半自動(dòng)閉塞鐵路鋼軌折斷防治措施

蘭曉峰，張建民

(神華集團(tuán)準(zhǔn)能公司大準(zhǔn)鐵路公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯市 010300)

半自動(dòng)閉塞鐵路鋼軌折斷防治措施

蘭曉峰，張建民

(神華集團(tuán)準(zhǔn)能公司大準(zhǔn)鐵路公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯市 010300)

大準(zhǔn)鐵路是單線半自動(dòng)閉塞線路，隨著運(yùn)量逐年大幅度增加，鋼軌傷損也日漸嚴(yán)重，本文分析了鋼軌折斷的主要原因和特點(diǎn)，提出了加強(qiáng)鋼軌巡檢力度，及時(shí)將傷損鋼軌更換下線，推廣使用鋼軌折斷報(bào)警裝置等措施。

鋼軌折斷 半自動(dòng)閉塞 鋼軌巡檢

大準(zhǔn)鐵路公司管內(nèi)線路是重載運(yùn)煤專用地方鐵路，曾創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)單線半自動(dòng)閉塞鐵路年、月和日運(yùn)量的最高記錄，隨著運(yùn)量逐年大幅度增加，鋼軌傷損也日漸嚴(yán)重，尤其是在軌道電路區(qū)段外發(fā)生鋼軌折斷時(shí)，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)行車安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。為有效防治鋼軌折斷，應(yīng)仔細(xì)分析鋼軌折斷的特點(diǎn)，提出防治鋼軌折斷的對(duì)策。

1 大準(zhǔn)鐵路線路概況

自正式運(yùn)營(yíng)以來，特別是近幾年，運(yùn)量急劇攀升，由設(shè)計(jì)的1 500萬(wàn)t/年增加到擴(kuò)能改造后的4 500萬(wàn)t/年，隨著C80車的投入使用及萬(wàn)噸列車的開行，2009年達(dá)到6 558萬(wàn)t/年。在運(yùn)輸呈現(xiàn)出跨越式發(fā)展的同時(shí)，鋼軌傷損也逐漸增多，運(yùn)量增長(zhǎng)情況見圖1。

管內(nèi)無縫線路長(zhǎng)274 km，鋪設(shè)以來在無縫線路地段共發(fā)生鋼軌折斷27起。2006年發(fā)生2起，2007年發(fā)生7起，2008年發(fā)生10起，2009年發(fā)生8起，鋼軌折斷情況統(tǒng)計(jì)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(fā)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(fā)因素焊接質(zhì)量缺陷占8起、鋁熱焊焊劑質(zhì)量差引起的有4起。

2.2 鋼軌折斷地段及斷軌時(shí)間

1)發(fā)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(fā)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(fā)生在曲線上股，尤其是半徑≤600 m曲線更易發(fā)生鋼軌折斷。

圖1 運(yùn)量逐年增長(zhǎng)

2)發(fā)生在橋隧地段3起，道床板結(jié)地段6起，安裝防脹插板地點(diǎn)3起。

3)發(fā)生在1月—3月份10起、10月—12月份7起、其它時(shí)間段10起。

2.3 折斷原因分析

1)焊接質(zhì)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(shè)備、焊接材料、氣溫條件和操作工藝不當(dāng)導(dǎo)致在焊縫處產(chǎn)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(nèi)側(cè)表面產(chǎn)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(diǎn)的不合理及開行軸重25 t列車，導(dǎo)致輪軌接觸應(yīng)力大于鋼軌的剪切屈服強(qiáng)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(huán)作用下使裂紋不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致鋼軌剝離。在軌面呈黑斑并繼續(xù)往前延伸，一般剝離層深度約5 mm，在其延伸方向產(chǎn)生核傷。大準(zhǔn)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(fā)生和發(fā)展加快，導(dǎo)致在下一個(gè)探傷周期前發(fā)生鋼軌折斷。

表1 鋼軌折斷情況統(tǒng)計(jì)

2)依據(jù)折斷的時(shí)間分析。鋼軌折斷多發(fā)生在天氣升溫、降溫季節(jié)，且斷軌發(fā)生時(shí)晝夜溫差變化大，長(zhǎng)軌條受拉應(yīng)力和壓應(yīng)力反復(fù)作用，導(dǎo)致鋼軌在有缺陷點(diǎn)折斷。

