半自動閉塞鐵路鋼軌折斷防治措施

蘭曉峰，張建民

(神華集團準能公司大準鐵路公司，內蒙古 鄂爾多斯市 010300)

半自動閉塞鐵路鋼軌折斷防治措施

蘭曉峰，張建民

(神華集團準能公司大準鐵路公司，內蒙古 鄂爾多斯市 010300)

大準鐵路是單線半自動閉塞線路，隨著運量逐年大幅度增加，鋼軌傷損也日漸嚴重，本文分析了鋼軌折斷的主要原因和特點，提出了加強鋼軌巡檢力度，及時將傷損鋼軌更換下線，推廣使用鋼軌折斷報警裝置等措施。

鋼軌折斷 半自動閉塞 鋼軌巡檢

大準鐵路公司管內線路是重載運煤專用地方鐵路，曾創造了國內單線半自動閉塞鐵路年、月和日運量的最高記錄，隨著運量逐年大幅度增加，鋼軌傷損也日漸嚴重，尤其是在軌道電路區段外發生鋼軌折斷時，不易及時發現，對行車安全構成了嚴重的威脅。為有效防治鋼軌折斷，應仔細分析鋼軌折斷的特點，提出防治鋼軌折斷的對策。

1 大準鐵路線路概況

自正式運營以來，特別是近幾年，運量急劇攀升，由設計的1 500萬t/年增加到擴能改造后的4 500萬t/年，隨著C80車的投入使用及萬噸列車的開行，2009年達到6 558萬t/年。在運輸呈現出跨越式發展的同時，鋼軌傷損也逐漸增多，運量增長情況見圖1。

管內無縫線路長274 km，鋪設以來在無縫線路地段共發生鋼軌折斷27起。2006年發生2起，2007年發生7起，2008年發生10起，2009年發生8起，鋼軌折斷情況統計見表1。

2 鋼軌折斷原因分析

2.1 鋼軌折斷位置及誘因分析

1)母材折斷的15起：誘發因素為核傷3起、電弧燒傷3起、魚鱗傷損剝落掉塊5起、鋼軌鑄造缺陷4起。

2)焊縫折斷的有12起：誘發因素焊接質量缺陷占8起、鋁熱焊焊劑質量差引起的有4起。

2.2 鋼軌折斷地段及斷軌時間

1)發生在曲線地段 22起(上股 20起、下股 2起)，直線地段5起。鋼軌折斷發生在曲線地段的占81%，曲線上股占曲線地段的90%，從而可以看出鋼軌傷損多發生在曲線上股，尤其是半徑≤600 m曲線更易發生鋼軌折斷。

圖1 運量逐年增長

2)發生在橋隧地段3起，道床板結地段6起，安裝防脹插板地點3起。

3)發生在1月—3月份10起、10月—12月份7起、其它時間段10起。

2.3 折斷原因分析

1)焊接質量缺陷及核傷是折斷的主要原因。鋼軌焊接過程中因焊接設備、焊接材料、氣溫條件和操作工藝不當導致在焊縫處產生夾渣、氣孔、灰斑、光斑、未焊透等焊縫缺陷。在開行重載列車的曲線上股，鋼軌軌頭內側表面產生魚鱗狀破損，以魚鱗紋尖端為疲勞源，逐步形成核傷;輪軌接觸點的不合理及開行軸重25 t列車，導致輪軌接觸應力大于鋼軌的剪切屈服強度。引起鋼軌表面金屬的塑性變形，而后由于塑性變形的累積形成表面裂紋，在車輪載荷的循環作用下使裂紋不斷擴展，最終導致鋼軌剝離。在軌面呈黑斑并繼續往前延伸，一般剝離層深度約5 mm，在其延伸方向產生核傷。大準鐵路開行重載列車，作用在軌頭的垂直和水平力都明顯增大，核傷的發生和發展加快，導致在下一個探傷周期前發生鋼軌折斷。

