1所示。
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在新轨运用初期，首先在去年上股钢轨轴线之至内侧圆弧间的轨面出现细微鱼鳞状裂纹，随着通过总重的增加，鱼鳞状裂纹逐渐连通，在轨头圆弧范围内产生剥离，形成沿钢轨纵向的许多麻点，同时在车轮碾压下，金属向下碾堆。不久，麻点逐渐扩大，可达2～3mm，掉块面积1cm2左右，而轨头下圆角处的碾堆金属则连成长条被切掉。此后，剥离部分的金属很快被剥蚀，轨头剥落向钢轨轴线发展，重复以上过程后，轨面迅速变窄。与此同时，轨头下颚的碾堆现象日益严重，使钢轨伤损加重。
虽然钢轨踏面的宏观表面较为光滑，但从原子量级来看，钢轨表面也是一个较为粗糙的平面，而钢轨轨头侧面则更为粗糙。所以当轮缘与钢轨轨头侧面接触时也就并非是面接触，而是一系列凸出的点接触，当轮轨之间存在有导向力时，这些接触点上就有非常强大的压强，一旦压强超过钢材材质的屈服应力，接触点的顶部就会发生塑性变形，直到塑性变形后际接触面积增大到足以承受法向力为止。若此时轮缘与钢轨轨头侧面之间不存在表面膜，两表面接触点将发生黏着。当车轮滚动时，轮缘就在钢轨轨头侧面产生滑动，在这些接触点的塑性部分和弹性部分的过渡区间就会出现裂纹，凸出点就会折断而脱离钢轨母材，原来的凸出点就
成凹坑，外轨磨损原来的凹坑就成凸点，往复进行，就形成了钢轨轨头侧面磨耗。金属材料磨耗是一种很复杂的现象，引起钢轨磨耗的原因也是很多的。线路上钢轨的磨耗，在直线地段由于车体的蛇形运动和摇摆，车轮对钢轨发生相对滑动形成钢轨的垂直磨耗。在曲线地段除上述原因造成磨耗外，呈现不同程度的侧面磨耗，半径越小、行车速度越高、曲线状态越坏，磨耗越严重。由钢轨侧面磨耗的物理意义可知：导向力和冲击角是决定钢轨侧面磨耗大小的两个主要因素。影响导向力和冲击角大小的主要因素有：曲线半径、曲线轨距、外轨超高、轨底坡和曲线园顺度等等。
2.2 半径
曲线半径是轨道形态变化的主要标志，它的改变直接影响机车车辆通过曲线时的形态和轮轨相互作用的方式。曲线半径是决定钢轨侧磨量的关键因素，加大曲线半径对于减少钢轨的侧磨是十分有力的。曲线半径过小，由于离心力的作用，运行中的列车对外股钢轨的侧向推力加大，造成内股钢轨压溃，而且还存在不同程度的波磨，外股钢轨产生严重的侧磨，轨距、水平、方向也不宜保持。根据我段观测，半径小于600m以下的曲线外股钢轨均有不同程度的侧磨，半径愈小，磨耗愈大。图2是不同曲线半径下的导向力和冲角变化情况，可以看出，导向力和冲角随曲线半径的增大而明显减小。
我段近几年的换轨可以证实：半径在500m以下的曲线平均更换的周期为24～36月，半径大于500m的曲线平均更换周期则为4～5年。
2.3 轨距
轨距是影响曲线钢轨磨损地重要因素。理论计算与现场试验都表明，适当减小轨距，可以改善机车车辆通过曲线的条件，使机车通过曲线时的轮轨导向力和冲角都相应减少，车辆通过曲线时，轨距减小车体横向摇摆幅度减弱，轮轨导向力也适当减小，因此，曲线轨距适当减小，对于曲线钢轨磨损是有利的。计算结果表明，轨距对横向力和冲角都有较大的影响。轨距增大，将使横向力和冲角增大，增大了轮轨之间的冲击。此外，大轨距使得轮轨之间的冲击较大，钢轨轨头的侧磨。下面是一组计算结果（R=300m）：
