城市軌道交通鋼軌傷損原因及維護(hù)管理對策

摘 要：近年來，隨著我國城市軌道交通建設(shè)的逐年增多，乘客對于城市軌道交通乘坐體驗(yàn)的要求也逐步發(fā)生了變化。雖然地鐵為人們提供了便捷快速的出行方式和出行的便利與空間，但是地鐵的運(yùn)營期維護(hù)給運(yùn)營質(zhì)量帶來了一系列問題。因此，本文的內(nèi)容主要是反映近年來我國地鐵系統(tǒng)運(yùn)營期軌道傷損原因的一些重要研究內(nèi)容，分析或探討地鐵軌道工程后續(xù)運(yùn)營過程維護(hù)時(shí)段內(nèi)可能出現(xiàn)的一些具體城市建設(shè)質(zhì)量問題的原因，分析并提出了主要的故障檢測和技術(shù)措施，探討對應(yīng)的維護(hù)管理對策，為地鐵單位相關(guān)領(lǐng)域的行業(yè)人員開展研究活動(dòng)提供重要參考。

關(guān)鍵詞：地鐵軌道 軌道傷損 維護(hù)管理對策

0 引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平顯著提升，社會(huì)群體交通出行更為頻繁，對于城市軌道交通的需求也明顯提升。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年12月，我國內(nèi)地累積有45個(gè)城市陸續(xù)開通城市軌道交通運(yùn)營線路7978.19公里，其中運(yùn)營線路中地鐵線路占比將近80%。隨著軌道交通運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，運(yùn)營規(guī)模不斷加大，客運(yùn)量迅猛上升，列車的頻繁運(yùn)行和使用，軌道和設(shè)施會(huì)逐漸磨損和老化，地鐵鋼軌傷損問題日益凸顯，可能出現(xiàn)裂縫、斷軌、接觸網(wǎng)故障等情況，因此需要及時(shí)的檢修和維護(hù)，以確保軌道交通系統(tǒng)的安全和可靠運(yùn)營?？梢?，為了滿足城市軌道交通規(guī)?；?、持久化發(fā)展需求，科學(xué)準(zhǔn)確分析地鐵鋼軌傷損演變過程，系統(tǒng)分析產(chǎn)生傷損的主要原因，并提出科學(xué)維護(hù)策略具有重要意義。

1 地鐵軌道工程施工內(nèi)容

中國是一個(gè)人口密集、集中的相對富裕地區(qū)。根據(jù)《關(guān)于近年來中國交通城市建設(shè)發(fā)展和現(xiàn)狀的報(bào)告》的總體分析指出，交通和管理部門的建設(shè)面臨著巨大的政治壓力。隨著國際客流密度的持續(xù)快速增長，現(xiàn)代客運(yùn)城市的長遠(yuǎn)發(fā)展必將受到嚴(yán)重阻礙。為了有效改善我國主要城市的交通狀況，緩解交通壓力，與地下鐵路技術(shù)相關(guān)的各種技術(shù)建設(shè)規(guī)則逐步融入我國現(xiàn)代工業(yè)城市的建設(shè)過程，這也在一定程度上促進(jìn)了國內(nèi)地下鐵路網(wǎng)的健康、順利、有序建設(shè)。在地鐵線路的建設(shè)和發(fā)展過程中，需要建造一套標(biāo)準(zhǔn)化、安全可靠的地鐵線路，才可以確保行駛中的列車系統(tǒng)具有較強(qiáng)的軌道抗沖擊可操作性，最終實(shí)現(xiàn)軌道快速安全運(yùn)行的最佳條件，延長服務(wù)時(shí)間的目的，因此軌道工程施工方案的合理質(zhì)量將直接影響人們的鐵路安全和未來的交通出行。

2 地鐵鋼軌傷損主要類型

鋼軌傷損是指城市軌道交通系統(tǒng)中軌道設(shè)施出現(xiàn)的損壞、磨損或老化等問題。由于列車的頻繁運(yùn)行和重載荷的作用，軌道和相關(guān)設(shè)施會(huì)經(jīng)歷不同程度的磨損和損壞，加之鋼軌本身材質(zhì)的問題，會(huì)形成一系列表面或內(nèi)部傷損，進(jìn)而影響軌道交通系統(tǒng)的安全性、運(yùn)營效率和乘客舒適度。

軌道傷損的主要類型包括：

①鋼軌磨耗：長期列車行駛和制動(dòng)會(huì)導(dǎo)致鋼軌工作邊頂面和側(cè)面產(chǎn)生磨耗，包含鋼軌垂直磨耗和鋼軌側(cè)面磨耗。這種磨耗常見于軌道線路曲線地段，可能會(huì)導(dǎo)致軌道高度減小、軌距變寬，從而影響列車的平穩(wěn)行駛。