表1 鋼軌折斷情況統計

2)依據折斷的時間分析。鋼軌折斷多發生在天氣升溫、降溫季節，且斷軌發生時晝夜溫差變化大，長軌條受拉應力和壓應力反復作用，導致鋼軌在有缺陷點折斷。

3)既有設備與開行C80萬t列車不匹配矛盾明顯突出。管內有210 km線路路基為次重型，承載能力不足，線路道床污染、板結地段較多，自運營以來線路機械清篩未曾全線貫通，導致軌道彈性減弱。在運量急劇增大的情況下，25 t軸重的 C80列車占運行車輛80%以上的情況下，既有的J-2型預應力混凝土軌枕對道床壓力增大，更加劇了道床的劣化速度。從而使軌道幾何尺寸超限，加大了列車動載，加快了鋼軌傷損的發展。

4)因供電回流線打火燒傷，及橫向阻力器的卡損，使鋼軌內部產生應力集中，在鋼軌拉應力及列車動載的作用下導致鋼軌折斷。

3 斷軌防治措施

3.1 整治措施

1)加強養護維修，嚴格控制軌道幾何尺寸，對圓曲線圓順度、緩和曲線正矢超高遞減率、軌距變化率、水平和方向不平順進行重點整治;對道床翻白、板結地段進行換填、清篩，回復道床彈性;在秋季及時組織人員對無縫線路高溫鎖定地段進行應力調整，調整緩沖區軌縫，復緊接頭、扣件螺栓，全面鎖定線路，確保無縫線路鎖定軌溫準確、鋼軌應力均勻;對小半徑曲線上股剝落掉塊嚴重的長軌條及時進行更換。

2)提高焊接質量。焊軌前準備充分，對鋼軌開裂、掉塊、壓塌等傷損軌頭必須切除;鋼軌表面清理徹底，打磨成色澤均勻的銀灰色;軌端必須平整、垂直，無偏斜，用直角尺測量，垂直和水平偏斜度不得大于1 mm。調整軌縫寬度應按照焊劑生產廠家的工藝要求控制，同時應測量軌溫，采用拉伸器拉伸鋼軌控制鎖定軌溫。鋼軌對正需用1 m直鋼尺測量，焊縫處鋼軌頂面為+1.5～+2.0 mm、鋼軌內側作用邊為±0.3 mm。

嚴格控制焊接工藝流程：安裝前應檢查砂模，確認完好無損、無受潮方可使用，砂模中心應與焊縫中心重合，砂模必須和鋼軌外輪廓(軌底、軌腰及軌頭)密貼良好。焊劑要緩慢均勻倒入坩堝，成自然錐形，蓋上坩堝蓋，謹防受潮;嚴格控制預熱時間，根據使用的焊劑類型和鋼軌型號來決定預熱時間，在濕冷氣候條件下，應適當延長預熱時間;反應澆鑄必須在預熱完成后30～60 s內完成;拆模、推瘤嚴格執行工藝要求時間;熱打磨鋼軌軌頭頂面及兩側打磨至與既有鋼軌基本平齊，頂面焊縫應高于鋼軌面0.8～1.0 mm，以防止冷卻后造成焊縫低塌;冷打磨平順度用 1 m直尺測量，鋼軌作用邊不超過±0.3 mm、頂面不超過+mm。打磨時應控制速度，不得過快過猛，避免造成鋼軌淬火或發藍。

3)加快既有 J-2型預應力混凝土軌枕的更換進度，重點將小半徑曲線地段J-2型預應力混凝土軌枕，更換為Ⅲ型混凝土軌枕，提高道床承載能力，減小軌道下沉。

4)對鋼軌進行預防性和修理性打磨。預防性打磨釋放了鋼軌表面在加工過程中形成的殘余應力，有助于延緩鋼軌魚鱗傷及剝離掉快的形成;修理性打磨中斷了鋼軌不平順的進一步發展，減緩了鋼軌魚鱗傷及剝離掉塊發展的速率。從而延緩因鋼軌魚鱗紋、剝離產生的核傷。

