摘要：在地铁运营的过程中，随着新线的陆续开通、客流的日益增加及线网的初步形成，钢轨的各种伤损将会逐渐显现。本文对钢轨常见的伤损进行了浅显的成因分析，并结合地铁线网运营的实际情况提出了对钢轨伤损的防治建议。
关键词：钢轨伤损；成因；防治措施
1 概述
目前在地铁运营线路中发现的主要钢轨伤损类型有裂纹、掉块、擦伤、锈蚀等，其中由钢轨裂纹引起的钢轨伤损占多数。随着运营时间的推移，钢轨在长期运营的过程中各种伤损不断增长，形成许多安全隐患，若不能及时进行维修处理，将会影响地铁正常运营秩序。
2 钢轨伤损成因分析
钢轨伤损是指钢轨在使用过程中产生的例如钢轨裂纹、钢轨磨耗等限制钢轨使用性能的伤损。钢轨伤损类型主要有钢轨裂纹、钢轨磨耗、钢轨擦伤、钢轨核伤、钢轨锈蚀等。
2.1 钢轨裂纹
钢轨裂纹是地铁运营中一种常见的钢轨伤损，也是出现得最多的钢轨伤损类型，随着运营时间的增加不可避免地产生。钢轨裂纹的产生主要是因为滚动接触疲劳。钢轨表面形成裂纹与钢轨本身的材质有缺陷、列车运营时间长，运行间隔短、小曲线半径及曲线圆顺度不良有关。
2.2 钢轨磨耗
通过对地铁钢轨磨耗数据进行统计分析发现，地铁钢轨普遍垂直磨耗较小，侧面磨耗主要发生在小半径曲线外股。钢轨磨耗的产生是由于在轮轨共同作用下钢轨表面出现压溃裂纹，裂纹经发展互相贯通后与钢轨表面产生剥离，由此出现了钢轨磨耗。钢轨磨耗主要包括垂直磨耗、侧面磨耗、波形磨耗3种类型。
2.3 钢轨擦伤
钢轨擦伤是发生在钢轨踏面的一种金属塑性变形和分离缺陷，对线路设备的维修养护非常不利，随着擦伤深度的增加，列车对轨道的冲击力成倍增长，加速了钢轨其他病害的出现。根据地铁钢轨伤损数据统计分析，钢轨擦伤的出现在站线前后较为集中，这是由于在站前站后列车启动及制动时，轮轨间的静摩擦力达到最大，车轮极易发生打滑空转造成钢轨擦伤。在小半径曲线上，钢轨擦伤与钢轨垂磨及侧磨交互影响，形成恶性循环，在加剧擦伤发展的同时还加剧了垂磨和侧磨的发展。
2.4 钢轨核伤
由于地铁的载重量较轻，在地铁运营过程中发生钢轨核伤的情况较少。钢轨核伤多数发生在钢轨轨头内，是由轨头裂纹发展成的横断面裂纹，危害性极大。钢轨出现核伤主要与钢轨本身的材质有关。
2.5 钢轨锈蚀
目前在地铁运营线路中发现的钢轨锈蚀普遍是由于隧道上部滴水造成的。钢轨锈蚀是钢轨表面与周围介质发生化学作用而遭到破坏的现象，使钢轨表面疏松，产生大量锈坑，导致截面有效面积减小，承载能力降低。同时铁锈还会影响轨道电路系统，导致信号故障。
3 钢轨伤损防治建议
3.1 建立钢轨伤损数据库
钢轨伤损的类型多种多样，成因也十分复杂，广泛的基础数据采集有助于钢轨伤损成因分析。应建立钢轨伤损台帐，详细记录发现的每一处钢轨伤损，并定期进行复查，跟踪伤损发展情况，及时更新伤损情况。其次，还应开展钢轨伤损大数据库建立，将钢轨伤损类型标注于线路图中，以便直观反映钢轨伤损易发点，便于后期进行分析。
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3.2 进行钢轨伤损分析
除了对钢轨伤损进行跟踪记录外，还应对典型钢轨伤损、异常钢轨伤损、发展过快的钢轨伤损进行分析，得出分析报告，以便找出钢轨伤损的根本原因，为后续提高维保效果，减少钢轨伤损发生提供理论依据。钢轨伤损分析应着重于以下几个方面：