②銹蝕：環(huán)境因素（如地下水、地表水、化學(xué)物質(zhì)、區(qū)間內(nèi)較高濕度等）和大氣污染會(huì)引起軌道表面的銹o4DxnQPgP70UGZJLyevTpYXF0g7AZf6qX91dl2vcAbQ=蝕。銹蝕可能導(dǎo)致軌道表面粗糙，減少列車與軌道之間的摩擦力，影響牽引和制動(dòng)效果。

③軌面擦傷：列車車輪對摩擦造成的局部較大磨耗，往往呈點(diǎn)狀分布。

④裂紋：由于列車車輪輪對的沖擊、摩擦或鋼軌本身含有雜質(zhì)造成的鋼軌各部位的開裂。常見于列車沖擊較大部位，如鋼軌接頭、道岔轍叉心、軌道不均勻沉降地段、小半徑曲線地段等。

⑤核傷：由于鋼軌材質(zhì)引起，即內(nèi)部夾灰鋼軌，在列車的不斷碾壓作用下，造成雜質(zhì)部分和鋼軌母材剝離。

⑥剝落掉塊：鋼軌裂紋或核傷，在列車輪對沖擊下繼續(xù)發(fā)展，形成的鋼軌表面剝落掉塊，銹蝕嚴(yán)重地段的鋼軌也會(huì)形成剝落掉塊。

⑦鋼軌折斷：由于嚴(yán)重銹蝕、裂紋、核傷、剝落掉塊等疲勞傷損的鋼軌在列車車輪輪對的沖擊力和外界溫度等多重因素的影響下造成的鋼軌斷裂。軌道斷裂會(huì)導(dǎo)致列車行駛中斷，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)事故。

⑧道床沉降：軌道基礎(chǔ)的松動(dòng)或不穩(wěn)定可能導(dǎo)致軌道沉降。軌道沉降會(huì)使軌道高度不均勻，引起列車運(yùn)行時(shí)的顛簸和不穩(wěn)定，增加噪音和振動(dòng)。

鋼軌傷損對城市軌道交通系統(tǒng)的影響是多方面的，包括列車運(yùn)行的平穩(wěn)性、乘客的舒適度、列車運(yùn)行速度和安全性等。因此，對鋼軌傷損的監(jiān)測、檢修和維護(hù)是城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營管理的重要任務(wù)之一，旨在確保系統(tǒng)的安全、可靠和高效運(yùn)行。

3 地鐵建設(shè)過程中傷損原因及維護(hù)管理對策

3.1 地鐵過軌管線問題

在城市地鐵的建設(shè)和運(yùn)營過程中，地鐵建設(shè)項(xiàng)目將出現(xiàn)以下兩個(gè)主要問題：首先，管道穿越鐵路容易被預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋網(wǎng)堵塞，不能及時(shí)正確使用，在城市地下空間到城市的軌道工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。二是未及時(shí)嚴(yán)格按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定確定合理的穿越管線布置尺寸或安裝間距。

為了解決上述兩個(gè)問題，我們需要通過快速施工，更有效地進(jìn)行技術(shù)交流，與施工現(xiàn)場的管道工程技術(shù)人員以及施工單位和業(yè)主進(jìn)行溝通。還應(yīng)首先確定施工現(xiàn)場的位置范圍和現(xiàn)場敷設(shè)的管道，并使用適當(dāng)?shù)墓こ滩牧线M(jìn)行管道施工，建議在具體工程實(shí)施過程中，在雙方現(xiàn)場技術(shù)交底和確認(rèn)快速施工后，在管道現(xiàn)場施工和敷設(shè)時(shí)，宜采用交叉敷設(shè)或涂漆的噴涂安裝方式，并在建筑墻體地面的管道上涂裝各種施工標(biāo)志。主要功能是明確穿越鋼軌管道上安裝的各種裝飾材料的種類、數(shù)量及安裝位置范圍，并在施工前進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)。避免施工人員在現(xiàn)場施工或鋪設(shè)地面管道時(shí)，由于施工人員的臨時(shí)疏忽，造成與現(xiàn)場施工、維護(hù)人員溝通不及時(shí)、埋地管道位置錯(cuò)誤等小技術(shù)問題[1]。

3.2 伸縮縫模板

一般來說，在城市軌道交通建設(shè)或改造工程的安裝和實(shí)施過程中，伸縮縫模板變形始終存在質(zhì)量問題，主要體現(xiàn)在以下兩大質(zhì)量問題：①伸縮縫模板一般采用半剛性固定，在碾壓安裝或混凝土建筑施工過程中，由于沖擊振動(dòng)和外力作用、自重等因素，可能導(dǎo)致伸縮縫模板嚴(yán)重變形。②在混凝土凝固、收縮和膨脹的全過程中，以及混凝土膨脹與收縮膨脹和混凝土變形的相互作用過程中，都會(huì)突然產(chǎn)生裂縫。裂紋有時(shí)可分為真裂紋和假裂紋，或由膨脹裂紋或斜裂紋引起的裂紋突然出現(xiàn)[2]。