3.2 預防措施

1)加強鋼軌檢查

隨著萬噸列車開行對數及鐵路運量的逐年增加，鋼軌傷損率明顯增加，按照通過總重劃分區段，增加探傷密度和線路巡查任務。

加強鋼軌探傷檢測。在依據《鐵路線路修理規則》規定(根據通過總重)正線每年探傷8遍，焊縫每年2遍。全斷面探傷周期的基礎上，進一步加大鋼軌探傷檢測密度，加密到正線每15 d、到發線每30 d探傷1遍;廠焊焊縫全斷面探傷每半年一遍，鋁熱焊、氣壓焊全斷面探傷6月—9月每兩月一遍，其余時間每月一遍;半徑R≤600 m小半徑曲線的探傷周期縮短為7 d。同時加強了安裝供電接地靴、防脹插板等薄弱地點的檢測，并列為日常的重點檢查、觀察地段。

加強鋼軌手工檢查。為了認真做好鋼軌手工檢查工作，及時制訂了《鋼軌手工檢查辦法》，規定鋼軌手工檢查的方法、周期。通過“看、敲、照”等檢查方法，對鋼軌的軌頭、軌頭側面、下頦、軌腰及軌底全面細致地檢查。一是巡道工每日對承包責任公里范圍內的200 m鋼軌，氣壓焊縫、鋁熱焊縫及探傷工區通知的觀察地段有重點地進行檢查。二是探傷工在使用儀器探傷作業的同時，用檢查小錘敲擊鋼軌頂面。三是工區負責人每周組織人員，卸開鋁熱焊縫處臌包夾板進行檢查。四是在每一名巡道工承包鋼軌、焊縫的同時，將氣壓焊縫、鋁熱焊縫二次承包給工區負責人，將檢查責任層層落實到人。

2)加大巡道工巡查密度

自無縫線路全線鋪通以來，將巡道工增加為雙班雙人進行設備巡檢。并根據發現鋼軌折斷時間，尤其是通過對軌道電路區段3起鋼軌折斷時間的分析，總結出鋼軌易在4∶00—6∶00發生折斷，在冬季及時調整巡道工巡查時間，由夏季的 6∶30—12∶30、13∶00—19∶00，調整為 6∶00—12∶00、14∶00—20∶00，并且規定巡道工出發檢查時，不做任何補修及日常檢查工作，重點查看有無折斷鋼軌等其他影響行車安全的故障。

3)嚴格管理考核

為從正反兩方面激勵巡檢人員的積極性，提高他們的責任心，重新修訂、補充了《防“三折”管理辦法》。上線巡檢、作業人員(含探傷工區)凡在橋梁、隧道以及半徑≤600的曲線地段發現鋼軌折斷，在大準鐵路公司獎勵的基礎上(3 000元)，段加獎1 000元。同時也對相關工區、區段管理人員和包點、包片干部進行獎勵。發生鋼軌折斷后(未發生事故的，下同)，根據鋼軌傷損痕跡和行車密度分析，凡是因巡道工未認真巡查、漏檢造成鋼軌折斷的，對當班巡道工罰款8 000元;當日下午發生鋼軌折斷對上午班巡道工罰款4 000元，對前一天兩班巡道工，每班罰款3 000元;當日上午發生鋼軌折斷，對前一天兩班巡道工，每班罰款3 000元。同時對相關管理人員對照獎勵標準相應加倍處罰。發生鋼軌折斷后，經分析屬責任漏檢的，對當天鋼軌探傷執機人員進行經濟處罰。

4 結語

通過加強維修提高設備質量，加大鋼軌巡檢力度，及時將傷損鋼軌更換下線，以及嚴格管理考核等措施，有效地控制了鋼軌折斷，2010年上半年只發生一起鋼軌折斷故障，為列車安全運輸提供了有力保證。為能及時發現軌道電路區段外折斷鋼軌，盡早投入、推廣鋼軌折斷報警裝置，加快雙線全自動閉塞工程建設的實施，提高科學預控管理能力，從而實現科技保安全。

［1］盧耀榮.無縫線路鋼軌折斷原位修復［J］.鐵道建筑，1997(9)：6-10.

［2］馬國良，楊克.無縫線路斷軌案例分析［J］.鐵道建筑，1993(9)：22-25.

U216.42+4

B

1003-1995(2011)03-0106-03

2010-10-20;

2010-11-26

蘭曉峰(1972— )，男，內蒙古和林縣人，高級工程師。

(責任審編 王 紅)