以上数据表明，轨距对横向力和冲角的影响较大。轨距增大使横向力和冲角的最大值增大，增大了轮轨之间的冲击。对同一曲线来说，如果曲线轨距在动态下扩大过大，轮轨间的游间也相应增大，轮轨间的冲击角增大，导向力必然增加，列车在通过曲线时蛇形运动加剧，容易产生不均匀侧面磨耗，而不均匀侧磨又会加剧冲角的增大和变化，进一步使轮轨磨耗加剧，形成恶性循环，对钢轨侧磨合行车安全极为不利。因此，加强轨道的养护，保证轨距的变化及递减均匀可以减缓钢轨的不均匀的侧磨。
2.4 超高
超高通常是根据列车通过曲线的平均速度来设置的，因此，多数列车通过曲线时不是出现欠超高就是出现过超高，由于超高直接引起导向力和冲角的变化，所以也就直接影响钢轨轨头侧磨速率的大小。理论计算与现场测试表明改变超高会使影响曲线钢轨侧磨的两个主要因素：导向力与冲角出现完全相反的变化。设置过超高，由于向心力的作用，导向力减少，但转向架在小半径曲线运行时，转向架前轴外轮轮缘紧贴外轨引导转向架沿曲线运行，而后轴则在向心力作用下向曲线内侧移动，从而增大了轮轨冲角，而有欠超高时转向架承受离心力的作用，转向架后轴向曲线外侧移动，导向力虽然增大，但轮轨冲角却减少。如前所述，为减轻曲线钢轨侧磨，希望影响钢轨侧磨的主要因素导向力和冲击角都减少，但当曲线行车出现过超高时，导向力值减少而冲击角值增大，而出现欠超高时则是导向力值增加而冲击角值减小，在这种情况下要判断是欠超高对减缓曲线钢轨侧磨有利还是过超高有利。
在我国，对于欠超高与过超高对曲线钢轨侧磨的影响进行过大量的试验研究，在现场建立了不少试验段进行了长期观测。根据实测的钢轨磨耗资料的分析表明，设置适当的欠超高对减缓钢轨侧磨是有利的。下表表明了不同超高地段钢轨侧磨量的对比表。
试验段实测的列车平均速度为v=78km/h，曲线半径R=600m，按传统的超高公式计算的平衡超高为h=120mm。实测的钢轨侧磨量数据如上表所示，在平衡超高时钢轨侧磨量最大，小于平衡超高时钢轨侧磨量最小。表明曲线上设置适当的欠超高有利于减缓曲线钢轨的侧磨。但若欠超高过大，也是不利的，它不但会使导向力增长过大，曲线内轨垂直压力增加，而且在较大离心力作用下转向架后轴外轮轮缘贴靠曲线外轨，形成楔形内接，反而会加剧曲线钢轨的侧磨，因此欠超高要适当。据现场观测结果，一般按平均速度算得的超高减少10%来设置曲线超高。
由于超高过大或过小都将引起钢轨的偏载和轮轨间的不正常接触。超高过大，列车的重载偏载于内股钢轨，显然对内股钢轨的垂直磨耗加大，同时对外股钢轨的侧磨也不利，因为内外股钢轨的长度不等，在车轮箍导向车轮轮缘向外股行走时，可以利用轮缘踏面锥形坡度来弥补一部分，但在后轴上，一般内股轮缘紧贴内股，使内、外股钢轨行程差值相对较大，这部分差数只有靠外轮沿纵向滑动或内轮向后滑动或打空转来调整，这就导致外轨的侧面磨耗。如果超高过小，离心力显然得不到平衡，势必也增大横向力，也同样导致曲线外股钢轨的侧面磨耗。
2.5 轨底坡
