弓志浩

摘 要 由于运量的逐年递增和列车密度的骤增，钢轨不同程度出现了损伤，为了保证运营安全，降低维修工作量和节约维修成本，采取有针对性的预防措施。

关键词 钢轨；伤损；分析

中图分类号 U21 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）06-0036-02

大准铁路是单线Ⅰ级电气化铁路，正线全长265.142km，初期设计运输能力为1 500万吨，1990年7月开工建设，1993年8月铺架贯通，1997年6月临管运营。2002年运量达到1 546万吨。但是随着准格尔旗煤矿陆续大量开发，全国煤炭需求的快速增长，大准铁路成了大秦线在内蒙煤炭东运的重要运输延伸通道，从2002开始，每年运量以近520万吨速度递增。为提升大准铁路运能，确保营运安全，大准铁路开始了技术扩能改造，以及九苏木至二道河区段的复线建设。正线钢轨也从当初的43kg/m，逐渐更换到50kg/m、60kg/m，直到目前的75kg/m。

由于运量的逐年递增和列车密度的骤增，钢轨不同程度的出现了损伤，为了保证运营安全，降低维修工作量和节约维修成本，通过对大准线铁路历年的钢轨损伤情况统计数据进行分析，并提出整改意见。

1 钢轨伤损情况

1）通过历年统计数据分析，可看出核伤、掉块、裂纹是钢轨伤损的主要类型，这三类伤损之和占钢轨伤损的82.6%。正线伤损占伤损总数的83.4%，曲线伤损占正线的75.0%，曲线半径R≤800m钢轨占伤损的62.1%。

大准线历年通过总重与伤轨数量对比看，由于累计通过总重的不断增加，钢轨伤损也是不断增加。钢轨伤损数量2008年比2007年增加59根，2009年比2008年增加108根，2010年比2009年增加185根。2010年以后至2015年，九苏木至点岱沟双线的开通运营，由于单线变双线分流原因，钢轨伤损数量有所下降。

2）长轨条更换下时每条平均通过总重为391Mt，长轨条所在曲线半径大部分是800m及以下的小半径曲线，长轨更换原因主要是钢轨顶面磨耗严重、鱼鳞纹发展至掉块等病害。

3）大准全线自2006年全线换铺60kg/m以来，未进行过换轨地段统计有148.776km，大部分是直线地段和半径大于1 000m的曲线地段，平均每公里钢轨伤损2.46根。

4）断轨处线路平面条件，直线地段11处、曲线地段27处。曲线上股22处、下股5处，曲线半径R≤600m地段22处，占断轨总数的58%。冬季（11月至次年2月）发生20处，占断轨总数的53%。

2 钢轨伤损原因分析

1）2011年钢轨伤损数量与年累计通过总重成正比，呈逐年上升趋势，原因是通过总重以每年增加100Mt的量增长，钢轨在列车车轮的不断碾压下，出现各种病害，由轻伤逐渐发展到重伤，钢轨所能承受的通过总重是一定的，根据历年统计数据，大准线伤损钢轨的平均通过总重是545Mt/根，因此钢轨伤损也以每年100根的量增长。从2011年以后至今，钢轨伤损数量逐年下降，平均每年以100根的伤损数量下降，主要原因是九苏木至点岱沟双线的逐年分段开通，原来单线的通过总重，现在变为双线合计的通过总重，比如二龙间双线地段，2013年上行线通过总重为105Mt，下行线通过总重为27Mt，如果还是单线运行，则钢轨承受的通过总重应为132Mt。因此，在双线运行地段相比原来的单线运行，钢轨伤损会出现下降趋势。另一个原因是列车运行分开上下行后列车车轮只从一个方向对钢轨进行碾压，与钢轨承受从两个方向进行碾压的力相比，钢轨出现伤损的周期明显延长。

2）实际运营中曲线上车轮与钢轨接触不合理。曲线不圆顺，超高设置不合理，曲线头尾点位置偏移，导致车轮踏面与轨面接触不良，造成钢轨顶面光带宽窄不一，磨耗不均匀等病害。