3)既有設(shè)備與開行C80萬(wàn)t列車不匹配矛盾明顯突出。管內(nèi)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(jié)地段較多，自運(yùn)營(yíng)以來線路機(jī)械清篩未曾全線貫通，導(dǎo)致軌道彈性減弱。在運(yùn)量急劇增大的情況下，25 t軸重的 C80列車占運(yùn)行車輛80%以上的情況下，既有的J-2型預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕對(duì)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(dòng)載，加快了鋼軌傷損的發(fā)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(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，在鋼軌拉應(yīng)力及列車動(dòng)載的作用下導(dǎo)致鋼軌折斷。

3 斷軌防治措施

3.1 整治措施

1)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修，嚴(yán)格控制軌道幾何尺寸，對(duì)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(jìn)行重點(diǎn)整治;對(duì)道床翻白、板結(jié)地段進(jìn)行換填、清篩，回復(fù)道床彈性;在秋季及時(shí)組織人員對(duì)無縫線路高溫鎖定地段進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，調(diào)整緩沖區(qū)軌縫，復(fù)緊接頭、扣件螺栓，全面鎖定線路，確保無縫線路鎖定軌溫準(zhǔn)確、鋼軌應(yīng)力均勻;對(duì)小半徑曲線上股剝落掉塊嚴(yán)重的長(zhǎng)軌條及時(shí)進(jìn)行更換。

2)提高焊接質(zhì)量。焊軌前準(zhǔn)備充分，對(duì)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(cè)量，垂直和水平偏斜度不得大于1 mm。調(diào)整軌縫寬度應(yīng)按照焊劑生產(chǎn)廠家的工藝要求控制，同時(shí)應(yīng)測(cè)量軌溫，采用拉伸器拉伸鋼軌控制鎖定軌溫。鋼軌對(duì)正需用1 m直鋼尺測(cè)量，焊縫處鋼軌頂面為+1.5～+2.0 mm、鋼軌內(nèi)側(cè)作用邊為±0.3 mm。

嚴(yán)格控制焊接工藝流程：安裝前應(yīng)檢查砂模，確認(rèn)完好無損、無受潮方可使用，砂模中心應(yīng)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(jǐn)防受潮;嚴(yán)格控制預(yù)熱時(shí)間，根據(jù)使用的焊劑類型和鋼軌型號(hào)來決定預(yù)熱時(shí)間，在濕冷氣候條件下，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間;反應(yīng)澆鑄必須在預(yù)熱完成后30～60 s內(nèi)完成;拆模、推瘤嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求時(shí)間;熱打磨鋼軌軌頭頂面及兩側(cè)打磨至與既有鋼軌基本平齊，頂面焊縫應(yīng)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(cè)量，鋼軌作用邊不超過±0.3 mm、頂面不超過+mm。打磨時(shí)應(yīng)控制速度，不得過快過猛，避免造成鋼軌淬火或發(fā)藍(lán)。

3)加快既有 J-2型預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕的更換進(jìn)度，重點(diǎn)將小半徑曲線地段J-2型預(yù)應(yīng)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(duì)鋼軌進(jìn)行預(yù)防性和修理性打磨。預(yù)防性打磨釋放了鋼軌表面在加工過程中形成的殘余應(yīng)力，有助于延緩鋼軌?mèng)~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(jìn)一步發(fā)展，減緩了鋼軌?mèng)~鱗傷及剝離掉塊發(fā)展的速率。從而延緩因鋼軌?mèng)~鱗紋、剝離產(chǎn)生的核傷。

3.2 預(yù)防措施

1)加強(qiáng)鋼軌檢查

隨著萬(wàn)噸列車開行對(duì)數(shù)及鐵路運(yùn)量的逐年增加，鋼軌傷損率明顯增加，按照通過總重劃分區(qū)段，增加探傷密度和線路巡查任務(wù)。

加強(qiáng)鋼軌探傷檢測(cè)。在依據(jù)《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定(根據(jù)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(chǔ)上，進(jìn)一步加大鋼軌探傷檢測(cè)密度，加密到正線每15 d、到發(fā)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?jī)稍乱槐?，其余時(shí)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(shí)加強(qiáng)了安裝供電接地靴、防脹插板等薄弱地點(diǎn)的檢測(cè)，并列為日常的重點(diǎn)檢查、觀察地段。

