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第1篇

關鍵詞：地鐵，鋼軌，傷損

Abstract: the development of rail transit is to solve the traffic problems, the best way to promote the city development, urban rail transportation is the backbone of the urban public transportation. This article through the analysis of the reasons of the occurrence and wounds conditions, put forward the corresponding countermeasures, try to slow the rail.the, avoid serious wounds, in order to prolong the service life of the rail, ensure the safety and reduce the rail transit operation cost.

Key words: the subway, rails, bloody injury

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

隨著我國城市的發展，出行需求增加，但由于道路交通的昂貴費用和運行的擁擠狀況，軌道交通，尤其是地鐵成為成千上萬乘客更適合的選擇，可以說在很多城市，地鐵逐漸成為上班族的生命線。作為軌道的主要部件之一――鋼軌，直接承受車輪荷載并將其傳于軌枕。鋼軌質量和工作狀態的好壞，都會直接影響到軌道交通的安全性與舒適性[1]。隨著城市軌道交通客運量和運營年限的不斷增加，鋼軌將不可避免地出現各種各樣的傷損問題。

1地鐵鋼軌傷損分析意義

鋼軌傷損的產生和發展，直接影響著鋼軌的使用壽命。因此，鋼軌的傷損檢測分析技術是城市軌道交通工務專業技術人員的必需掌握技術。通過鋼軌傷損的統計分析，可描繪出通過總重與鋼軌傷損之間的關系曲線，以便掌握傷損規律；根據傷損發展規律合理安排探傷周期，可掌握傷損發展動態；還可以依據各類傷損的發生與發展規律，合理組合探頭進行重點探傷，組織技術攻點，突破探測難點，以便反饋指導探傷實踐；另外，同期鋪設，通過總重相同的鋼軌，其傷損分布差異明顯，對于經常發現傷損的區段及傷損突變或持高不下的鋼軌應及時通報，提供養護信息，以便改進養護作業質量，提出大修換軌方案；新軌使用后，應注意突發性裂紋的發生，依據早期傷損產生的頻率，來評估新軌質量，向有關生產廠反饋質量信息[2]。

因此，地鐵工務工作中非常重視鋼軌探傷分析：各線路鋼軌探傷詳細記錄傷損情況，有鋼軌傷損臺帳和鋼軌設備資料，建立每月分析制度及時報送《鋼軌傷損檢查月報》；定期召開鋼軌傷損分析會，及時掌握管內鋼軌傷損發展動態，提出養護維護、設備整治以及加強檢查監視等意見；對于重點地段及薄弱處所，組織進行現場調查分析，全面掌握鋼軌狀態，根據統計分析結果及時通報傷損情況，提出線控重點和加強鋼軌探傷工作意見和措施。

2鋼軌傷損機理及成因分析

2.1鋼軌傷損機理

從宏觀特征及形成機理來說，鋼軌傷損的發展主要分為3個階段。

2.1.1軌面塑性變形階段

這時表現為輪軌接觸面表層金屬發生塑性變形，使鋼軌斷面的幾何形貌發生變化，主要為軌頭踏面軌傷，其實質為在重復沖擊載荷作用下的疲勞損傷。這種長期作用的沖擊荷載產生應力集中現象，當集中應力達到鋼軌表層金屬材料的屈服極限時，使鋼軌產生塑性變形。該階段亦可稱為沖擊疲勞階段。

2.1.2軌面剝離傷損階段

鋼軌表面的塑性變形達到一定深度時，在鋼軌作用邊(特別是在曲線上股)出現程度不同的魚鱗狀裂紋和剝離掉塊。這種魚鱗狀剝離裂紋的裂紋方向與行車方向一致，一般與軌面水平夾角為15°左右。隨著進一步的發展，可在魚鱗狀裂紋和剝離掉塊周邊形成縱向裂紋，同時剝離裂紋、縱向裂紋和剝離坑底部的殘余裂紋有可能向深度方向擴展，導致形成軌頭橫向裂紋或傷損。這類傷損的實質是在交變接觸壓應力長期作用下，在鋼軌材料表面產生的疲勞損傷，其主要特征表現為鋼軌材料的點蝕、淺層剝落或深層剝落。該階段也可稱為接觸疲勞傷損階段。

2.1.3疲勞傷損階段

該階段疲勞破壞時不產生明顯的塑性變形，呈現脆性的突然斷裂，但其疲勞宏觀斷口呈現典型的疲勞源、疲勞區、瞬斷區3個形貌不同的斷口區域。若鋼軌進入疲勞傷損階段，其傷損主要表現為軌頭內部疲勞裂紋，其特點是當裂紋發展到較大面積或發展到快速擴展階段時，裂紋才會發展到軌頭表面，造成斷軌，因此軌頭表面一般沒有表面傷損。疲勞破壞最終的表現為突然的脆性破壞，危害極大。