3）踏面接触疲劳鱼鳞裂纹伤损。轨头踏面在轮轨接触应力作用下形成鱼鳞裂纹。在进一步疲劳扩展过程中鱼鳞裂纹发生剥离掉块，由轻伤逐渐发展成掉块重伤。

4）钢轨螺栓孔裂纹。轮轨高频冲击力、钢轨振动加速度是螺栓孔产生裂纹的因素。轨道存在的激扰（大轨缝、低接头、错牙、剥落掉块）是加大高频冲击力、振动加速度的主要原因；同时道床弹性差、轨下垫板刚度大也可加大冲击力。钢轨螺栓孔打眼后，作业人员未对螺栓孔进行倒角，螺栓孔边角毛刺应力集中也会产生裂纹。

5）新钢轨踏面的脱碳层较深，铺设新钢轨后未对轨头踏面的脱碳层进行预防性打磨，促进了剥离裂纹的萌生和扩展。

6）线路参数对钢轨伤损的影响。曲线超高、轨距、轨底坡、正矢的不合理设置，影响了车轮导向力、轮轨冲击角的大小，加快了钢轨伤损的发展。

3 减少钢轨伤损采取的措施

1）可以大量用新材料。在小半径曲线改用PG4钢轨，这种钢轨比较耐磨且抗压溃和抗塑性变形也效果较好，可以延缓剥离裂纹的产生。

2）加强曲线养护。改善小半径曲线平顺性（将线路中心拨至原设计）、调整线路外轨超高量和轨距（减少15%的曲线超高量、轨距控制在0～-2mm、曲线下股轨底坡调成1/20）减少轮对对轨道冲击、增强轨道弹性（清筛道床、采用热塑性弹性体新垫板）。

3）有计划地安排大型钢轨打磨车打磨正线钢轨。对新铺设的钢轨进行预防性打磨，消除脱碳层，可以减缓曲线钢轨踏面压溃、剥离裂纹和浅层状剥离掉块伤损。钢轨打磨车对已产生剥离裂纹的钢轨进行几遍打磨，较好地阻止裂纹向深度方向扩展，对延缓剥离裂纹伤损的产生和发展也有效果。还可利用小型道岔打磨机对道岔辙岔心、尖轨、基本轨和道岔前后的连接短轨进行修理性打磨，可有效防止钢轨发生裂纹、掉块等伤损，以延缓钢轨使用寿命。

4）加强钢轨检查。对小半径曲线、铝热焊接头、小型气压焊接头、道岔尖轨、辙岔等线路薄弱地段加强检查，发现轻伤钢轨时应做好标记，查找原因，加强养护，以延缓钢轨使用寿命。

5）提高焊轨质量。一方面提高焊接人员技术，加强人员的培训。另一方面严格按照焊轨技术流程焊轨，焊接钢轨焊轨前必须准备充分，钢轨的表面清理彻底、色泽均匀呈现钢轨原本色；对钢轨开裂、掉块、压塌等伤损轨头必须切除；轨端必须平整、垂直，无偏斜。线路上有条件的尽量用移动式闪光焊轨机焊轨，对于临时断轨的用铝热焊，焊接时，安装设备前应检查砂模，符合条件方能使用；严格按照标准流程作业。根据使用的焊剂类型和钢轨型号来严格控制预热时间以及现场气候条件，应适当延长预热时间；按照工艺要求时间拆模；热打磨钢轨轨头顶面及两侧打磨至与既有鋼轨基本平齐，冷打磨平顺度钢轨作用边不超过±0.3mm、顶面不超过+0.3/-0mm。顶面焊缝应高于钢轨面0.8mm～1.0mm，防止冷却后造成焊缝低塌；通过对钢轨伤损原因的详尽分析，并采取有针对性的预防和减少伤损的具体措施，不仅降低了维修成本，延长钢轨使用寿命，而且保障了营运安全。