轨底坡从轮轨接触几何学的研究可知，轨底坡大小对轮轨几何接触点的位置及轮轨之间的受力大小有明显的影响。通过调整轨底坡改善轮轨间的接触关系，从而减少钢轨的磨滑，进而减缓曲线钢轨的轨头侧磨。
在曲线轨道上，外股长、内股短，只有轮对外轮的滚动半径大于内轮的滚动半径时，转向架才有良好的通过曲线性能，从而减少车轮对钢轨的滑动摩擦距离。曲线下股轨底坡较小时，车轮踏面接触位置内移，滚动半径增大，内外轮滚动半径差减少，滑动摩擦距离增大，从而加剧曲线外股钢轨的侧面磨耗。
列车车轮是装死在车轴上的，轮对转动，滚动半径相同时内外轮滚动的距离是相等的。但当轮对在曲线上运行时，为使轮对处于径向位置，要求轮对的外轮走行的距离要大于轮对的内轮，这必然造成轮轨之间相对滑动，以调正轮对位置，这种必然要产生的滑动也是造成曲线钢轨磨损的原因之一。当然，滑动量越少。钢轨磨损就越轻。为此，人们想利用车轮为圆锥形踏面这一特点使曲线外轨线上的车轮尽量以其大的滚动半径滚动，内轨线上的车轮尽量以其小的滚动半径滚动，以减少其轮轨之间的滑动量。而改变曲线钢轨里外股的轨底坡能够达到这一目的。不难理解，当曲线外股钢轨轨底坡减小时，轮轨接触点移向轮缘，车轮以较大
滚动半径滚动，若曲线里股钢轨轨底坡变大则轮轨接触点将远离轮缘，车轮以较小的滚动半径滚动。因此，若把曲线里股钢轨轨底坡加大，把曲线外股轨底坡减小、将会减少轮对通过曲线时的轮轨滑动量，进而有利于减缓曲线钢轨磨损。 可见，增大内轨轨底坡对于减缓曲线钢轨轨头侧磨还是很明显的。
2.6 曲线圆顺
曲线钢轨不均匀侧磨的形成与曲线的圆顺度有相当大的关系。曲线不圆顺就意味着曲线的半径不一致，有的处所半径变大，必然使有的处所半径变小，小半径曲线钢轨磨耗严重，大半径曲线钢轨磨耗较轻形成钢轨的不均匀磨耗，从而减少了钢轨的使用寿命。从侧面磨耗理论可知，钢轨轨头的侧磨主要是由于导向力和冲角引起的，曲线轨道状态不良对这两个因素的影响相当大。曲线的不圆顺可以看成是轮轨之间横向力的一个激励源，这些激励源使得轮对的运动状态发生改变，从而造成轮轨导向力和冲角的变化。曲线圆顺度的不良直接引起轮轨横向力及导向力的改变，在圆顺度不良曲线范围内的后四分之一段内，其导向力和冲角增加都较大，从现场观察可知，在此范围内经常出现钢轨轨头最大侧磨点。钢轨接头处的支嘴和钢轨硬弯引起的曲线圆顺度不良，对钢轨轨头的磨耗影响尤为严重。要保持钢轨接头附近的侧磨均匀，有必要消灭“接头支嘴”，加强线路养护，确保接头夹板螺栓扭矩达到标准要求。
2.7 不同机车类型和行车速度
机车车辆通过曲线时会产生导向力和冲击角，而这两个因素又与机车车辆类型、机车转向架构造、牵引性能、固定轴距、行车速度、车轮踏面以及未被平衡的离心力有关。我段线路自从有内燃机车以来，由于该机车牵引力大、速度高、而且转向架固定轴距大，轮轴位置不对称，左右两端轴的横动量小，机车三轴转向架等导致了钢轨侧磨加快。
2.8 养护不当
