城市轨道交通钢轨伤损的评价分析

1、城市轨道交通钢轨伤损的评价分析【关键词】 钢轨伤损; 平安分析; 防治; 监测管理; 修复措施; 成因1 前 言随着我国城市的 开展 ,出行需求增加,但由于道路交通的昂贵费用和运行的拥挤状况,轨道交通,尤其是地铁成为成千上万乘客更适宜的选择,可以说在很多城市,地铁逐渐成为上班族的生命线。从西方兴隆国家的大城市交通开展 历史 来看,开展公共交通,尤其是开展轨道交通是解决交通 问题 、促进城市开展的最正确途径,城市轨道交通是城市公共交通的骨干。一方面从城市开展的角度来说,它对于进步土地利用效率、缓解地面交通、改善人类居住环境、减少环境污染等都具有非常显著的作用;另一方面,它运量大,方便快捷,对于乘

2、客的分流有着明显的积极作用。 城市轨道交通平安涉及因素较多,无论在设计阶段、施工阶段还是运营阶段,都隐含着触发事故的潜在条件。城市轨道交通不仅表达了土建工程、机车车辆、牵引供电、通信信号、运输调度、运营管理等专业技术的较高程度,同时对其平安性也提出了更高的要求。其中轨道作为轨道交通的行车根底,其稳固稳定性和正确的几何形位是车辆平安运行的保障。而钢轨是轨道的主要部件,它直接支撑并引导机车车辆的运行,承受来自车轮的垂直力、横向程度力、纵向程度力等,并传递到轨枕、路基上,同时,钢轨还必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动外表。因此,钢轨的质量、工作状态对整个线路的质量以及行车平安有着直接的影响2。

3、 笔者通过对北京地铁钢轨伤损情况进展调查统计和分析,研究伤损发生的原因及发生条件,提出相应的对策措施,尽量减缓钢轨伤损,防止严重伤损,以延长钢轨的使用寿命,确保轨道交通运输的平安和降低运营本钱。2 钢轨伤损现状分析钢轨是作为一根支撑在连续弹性根底或点支撑上的无限长梁进展工作的。它主要承受轮载作用下的弯曲应力,同时还要承担轮轨接触点上的接触应力,以及轨腰与轨头或轨底连接处可能产生的局部应力和温度变化作用下的温度应力。在轮载和温度力的作用下,钢轨产生复杂的变形,如压缩、伸长、弯曲、改变、压溃、磨耗等3。钢轨伤损是轨道交通中一个比较突出的问题,它与行车平安、运输本钱、钢材选用和设计制造都有着亲密的关

4、系。钢轨伤损根据伤损程度可分为轻伤、轻伤在开展、重伤和断轨。以下图为钢轨生命周期图4。2.1 钢轨伤损的常见类型按铁道部标准,钢轨伤损分为9大类共32种,城市轨道因其车辆轴重轻、车种单一,轨道构造及运营条件明显有别于国铁,其钢轨伤损与国铁相比亦有着自身特点。北京地铁常见钢轨伤损类型如下:第一类,轻伤及轻伤在开展主要类型:掉块、划伤、焊缝伤损、焊点伤损、锈蚀、啃磨、螺孔伤损、擦伤、轨底角伤损及其他伤损。第二类,重伤主要类型:1)与钢轨母材有关的重伤,如轨头外表金属碎裂或剥离掉块、轨头横向裂纹、轨头纵向的程度裂纹和垂直裂纹、轨头劈裂、轨腰伤损、轨底伤损等。2)与焊接有关的重伤,如焊缝裂纹、气孔、过