加強(qiáng)鋼軌手工檢查。為了認(rèn)真做好鋼軌手工檢查工作，及時(shí)制訂了《鋼軌手工檢查辦法》，規(guī)定鋼軌手工檢查的方法、周期。通過“看、敲、照”等檢查方法，對(duì)鋼軌的軌頭、軌頭側(cè)面、下頦、軌腰及軌底全面細(xì)致地檢查。一是巡道工每日對(duì)承包責(zé)任公里范圍內(nèi)的200 m鋼軌，氣壓焊縫、鋁熱焊縫及探傷工區(qū)通知的觀察地段有重點(diǎn)地進(jìn)行檢查。二是探傷工在使用儀器探傷作業(yè)的同時(shí)，用檢查小錘敲擊鋼軌頂面。三是工區(qū)負(fù)責(zé)人每周組織人員，卸開鋁熱焊縫處臌包夾板進(jìn)行檢查。四是在每一名巡道工承包鋼軌、焊縫的同時(shí)，將氣壓焊縫、鋁熱焊縫二次承包給工區(qū)負(fù)責(zé)人，將檢查責(zé)任層層落實(shí)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(jìn)行設(shè)備巡檢。并根據(jù)發(fā)現(xiàn)鋼軌折斷時(shí)間，尤其是通過對(duì)軌道電路區(qū)段3起鋼軌折斷時(shí)間的分析，總結(jié)出鋼軌易在4∶00—6∶00發(fā)生折斷，在冬季及時(shí)調(diào)整巡道工巡查時(shí)間，由夏季的 6∶30—12∶30、13∶00—19∶00，調(diào)整為 6∶00—12∶00、14∶00—20∶00，并且規(guī)定巡道工出發(fā)檢查時(shí)，不做任何補(bǔ)修及日常檢查工作，重點(diǎn)查看有無折斷鋼軌等其他影響行車安全的故障。

3)嚴(yán)格管理考核

為從正反兩方面激勵(lì)巡檢人員的積極性，提高他們的責(zé)任心，重新修訂、補(bǔ)充了《防“三折”管理辦法》。上線巡檢、作業(yè)人員(含探傷工區(qū))凡在橋梁、隧道以及半徑≤600的曲線地段發(fā)現(xiàn)鋼軌折斷，在大準(zhǔn)鐵路公司獎(jiǎng)勵(lì)的基礎(chǔ)上(3 000元)，段加獎(jiǎng)1 000元。同時(shí)也對(duì)相關(guān)工區(qū)、區(qū)段管理人員和包點(diǎn)、包片干部進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。發(fā)生鋼軌折斷后(未發(fā)生事故的，下同)，根據(jù)鋼軌傷損痕跡和行車密度分析，凡是因巡道工未認(rèn)真巡查、漏檢造成鋼軌折斷的，對(duì)當(dāng)班巡道工罰款8 000元;當(dāng)日下午發(fā)生鋼軌折斷對(duì)上午班巡道工罰款4 000元，對(duì)前一天兩班巡道工，每班罰款3 000元;當(dāng)日上午發(fā)生鋼軌折斷，對(duì)前一天兩班巡道工，每班罰款3 000元。同時(shí)對(duì)相關(guān)管理人員對(duì)照獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)加倍處罰。發(fā)生鋼軌折斷后，經(jīng)分析屬責(zé)任漏檢的，對(duì)當(dāng)天鋼軌探傷執(zhí)機(jī)人員進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰。

4 結(jié)語(yǔ)

通過加強(qiáng)維修提高設(shè)備質(zhì)量，加大鋼軌巡檢力度，及時(shí)將傷損鋼軌更換下線，以及嚴(yán)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(fā)生一起鋼軌折斷故障，為列車安全運(yùn)輸提供了有力保證。為能及時(shí)發(fā)現(xiàn)軌道電路區(qū)段外折斷鋼軌，盡早投入、推廣鋼軌折斷報(bào)警裝置，加快雙線全自動(dòng)閉塞工程建設(shè)的實(shí)施，提高科學(xué)預(yù)控管理能力，從而實(shí)現(xiàn)科技保安全。

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

［2］馬國(guó)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(nèi)蒙古和林縣人，高級(jí)工程師。

(責(zé)任審編 王 紅)