曲线状态的好坏对钢轨侧磨产生直接影响，养护不良的曲线，钢轨侧面磨耗严重；反之，养护好的曲线，钢轨侧面磨耗就小，具体表现为：①由于日常养护工作中，不坚持定期拨道制度，在综合维修中不全面测量、计算，而采取简易绳正法拨正曲线，使曲线头尾控制不好，正矢超限，加之钢轨死弯、接头支嘴，直曲线连接不顺形成曲线鹅头，造成曲线不圆，从而增加了车轮作用于钢轨上的横向力，曲线半径愈小，横向力的分力导向力愈大，加剧了钢轨的磨耗。②超高顺坡不好，线路前后高低不好，引起列车在缓和曲线运动时的振动、摇晃和冲击，加剧钢轨的侧磨。③捣固不良、线路上有三角坑、暗坑和吊板病害或线路翻浆冒泥等都会加剧钢轨的磨耗。
3 曲线钢轨侧磨减缓措施
曲线钢轨的侧面磨耗和轨道其他永久变形一样，是不可避免的，但是通过各方面的努力，减缓钢轨的侧面磨耗是有可能的。如何减缓钢轨磨耗，延长钢轨的使用寿命，经过我段几年的现场实践和经验总结，认为采取以下措施有利于减缓曲线上股钢轨的侧面磨耗。
3.1 合理设置轨道几何参数
轨道几何参数包括轨距，轨底坡，曲线半径，超高等等。曲线轨道几何参数的设置是根据列车运行速度和曲线半径确定的。通过适当调整轨道的几何参数可以改变轮轨间的受力，从而达到减缓钢轨轨头侧磨的目的。
3.1.1 超高。曲线超高在实际设置时，比按测定平均速度计算出的超高降低10%左右设置，钢轨侧磨明显减小。我段先后组织技术人员对京包线的所有曲线进行测速，每个曲线测量两昼夜所有通过列车的速度；在内燃机车实现微机管理后，我们直接从机务段调速度资料计算超高，同时我段又组织人员对管内的现场状况进行详细调查，凡是发现钢轨不正常磨耗、曲线撞道严重地段，马上派人深入现场测速。设置超高时充分考虑曲线现场的实际状况，尽量比计算超高降低10%来设置。如我段K435上行曲线，半径为400m，以前超高为120mm，平均每3年更换一次钢轨，而在2004年大修前，我们对该曲线进行测速检算后，按折减公式计算，把超高设为90mm后，现在该曲线不仅钢轨侧磨明显减小，而且撞道等其他连带病害也明显减少。
3.1.2 轨底坡。适当改变轨底坡，增加轮轨接触面积。当曲线上股钢轨主要表现为侧磨时，应在曲线下股垫以10/14mm的坡形胶垫，减少下股钢轨外倾量，防止因钢轨外倾造成的轨距扩大和冲击角的增加。当曲线上股钢轨主要表现为剥离时，在曲线上股垫以坡形胶垫。
3.1.3 轨距。线路轨距的变化可以影响轮轨之间的导向力和冲角。对于大半径曲线，轨距减小能使轮对同样横向位移的情况下增大内外轮的滚动圆的半径差，从而改善了轮对对通过曲线的条件，降低轮轨之间的导向力和冲角，达到减磨的目的。结合前面的计算结果分析，对于小半径曲线，列车通过条件较差，按现有标准适当的加宽轨距，改善了列车通过的条件，达到了减磨的目的。对于半径较大，没有轨距加宽的曲线，列车通过曲线的条件较好，适当减小轨距增大了内外轮的滚动圆的半径差，有利于减缓钢轨侧磨。所以目前铁路不管在曲线上还是在直线上都有减小轮轨间隙的倾向，以减小轮轨之间的磨耗。因此对于小半径曲线严格执行现有轨距加宽标准，而对于半径较大的曲线在检修线路时，适当减小轨距，使得轨距调整在公差下限对于减缓钢轨侧磨是有利的。
3.1.4 半径。曲线半径是决定钢轨侧磨的关键因素，从长远考虑，提高曲线最小半径标准对于减缓曲线钢轨的侧磨是非常必要的。
3.2 加强轨道的养护维修