5、烧、夹渣、未焊透,相关专业线缆焊接引起的焊点伤损等。3)与钢轨接头有关的重伤,如螺孔裂纹、扩孔、下颚裂纹等。4)其他伤损,如钢轨锈蚀、钢轨磨耗(包括垂直磨耗、侧面磨耗、波浪形磨耗)钢轨擦伤等。2.2 钢轨伤损类型的统计通过统计比照可以看出:2)新建线(13号线和八通线)到 目前 为止出现的钢轨伤损主要以焊缝伤损及焊点伤损为主要类型。3 钢轨伤损主要原因 分析城市轨道 交通 作为城市客运的主体,它运营时间长、行车密度大、平安性要求高、维修条件差,隧道所占比重大,所以其钢轨伤损的成因也有自身的特点。3.1 材质缺陷及疲劳伤损561)剥离掉块:钢轨接触应力大于钢轨屈服强度是造成剥离的外因;钢轨轨头踏

6、面存在夹杂物是造成剥离的内因5。除钢轨质量外,线路不平顺、轮轨光滑涂油工艺不当也能引起剥离掉块。2)核伤:它与通过的总重成正比增加。夹杂物,如钢轨本身存在的白点、气泡通常为疲劳裂纹源,由其开始,微裂纹逐渐 开展 为核伤且与外表伤损贯穿,氧化形成黑核。因此,延长钢轨使用寿命,减少核伤的关键在于进步钢轨的质量。3)裂纹:钢轨制造工艺不良,没有切够铸锭中带有严重偏析、缩孔、夹杂等局部,留下了疲劳源,即会导致轨头程度或垂直裂纹、轨腰垂直裂纹及臌泡。如加工时存在轧痕、皮下气泡等缺陷,那么会使钢轨轨底产生裂纹或折断。3.2 焊接伤损1)焊接接头伤损:焊接接头包括铝热焊接头、挪动气压焊接头和接触焊接头,由于

7、焊接设备、材料、气温和操作工艺等诸多因素都会 影响 焊接质量,最终导致钢轨的伤损。铝热焊接头尤为严重,焊接过程中,如不严格执行工艺要求,在焊缝内极易产生夹渣、气孔、疏松、缩孔及未焊透等伤损。挪动气压焊接头在高温高压下将钢轨两端面熔化后再结合,其缺陷形式与铝热焊接头不同,除外部缺陷,即几何形状偏向和局部凹陷外,另一个是内部缺陷,即光斑、未焊透、过烧、粗晶组织等。2)焊点伤损:焊点伤损的主要原因为相关专业线缆焊联于钢轨上,由于焊接工艺不过关或未严格执行焊接工艺,导致焊点处钢轨母材发生金相组织变化继而引发钢轨伤损。3.3 钢轨接头伤损钢轨接头是线路的薄弱环节。车轮作用在钢轨接头的惯性力要比其他部位大

8、60%左右;假设钢轨接头养护不良,存在上下接头、空吊板、大轨缝等病害,都会增大冲击力,加剧对钢轨接头的破坏。钢轨接头的伤损,突出的表现为螺孔裂纹。此外还有下颚裂纹及鞍型磨耗等。另外,螺栓孔加工质量不高,螺孔周边有毛刺、缺口等,会使其本身的形成局部应力集中,导致裂纹的产生。3.4 钢轨伤损检测目前北京地铁线路的检测维修 方法 以手工或小型机械静态检测、维修为主。但是钢轨出现一些核伤后,由于缺少先进的动态检测设备,静态检测不能完全反映地铁车辆通过时线路的真实情况,加上夜间作业环境限制,对客观判断伤损程度造成一定影响;同时由于现有维修本钱和检测维修周期的限制,钢轨可能在两个检测探伤周期之间出现无法预

9、测的伤损,最终将导致钢轨的突然折断。解决该 问题 需要地铁运营线路公司引进先进的检测探伤技术和线路维修技术,增加更先进的探伤和维修设备,进步职工的技术程度,进步探伤效率和探伤准确率,针对钢轨疲劳期的线路应缩短维修周期,改进检测维修手段,保障地铁线路始终处于平安状态。4 钢轨伤损防治对策钢轨的质量、工作状态对整个线路的质量以及行车平安有着直接的影响,笔者针对城市轨道交通目前的钢轨伤损的状况,提出一些防治的对策。4.1 钢轨伤损的防治4.1.1 进步钢轨质量根据国外的开展经历和对于国产化率的要求,我国的城市轨道交通钢材选用以国产铁路钢材为主。改善钢轨的内部质量和外表质量,防治钢轨伤损,研制、消费强