2.2鋼軌傷損成因分析

2.2.1踏面壓潰

控制該類型傷損出現的是鋼軌集中應力的作用，即由于軌道線路設置的不平順，產生較大的沖擊動荷載，鋼軌在重復沖擊載荷的作用下，表面金屬屈服產生塑性變形。因此，控制該類傷損的首要因素是改善線路及軌面的平順性，除線路幾何形態保持良好外，還應對產生波浪型磨耗的鋼軌進行軌面打磨處理，避免車輛運行過程中出現較大沖擊動荷載的作用。

2.2.2縱(橫)向裂紋及魚鱗傷與掉塊

控制此類鋼軌傷損的主要因素為線路曲率半徑，同時下坡的縱線路加劇了其傷損。根據前述傷損機理分析，由于輪軌的接觸，在接觸處產生σz>σy>σx的三向壓應力；在長期的這種接觸應力的作用下，在最大切應力處鋼軌出現局部塑性變形，形成縱(橫)向裂紋及魚鱗傷，并進一步發展為掉塊的傷損。因此，該類傷損的首要因素為輪軌接觸關系，應將輪軌接觸面積控制在合理的范圍之內。特別是在小半徑曲線段，應盡量避免因接觸面積過小而引起接觸應力過大，或引起長期滾動摩擦過大。在地鐵現有線路行車條件下，應根據實際運行情況調整軌底坡，改善軌面磨光帶位置，使其處于正常的輪軌接觸范圍，盡量避免磨光帶長期靠近輪緣。

3地鐵鋼軌軌道傷損的維護

3.1主要功能分析

鋼軌外部和內部傷損都有可能在車輪和溫度應力作用下導致斷軌，因此在線傷損鋼軌加固急救裝置必須具有以下功能[3]：

(1)預防斷軌：當發生鋼軌傷損時，安裝傷損鋼軌加固急救裝置預防鋼軌斷裂，保障列車按規定的限速或常速繼續運行，保障行車安全。

(2)斷軌應急處置：當線路突發斷軌時，可快速應急加固，同時恢復正常的線路信號，使列車按規定的限速繼續運行，待天窗點進行永久處理。

(3)多適應性：一是鋼軌傷損對象的多適用性，能處理焊接接頭傷損和多類型鋼軌母材傷損；二是安裝功能的多適用性，即能夾具安裝、螺栓安裝和膠接安裝；三是對傷損、斷軌發生位置的多適用性，當鋼軌在長度方向任何位置發生傷損或斷軌，能不受軌枕、扣件等軌道部件的影響，正常、快速地進行急救加固；四是能適用于有碎和無作軌道，尤其要能適應無碎軌道不同型號軌道板使用。

3.2鋼軌整修技術

軌端不均勻磨損和掉塊、擦傷是鋼軌運營過程中產生的各種傷損和缺陷的主要形式。這些病害引起機車車輛的巨大附加沖擊力，使線路變形加劇，不僅縮短了軌道各部件的使用壽命，而且還增大了養護維修工作量。因此，需要對鋼軌表面病害及時整治。鋼軌表面的整治工作包括磨修和焊接。(1)磨修，就是采用砂輪打磨機消除接頭表面不均勻磨損或焊補掉塊、剝落等缺陷后的打磨順平。常用的鋼軌打磨機一般有手砂輪機、平型砂輪機和碗形砂輪機，其中碗形砂輪機使用效果最好，軌面打磨質量優于其他2種砂輪機。為了不過多地削弱鋼斷面，打磨母材深度不宜大于0.5mm，順坡長度宜大于1m。若軌面不均勻磨損、掉塊、擦傷等病害接近或大于1mm時，應以焊修為主。(2)焊修軌面，目前主要采用氧乙炔焊、電弧焊和氧乙炔焰金屬粉末噴焊3種技術。氧乙炔焊加熱溫度高，影響范圍大，線上焊修要求在來車之前降溫至30℃以下，多數采用澆水冷卻的辦法易使軌面洋火層龜裂剝離，這種方法已逐漸被淘汰。手工電弧焊是目前最常用的方法，但需要進行焊前預熱、焊后處理，不僅攜帶的設備多，現場轉移不方便，而且效率低，占用時間長。噴焊具有氣焊溫度高、電弧焊設備多的缺點，而且使用氧和乙炔時對操作安全要求較高。目前轍叉的焊修主要是換下傷損轍叉，在廠內焊修?？梢姂M快采用先進的焊修技術進行線上焊修鋼軌和轍叉，以提高鋼軌的使用效率。

參考文獻

[1]張安哥，朱成九，陳夢成. 疲勞、斷裂與損傷[M]. 成都：西南交通大學出版社，2006.

[2]周清躍，劉豐收，朱梅，等. 輪軌關系中的硬度匹配研究[J]. 中國鐵道科學，2006：27.