通过合理设置曲线轨道几何参数，对于减缓曲线钢轨的侧磨是有效的，但是这些措施必须同加强轨道养护维修配合进行，才能起到应有的作用。
3.2.1 提高曲线圆顺度。曲线圆顺度的不良，也即线上存在不平顺，如曲线正矢超限、钢轨硬弯、接头支嘴等等，它们都会引起列车激烈的振荡，从而造成钢轨的不均匀侧磨。因此及时整治线路上的不平顺，保证曲线的圆顺性，对于减缓钢轨的侧面磨耗具有重大意义。目前现场曲线的圆顺度是用20m弦线进行控制，但是在10m范围内往往还存在有不圆顺的情况，虽然用20m弦线测量，曲线的正矢差很好，但在局部曲线的圆顺度就不良，而这些局部的圆顺度不良往往是引起钢轨不均匀侧磨的主要原因。值得特别指出的是，由于曲线长度往往不是整数，因而出现了非整桩点，现场整正曲线时，为计算与施工方便，常常把非10m倍数的非整桩点人为地化为整桩点，从而延长或缩短了曲线长度，这就必然造成曲线的不圆顺。为此，建议按“绳正法”理论用计算机把各曲线桩点拨量算出，然后在曲线外侧打桩，按各桩拨量拨道。这些桩按“固定桩”设置，以后维修时就“按桩拨道”即可，不需要再进行计算。这样不仅简化了维修曲线的程序，而且可保持曲线的圆顺度。
积极推广使用全断面矫直钢轨硬弯设备，加大整治钢轨硬弯的力度，特别是在换轨前，一定要及时组织人力，消灭新钢轨在生产和运输过程中形成的硬弯。针对日益突出的接头支嘴问题，也应积极组织攻关，尽快尽早的整治，避免一旦形成，难以整治的问题。在条件许可的条件下，大力采用现代化养路机械自动化作业，从根本上提高曲线的养护维修质量。在线路大中修以后，及时找细曲线，在线路进入稳定期以前，严格控制线路几何状态，减少轨道几何参数偏差，保证曲线的圆顺。努力扩大无缝线路铺设使用范围，结合优质淬火轨将无缝线路应用到小半径曲线上，有效地减少接头支嘴等结构薄弱因素引起的不均匀侧磨。
3.2.2 高标准养护曲线。曲线病害中的关键是方向不良，它会增加车轮作用于钢轨上的横向力，导致钢轨磨耗加剧，因此要经常使曲线保持圆顺，工区必须要定期拨道，从预防的观点出发，治小治早，不使病害滋长扩大。在综合维修时，对小半径曲线应每年安排大机捣固一次以保证曲线方向圆顺，尽量减小列车的振动和冲击。
3.2.2.1 做好曲线的拨道工作，保持正矢不超限，消灭“鹅头”及“反弯”。如果曲线方向不良，就会形成这样一种循环：方向不良→钢轨不均匀磨耗→曲线横移、撞道→扣件松动失效→轨距及变化率超限→加剧方向不良。为保证曲线方向处于良好状态，必须用绳正法计算拨道量。在拨道时首先将曲线及两端的轨缝均匀，并将头尾的直线方向拨直；其次要对所有曲线重新排正矢点，排点时由曲线中央向两侧对称排点，不设辅助点，对于曲线头尾位置有变化，现场与原始资料不符以及曲线头尾有大鹅头的地段由技术人员准确测量出曲线的偏角，根据现场情况重新确定曲线要素。