3.3 軌枕

在地鐵軌道工程從施工階段到運(yùn)營階段的特殊施工過程中，有時(shí)更容易出現(xiàn)各種特殊的施工條件，如軌道與混凝土結(jié)構(gòu)的不對稱、澆筑后的正方形和傾斜等。主要問題是以下三個(gè)容易發(fā)生的嚴(yán)重質(zhì)量問題：①對地鐵整體軌道床架系統(tǒng)的整體外觀效果可能造成了嚴(yán)重地影響。②如果長軌枕發(fā)生變形，軌距精度將明顯偏離，這將對地鐵軌道的橫向抗拉強(qiáng)度和橫向?qū)щ娦援a(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致扣件的正常有效使用壽命顯著縮短。③鋼軌短軌枕表面和長軌枕表面的曲線呈現(xiàn)不對稱或坡度的恒定變化，使得鋼軌坡底高度不能快速準(zhǔn)確地滿足設(shè)計(jì)精度要求，從而使鋼軌輪軌表面與鋼軌表面之間的機(jī)械摩擦力大大增加，增大鋼軌損耗。

為解決上述問題，在現(xiàn)場預(yù)鋪或現(xiàn)場拼裝、加工軌枕后，在現(xiàn)場準(zhǔn)備和工作過程中，應(yīng)及時(shí)對軌枕正方形找正性能問題和正確安裝位置問題進(jìn)行檢查、驗(yàn)證、確認(rèn)和現(xiàn)場處理。在現(xiàn)場路面砼基礎(chǔ)澆筑安裝正式開工前，應(yīng)及時(shí)組織專業(yè)檢驗(yàn)評(píng)定人員進(jìn)行現(xiàn)場軌枕安裝檢查，并填寫現(xiàn)場檢查表，認(rèn)真按要求進(jìn)行現(xiàn)場檢查。針對短軌枕可能承受的高高度、高起伏等特殊應(yīng)力條件，可根據(jù)新的要求，選取相應(yīng)的軌道底坡試驗(yàn)分析設(shè)備參數(shù)，定期進(jìn)行安全檢查、處理和設(shè)計(jì)調(diào)整。安全技術(shù)管理數(shù)據(jù)記錄的管理及后續(xù)的維護(hù)和處理應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行。當(dāng)特別需要進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整或軌枕設(shè)計(jì)處理時(shí)，應(yīng)盡可能準(zhǔn)確、及時(shí)地進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整軌底坡。采用先粗后精的作業(yè)方式。只有在重復(fù)檢查和重復(fù)檢查以及驗(yàn)證和確認(rèn)符合要求后，才允許放置[3]。

4 地鐵軌道工程維護(hù)管理策略

4.1 定期檢查和維護(hù)

定期進(jìn)行軌道、設(shè)備和設(shè)施的檢查和維護(hù)是保持地鐵系統(tǒng)運(yùn)行良好狀態(tài)的關(guān)鍵。包括鋼軌表面的磨損、腐蝕、裂縫等方面的檢查、修復(fù)、設(shè)備的保養(yǎng)和維修等。定期檢查和維護(hù)計(jì)劃應(yīng)制定合理的時(shí)間表和標(biāo)準(zhǔn)，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)潛在問題，以防止進(jìn)一步惡化。此外，除了定期檢查和維護(hù)，采取預(yù)防性維護(hù)措施是減少突發(fā)故障和延長設(shè)備壽命的重要策略。這包括定期更換易損部件、進(jìn)行防腐蝕處理、控制水滲透等。預(yù)防性維護(hù)可以減少突發(fā)故障的發(fā)生，提高地鐵系統(tǒng)的可靠性。

4.2 加強(qiáng)對工作人員的培訓(xùn)和指導(dǎo)

加強(qiáng)對地鐵軌道工程運(yùn)營期工作人員的培訓(xùn)和指導(dǎo)是維護(hù)管理策略的重要組成部分。培訓(xùn)和指導(dǎo)旨在提升工作人員的技能水平、增強(qiáng)其專業(yè)知識(shí)和操作能力，以更好地應(yīng)對地鐵軌道工程的維護(hù)需求。以下是一些培訓(xùn)和指導(dǎo)方面的關(guān)鍵要點(diǎn)：