10、度高,韧性好、抗疲劳,耐磨耗的新钢轨是实在进步钢轨质量的主要途径。钢轨材质不纯,淬火工艺不当是疲劳损伤的主要原因,所以在钢轨用钢的冶炼过程中应采用精炼,真空脱气使钢质净化,尽量减少钢中非金属夹杂物, 减少疲劳剥离和核伤的发生。 新建城市轨道交通均采用无缝线路技术,通过增加轨条长度而尽量消除和减少钢轨接头,螺孔裂纹伤损数量因此而大大减少。但是,从新线的伤损发生情况可以看出,无缝线路由于焊接质量问题,焊缝伤损和焊点伤损情况变得非常突出,因此,实在进步焊接工艺是非常重要的防治钢轨伤损的措施之一。4.1.3 加强综合养护加强曲线养护,对磨耗较严重的曲线进展钢轨涂油,波磨严重的地段及时进展钢轨打磨;加强

11、接头养护,及时整治接头病害;加强无缝线路养护,做好无缝线路的防胀、防断工作;做好钢轨防锈、除锈及养护工作等。4.1.4 做好钢轨探伤检查工作进一步做好钢轨探伤检查工作,力争做到不漏检、不错判。包括引进先进的检测探伤技术和线路维修技术,增加更先进的探伤和维修设备,更新检测维修手段;进步职工的技术程度,进步探伤效率和探伤准确率;健全岗位责任制,加强职工的平安意识和责任心,完善探伤检查工作。4.2 钢轨伤损的管理和修复措施4.2.1 监测管理措施1)加强对钢轨焊缝的管理,对线路存在缺陷的焊接接头分级进展统计记录,列入重点检测工作。2)坚持严格执行钢轨周期探伤制度,加强对钢轨伤损开展情况的探伤监管及报

12、告,伤损重点部位实行加密探伤。3)加强对焊缝及焊点处的巡道检查。4.2.2 整治及修复措施除监测监管措施外,对伤损钢轨有针对性地开展整治修复工作。通过改善线路状况尽量减少钢轨伤损出现,对已形成伤损的钢轨减缓其开展,对已开展至一定程度的钢轨及时加固或更换,从而消除线路隐患,延长钢轨的使用寿命。加强无缝线路钢轨焊接接头处的维修养护,对碎石道床加强捣固,保持焊头处道床饱满密实。对异常爬行的轨条及时进展应力放散,减少钢轨内部应力集中现象,改善钢轨受力状况;对钢轨硬弯进展矫直,对个别有细微高焊头及支嘴现象的焊头打磨顺直,消除轨面不平顺,减小列车冲击荷载影响,防止其开展为内部伤损;对低塌焊头进展焊补及打磨

13、等。5 结 论1)作为与城市居民生活亲密相关的出行工具,轨道交通的平安性是最值得关注的课题。城市轨道交通的运营单位应当组织对城市轨道交通关键部位和关键设备的长期监测工作;评估城市轨道交通运行对土建工程的影响;定期对城市轨道交通进展平安性评价;并针对薄弱环节制定平安运营对策。2)钢轨伤损与防治是一项复杂的系统工程,减少钢轨伤损、延长钢轨寿命、保证行车平安主要应注意以下几个方面:(1)保证城市轨道交通选用钢材的质量;(2)严格执行钢轨焊接标准,控制焊接质量,改善各种线缆与钢轨焊联时的焊接工艺,并严格按工艺规程操作,以减少线缆焊接对钢轨造成的伤损;(3)加强线路维修养护和 科学 管理,减少线路病害,延长钢轨使用寿命;(4)采用静态和动态相结合的检测方法和先进的维修方法,配置轨道检查车、钢轨探伤车、综合维修车等先进的检测维修设备,