3.2.2.2 加强曲线的综合维修。对于道床污染、板结严重的曲线地段，普遍存在翻浆冒泥、接头坍塌、曲线方向不良、轨距变化率、高低、水平超限，扣件松动、失效，胶垫跌出，接头轨枕失效等一系列病害。因此加强曲线的综合维修首先要解决好道床问题。①对道床厚度严重不足，线路爬底的曲线地段进行补碴抬道，一般抬道量100～250mm，补碴400～1 000方/km。②进行小清筛提高道床透水性，清筛枕盒内轨枕下100～150mm的道床形成排水坡，贯通轨枕中部使其不堵塞排水，将轨枕头处的边坡石碴全部清筛使其不存水。③破底清筛翻浆冒泥接头，更换掉磨棱石碴，严重的地段枕下加垫轨枕大胶垫。④更换失效轨枕。不论接头或其他部位，凡断裂、挡肩严重破损、失去把持力的轨枕一律更换。⑤更换失效大胶垫、尼龙底座，对于歪斜、串出、缺少的全部整治、归位、更换，低接头要更换为14mm的加厚大胶垫。⑥焊补和打磨钢轨，做到道床清筛、钢轨焊修同步进行，钢轨踏面掉块及时焊补、低接头堆高达到用钢板尺测量无缝隙。
3.2.2.3 加强曲线的日常保养，保持曲线圆顺，减少车轮对钢轨的冲击力。①保持曲线的几何尺寸不超限。②整治、更换、补充联结零件及扣件，加强两个扭矩，防止线路爬行。③矫直钢轨硬弯，消灭钢轨接头“支嘴”。④提高捣固质量，特别要注意捣固均匀一致、捣垫结合，消灭低接头硬小腰或高接头低小腰以及暗坑吊板。⑤彻底整治接头病害，及时清筛翻浆冒泥接头，并换成小石碴以增加其稳定性，接头错口及大轨缝及时整治，打磨接头钢轨倒角以减少钢轨揭盖掉块。
3.2.2.4 加强对小半径曲线轨距扩大地段的整治。①更换调整尼龙底座，整治钢轨侧磨在8mm以内的轨距扩大，对于弹条扣件地段可用0～6号尼龙底座将侧磨部分“补回来”。②采用新型防脱轨距挡板，整治钢轨侧磨在8～16mm的轨距扩大。③当60kg钢轨外股钢轨侧磨达到16mm时进行钢轨调边(曲线上下股调边),调边施工虽然用工多,但是能大大量节约新钢轨,降低费用。
3.2.2.5 加强曲线设备，增加横向道床阻力来提高曲线整体强度，防止曲线横移。①小半径曲线地段尽量采用81型轨枕、弹条扣件。②安装足够的轨距拉杆。③增加道床顶宽、曲线上股堆高碴肩。
3.2.2.6 加强两个扭力矩，提高轨道框架刚度，减少钢轨的弹性挤开。
总之，一个良好的曲线必须要以病害的基本点出发，并在其使用中发现问题及时解决，做到质量上防微杜渐，使其整个结构经常处于完好状态。
3.2.3 加强钢轨涂油工作。钢轨润滑对减缓钢轨侧磨是有效的。工务段应配专人在列车尾部的车厢内安放涂油器，坚持每日对钢轨涂油一次，使曲线钢轨侧面保持润滑，对减小钢轨侧磨，延长钢轨使用寿命效果明显。
3.2.4 采用全长淬火轨或稀土轨。淬火轨或稀土轨它们都有高硬度、耐磨性强的特点，是运量大、行车速度快、曲线半径小的繁忙线路更换的方向，更是减小钢轨侧面磨耗、延长钢轨使用寿命的理想途径。钢轨的使 用寿命主要取决于其耐磨性和抗疲劳性能，而耐磨性和抗疲劳性能主要是随钢轨强度的增长而增加的。随着快速客车和重载货车的开行，大大增强了机车车辆对轨道的冲击。表现为钢轨轨侧磨加剧。
3.2.5 增强轨道弹性。增强轨道弹性有利于减缓曲线钢轨的侧磨。通过增加轨道弹性可全面降低轨道动力效应，改善轮轨之间的接触条件，从而减缓曲线钢轨的侧磨程度。同样，增加轨道弹性，可以减小各种不平顺所引起的动态作用，对于减小钢轨侧磨不均匀程度也有显著的影响。从现代化铁路的轨道结构发展来看，随着列车速度的提高，也应当加强线路的弹性。采用高弹性轨下垫板，保持道床良好的弹性，在木枕铁垫板下加胶垫均是减轻钢轨侧磨的重要措施。增强轨道的弹性，除了采用弹性扣件、弹性垫层外，还可以采用加宽、加长轨枕，增加道床肩宽及使用低磨耗率的优质碎石道碴，加强道床初始压实密度并提高道床的纯净度。