①崗位培訓(xùn)：根據(jù)檢修人員的具體崗位職責(zé)和任務(wù)，進(jìn)行相關(guān)的崗位培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋相關(guān)技術(shù)知識(shí)、操作流程、應(yīng)急處理和安全規(guī)范等，根據(jù)檢修工崗位級(jí)別的不同設(shè)置差異化的培訓(xùn)內(nèi)容，如上崗證及初級(jí)檢修工以規(guī)程規(guī)定的檢修內(nèi)容、方法、頻次、傷損判斷標(biāo)準(zhǔn)及公司的故障類型、故障修復(fù)時(shí)間、不同作業(yè)審批要求等為主。

②安全培訓(xùn)：檢修人員需要接受關(guān)于安全操作、應(yīng)急處理、事故預(yù)防和自我保護(hù)等方面的培訓(xùn)。他們應(yīng)了解安全規(guī)章制度、緊急疏散程序、火災(zāi)和救援知識(shí)等，以保障乘客和員工的安全。

③技術(shù)培訓(xùn)：檢修人員需要了解地鐵軌道工程系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，包括信號(hào)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。培訓(xùn)內(nèi)容可以涵蓋系統(tǒng)的原理、工作原理等。技術(shù)培訓(xùn)可以提高工作人員對設(shè)備和系統(tǒng)的理解和操作能力。

④實(shí)操培訓(xùn)：通過實(shí)際操作演練，工作人員可以熟悉設(shè)備和工具的使用，掌握正確的操作方法和流程。實(shí)操培訓(xùn)可以提高工作人員的操作技能和應(yīng)對突發(fā)情況的能力[4]。初期可以工器具、備品備件、耗材的領(lǐng)取、使用、維護(hù)為主。

通過加強(qiáng)對地鐵軌道工程運(yùn)營期工作人員的培訓(xùn)和指導(dǎo)，可以提高他們的工作效率、操作安全性和問題解決能力，從而有效地維護(hù)和管理地鐵軌道工程系統(tǒng)。這將對地鐵系統(tǒng)的安全運(yùn)營和乘客的舒適體驗(yàn)產(chǎn)生積極的影響。

4.3 使用新技術(shù)、新工具、新材料

如建設(shè)過程中，鋼筋砼墊塊可在模板安裝前分別設(shè)置，預(yù)留鋼筋安裝前，每一墊塊應(yīng)標(biāo)明一定寬度的鋼筋尺寸和鋼筋編號(hào)，以便有效控制預(yù)留鋼筋之間的安全距離。同時(shí)，每個(gè)鋼筋砼條形模板上可單獨(dú)設(shè)置預(yù)留鋼筋安裝號(hào)孔號(hào)，有效解決了預(yù)留鋼筋距離控制難、道床鋼筋密實(shí)的復(fù)雜問題[5]。同時(shí)，引入新的技術(shù)和材料可以改善軌道的耐磨性和耐腐蝕性。例如，采用高強(qiáng)度鋼軌、抗腐蝕涂層等，以延長軌道的使用壽命。此外，對于運(yùn)營期維護(hù)還可采用先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)和系統(tǒng)，定時(shí)監(jiān)測地鐵軌道、設(shè)備和列車的狀態(tài)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行診斷。例如軌道智能巡檢系統(tǒng)，基于非接觸式檢查測量理念，以數(shù)字高清成像、視覺測量、圖像處理、模式識(shí)別等技術(shù)，對軌道圖像信息進(jìn)行采集、分析和處理，通過監(jiān)測時(shí)實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線路軌道設(shè)施（鋼軌表面、扣件、彈條、軌道板表面、信號(hào)裝置、道口、道岔、護(hù)軌區(qū)域、排水溝、道床表面和軌枕等）的高清連續(xù)成像，通過與預(yù)設(shè)模型的對比及時(shí)發(fā)現(xiàn)扣件缺失、異物侵限、道床損傷等問題。。

5 結(jié)論

總之，在我國軌道交通的快速發(fā)展和全面建設(shè)過程中，地鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)取得了明顯的歷史性進(jìn)展，引起了國內(nèi)外社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。城市軌道為高密度、大運(yùn)量的交通系統(tǒng)，一旦運(yùn)營期維護(hù)管理不當(dāng)，發(fā)生差錯(cuò)，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此，在城市地鐵工程建設(shè)項(xiàng)目管理實(shí)施過程中，應(yīng)重視提高對施工質(zhì)量控制和質(zhì)量管理的認(rèn)識(shí)和監(jiān)督程度，并對軌道交通建設(shè)項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的相關(guān)問題逐一進(jìn)行深入研究，并系統(tǒng)探究軌道傷損的基本規(guī)律，做好地鐵軌道的運(yùn)營期維護(hù)管理工作，才能保證地鐵軌道的安全、可靠運(yùn)行，為現(xiàn)代化城市的發(fā)展保駕護(hù)航。

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