（1）分析钢轨投入使用的年限。钢轨本身材质好坏是钢轨产生伤损非常重要的因素，因此对于伤损异常发展及发生典型伤损的钢轨，应调查其使用年限及生产厂商，分析比较各厂商铸造工艺的好坏，以作为公司后续采购备轨的考虑因素之一；
（2）分析该段线路线型条件。线路条件的不同使得列车与轮轨之间的接触情况发生变化，会对钢轨伤损的产生造成影响。对于频发钢轨伤损的位置，应该考虑该段线路的线路坡度、曲线半径、超高、轨底坡、是否是站台前后、是否位于道岔地段、是否存在渗漏水等因素综合分析，并得出不同的线路位置易产生的各类钢轨伤损类型，明确今后的重点探伤关注地段。
（3）分析伤损位置轨道几何尺寸。轨道几何尺寸若出现超限或平顺度不良，会加剧钢轨伤损的发展。
（4）对钢轨伤损发展速度及更换率进行统计分析，并以此建立钢轨伤损发展预测模型，作为钢轨疲劳伤损周期及换轨周期的依据。
3.3引进钢轨探伤车
目前地铁运营普遍采用人工操作钢轨探伤仪开展钢轨母材伤损检测工作，这种方式不仅效率低、巡检周期长、探伤准确度低，无法形成有系统性记录台帐，探伤结果无法实时监控。目前比较先进的钢轨探伤车系统有澳大利亚的RTI、俄罗斯的TVEMA等，为了减少购置成本、人才培养成本及设备养护成本，地铁运营单位可考虑将钢轨探伤车服务外包，提高资源利用率，提升钢轨探伤工作效率。
3.4钢轨预防性打磨
国内地铁新建线路在接管前普遍均未对全线钢轨进行预防性打磨，若对新铺设的钢轨进行预防性打磨，可以减缓曲线下股钢轨踏面压溃、剥离裂纹和浅层剥落掉块伤损的出现。对于运营期出现的钢轨擦伤、钢轨波磨等各类伤损应及时进行校正性打磨，消除表面的微细裂纹，防止钢轨表面的裂纹继续向内发展。
3.5合理调整线路
根据对钢轨伤损分析的结果，应对线路进行合理性的调整。对于曲线地段，可适当提高曲线无减振地段轨道普通扣件的弹性，降低其静刚度，达到减缓冲击力的作用。对于小半径曲线地段应通过统计数据科学地对轨底坡进行调整，在保证线路几何尺寸合格的前提下，轨距适当加宽，降低轮轨之间的冲角，以减轻侧磨和擦伤的发展。
3.6技术革新
地铁运营单位对于大多数的钢轨伤损的处理方式为监控使用，在地铁运营过程中，为提高维保质量，节约维保成本，可考虑开展钢轨电弧焊补技术、新型轨面摩擦调节剂、优化道岔区接头设置等技术措施。
4 总结
随着运营时间的增长及客流量的增大，钢轨伤损情况势必会越来越多的出现。地铁运营单位需要加强对钢轨伤损机理的研究，做好钢轨伤损统计及科学分析，并针对不同的钢轨伤损做出有效的养护处理措施，强化技术革新，保障运营行车安全。
参考文献：
1.郑建国，周剑华.地铁线路钢轨表面横向裂纹及掉块伤损原因分析.现代城市轨道交通，2018
2.张红梅.探讨钢轨探伤漏检误判的原因和解决办法.山西建筑.2018
3.刘丰收，李闯.我国高速铁路钢轨早期伤损研究.铁道建筑.2018
4.吴强.城市轨道交通钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生预测.上海工程技术大学学报.2017
论文作者:高文杰,周兴龙,袁芳,伍亮,万廷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
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