3.2.6 提高科学管理水平。①注重日常养修，保证良好的轨道几何状态和曲线头尾的圆顺。对小半径曲线每月检查一遍正、副点正矢情况，对正矢超限的处所及时整治，曲线头尾不得有反弯和“鹅头”，使曲线质量经常处于优质状态。②提高作业标准，改进作业方法。在作业质量控制上强调一日作业标准化和单项作业标准化，在重点曲线上，将作业标准提高一个档次，以全面优化轨道的几何尺寸。③加大病害的整治力度，提高科学预防的能力。在结构病害的整治上坚持“治病治根”的原则。在接头的养护中，要加强接头钢轨伤损焊补和修理工作，坚持对接头八面捣固，注重捣固质量，以保持线路高低处于良好状态，消灭低接头。④强化检查考核机制，利用轨检车全面综合的评定曲线质量，同时内部组织技术人员添乘检查，加大检查考核力度，可以有针对性的整治曲线病害，以保持曲线处于优良状态。
3.3 其他措施
为了达到减缓曲线钢轨侧面磨耗的目的，除了合理设置曲线轨道结构几何参数，铺用强韧钢轨，涂油润滑等方面，本文通过参考大量的相关文献和资料，指出曲线轨道钢轨非对称打磨、采用磨耗型车轮踏面以及改进机车车辆本身的构造等一系列配套措施，均可以减缓曲线钢轨侧磨，现在此简单做一介绍。
3.3.1 曲线轨道钢轨非对称打磨。对曲线线路钢轨打磨实际上就是改变轮轨之间的接触状态改善轮对的通过曲线特性和轮轨之间的受力条件，从而达到减缓钢轨轨头侧磨的目的。它是通过打磨来建立一个最佳接触应力和滚动圆半径差之间平衡关系的轮轨接触几何形状，其目的一是减小钢轨表面疲劳产生率;二是减小曲线上的钢轨轨头侧面和轮缘的磨耗， 对于外轨对轨头打磨以后，从而加大了外轮的滚动圆半径;对于内轨，钢轨打磨以后减小了内轮的滚动圆半径，从而达到加大内外轮滚动圆半径差的目的，改善轮对的自导向性能，减小轮缘和钢轨内侧磨耗。打磨外轨内侧，以避免轮线圆弧部接触轨头，以及改善轮轨接触状态，延长钢轨的使用寿命。
不对称打磨技术是一项发展重载运输的关键技术，对于减缓曲线钢轨的侧磨，特别是中等半径曲线侧磨具有重大的战略意义和实用价值，对于我国铁路应当广泛开发和应用。
3.3.2 采用磨耗型车轮踏面。车轮磨耗形踏面与锥形踏面相比最大的区别是踏面外形不同:前者为圆弧形，后者为直线形。磨耗形踏面除了能增大轮轨踏面的接触面积、减小轮轨接触应力、降低踏面磨损以外，还能较好地改善车轮曲线通过性能，减少或防止两点接触，大大降低曲线钢轨侧磨合轮缘磨损。磨耗形车轮踏面减轻曲线钢轨轨侧和轮缘磨损主要得益于两方面:①一般锥形车轮踏面通过曲线时往往产生两点接触，其中轮缘与轨侧的接触点由于有较大的滑动而产生剧烈的磨损，而磨耗形车轮踏面通过较完善的设计可使轮轨只有一点接触，接触点接近轮缘根部，即使偶尔有两点接触，接触点也很近，滑动速度不大，减轻了轮缘与轨侧的磨损。②锥形踏面车轮的等效斜度不变，而磨耗形车轮踏面为弧形，当轮对中心相对于线路中心有较大横向偏移时，会产生较大的等效斜度，使左右两车轮滚动圆半径差迅速增大，适应曲线上内外轨轨长度差的变化，从而提高轮对曲线通过性能，降低横向导向力。减轻轮缘、轨侧的磨损。目前国内不少线路段己在试用磨耗形车轮踏面，取得了较好的效果。此技术可减轻轮缘、轨侧磨损30%～60%,大大延长钢轨的使用寿命。
3.3.3 机车车辆采用径向转向架。长期以来，改善机车车辆曲线通过性能一直是备受人们关注的问题，对于常规机车车辆转向架，改善曲线通过性能与改善横向稳定性一直是相互矛盾的，径向转向架的出现则较好地解决了这一矛盾，它能同时满足曲线通过性能和横向稳定性这两方面的要求，是当前从根本上改善机车车辆曲线通过性能的最有前途的设计。径向转向架是新一代的转向架，当机车车辆在小半径曲线上运行时。能使轮对处于曲线的径向位置，由于它与蛇行临界速度相近的传统转向架相比具有较好的曲线通过性能，所以能较大地减缓车轮和钢轨的磨耗。
径向转向架可区分为两类：自导向径向转向架及边导向径向转向架，前者或称轮对自导向式径向转向架，后者或称车体导向式径向转向架。径向转向架主要依靠内外车轮纵向蠕滑力之差形成的导向力矩促使轮对向径向位置偏转。根据蠕滑理论，纵向蠕滑率主要由因内外轮径不同造成的滑动和因内外轨曲线半径不同造成的滑动两部分组成。对干导向轮来说，前者产生的蠕滑力起帮助轮对导向的作用，后者产生的蠕滑力起阻碍轮对导向的作用，其值与曲线半径成反比。曲线半径越大，阻碍轮对导向的作用力越小，越有利于轮对往径向方向偏转，冲角与轮轨横向作用力也就越小。因此，在大半径曲线上，径向转向架的优越性更为显著。
4 结论
本文对曲线钢轨侧磨的成因理论进行了系统的总结、分类和评述，对曲线钢轨侧磨的影响因素进行了进一步的探索，并作为钢轨侧磨指标，系统分析了曲线钢轨侧磨的变化规律，现总结如下:①结合对集宁工务段自2004年以后现场测得的曲线钢轨侧磨数据的统计分析，得到了钢轨侧磨量与通过有关，并总结了曲线上股钢轨侧面磨耗的特征和发生、发展规律。②评价钢轨侧磨指标时得出，加大曲线半径有利于减缓钢轨的侧磨，因此从长远战略出发，增大干线铁路曲线最小半径标准是必要的;在准确测速确定平衡超高的基础上，设置欠超高有利于减缓钢轨的侧磨，但设置幅度不易过大，需要考虑旅客舒适度的影响:严格执行现有的轨距加宽标准，适当的减小轨距有利于减缓钢轨的侧磨:同时，增强轨道的弹性，加强轮轨之间的润滑都有利于减缓钢轨的侧磨。③曲线钢轨的不均匀侧磨的问题日益突出，严重影响钢轨的使用寿命，除了钢轨本身的问题外，它同工区对于曲线的养护维修水平有很大的关系。提高曲线的圆顺性，及时整治曲线正矢超限、钢轨硬弯、接头支咀等病害，加强轨道弹性，保持道床良好的弹性，提高作业标准，改进作业方法，均有利于减缓曲线钥轨的不均匀侧磨程度。④在曲线地段铺用强度较高的合金轨以及强度和硬度都较高的淬火轨，均是十分有效的减磨措施，同时从经济效益的角度出发，还应根据曲线半径的大小采用不同材质的钢轨。⑤加强曲线涂油是减轻钢轨侧磨的关键措施之一，结合我段涂油的现状和实际情况，大力发展工务添乘涂油，切实加强领导管理，确定合理的涂油周期，采用高质量的润滑剂，完全可以将涂油减磨效果提高到一个新的水平。