鋼軌斷裂原因分析及防治措施

1、鋼軌斷裂原因分析及防治措施摘 要：通過對鋼軌斷裂原因及其規(guī)律進(jìn)行分析，提出針對性的預(yù)防措施，并對發(fā)生鋼軌斷裂后的緊急處理措施進(jìn)行探討。發(fā)生斷軌后的緊急處理方法。1 鋼軌斷裂原因分析1 1 鋼軌材質(zhì)方面存在先天不足鋼軌先天性的質(zhì)量缺陷，是導(dǎo)致鋼軌斷裂的主要原因。2002年 1 月， 長圖線 DK152+573 處和長圖線DK317+450 處發(fā)生兩次線路右側(cè)長軌折斷，引起兩起斷軌事故的主要原因是鋼軌內(nèi)部存在暗核。由于兩處暗核的徑長分別為2. 5、1. 8mm,且均存在于鋼軌的底部，又是目前鋼軌探傷設(shè)備很難探測到的核傷粒徑（既有探傷設(shè)備所能探測到的最小核傷粒徑為3mm）,再加上管內(nèi)持續(xù)低溫且溫差大

2、，鋼軌內(nèi)應(yīng)力增大，導(dǎo)致斷軌事故發(fā)生。鋼軌材質(zhì)上的某些缺陷，如暗核、細(xì)小裂紋、空隙或雜質(zhì)等，經(jīng)過車輪重復(fù)荷載作用，逐步發(fā)展成一個疲勞源，并不斷向軌頭內(nèi)部擴(kuò)展，使鋼軌的有效截面很快削弱，以至最后發(fā)生斷軌。1 2 現(xiàn)場軌縫的焊接強(qiáng)度低我國無縫線路鋼軌現(xiàn)場施工焊接一般采用小型移動氣壓焊和鋁熱焊。鋁熱焊焊接方法因其具有設(shè)備簡單、焊接作業(yè)效率高、操作簡便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。但 由于各工序間相互影響程度密切，特別是在低溫環(huán)境下焊接鋼軌時，使得焊接接頭的質(zhì)量難以控制。鋼軌焊接接頭的質(zhì)量優(yōu)劣，直接影響著無縫線路的安全。據(jù)統(tǒng)計， 由于鋼軌焊縫斷裂而造成斷軌事故的，占斷軌總數(shù)的80以上。大部分有缺陷的鋼軌焊縫其強(qiáng)度

3、不能承受降溫所產(chǎn)生的溫度拉力，在冬季鋼軌內(nèi)部強(qiáng)大的溫度拉力作用下焊縫被拉開。特別是鋁熱焊縫，質(zhì)量受操作工藝優(yōu)劣影響較大，難免發(fā)生斷軌事故。1 3 養(yǎng)護(hù)維修上的原因2002年 3月， 長圖線威虎嶺站1 號道岔轍叉后右直股鋼軌折斷。所斷鋼軌為鞍鋼1988 年產(chǎn)，于1996 年道岔大修時鋪設(shè)，屬自制軌，軌孔加工時存在誤差。由于線路養(yǎng)護(hù)維修質(zhì)量低，有空吊板，導(dǎo)致岔后鋼軌集中受力，發(fā)生斷裂。2002 年 l1 月，長圖線 DK187+ 646 處，右股鋼軌發(fā)生斷裂。該股鋼軌10 月份曾使用 K286 焊條進(jìn)行焊補(bǔ)。此次造成鋼軌折斷的直接原因就是焊補(bǔ)作業(yè)不按照規(guī)定進(jìn)行預(yù)熱，致使鋼軌內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，發(fā)生鋼

4、軌斷裂。由上述斷軌事故可以看出，日常的養(yǎng)護(hù)維修非常重要。線路養(yǎng)護(hù)不良，如軌面不平順、道床和路基出現(xiàn)病害、連結(jié)零件不密貼等，都會嚴(yán)重地影響鋼軌的使用壽命。再者作業(yè)時不按規(guī)定的尺寸、步驟進(jìn)行，違章作業(yè)，也會引起不良后果。因此，提高工作質(zhì)量，精心養(yǎng)護(hù)好線路，這是防止斷軌的重要環(huán)節(jié)。2 鋼軌斷裂發(fā)生的特征及規(guī)律2 1 常發(fā)生斷軌的地段線路不平順處，斷軌發(fā)生的頻率大。斷軌地段的分布特點(diǎn)：曲線地段比直線地段斷軌次數(shù)多； 坡道上比平坡地段斷軌多；制動地段比其他地段斷軌多；無縫線路固定區(qū)斷軌多；道岔基本軌比導(dǎo)曲軌斷軌多；岔后夾直線的斷軌是直向多，側(cè)向少。2 2 常發(fā)生斷軌的部位斷軌多發(fā)生在焊縫及其附近，鋼軌小

5、腰處，曲線上股，橋梁和道 口兩頭部位。就同一鋼軌斷面而言，斷軌多發(fā)生在軌頭、軌顎和軌腰部位。3 3 常發(fā)生斷軌的時間斷軌多發(fā)生在冬春兩季，一般在每年的11 月下旬至次年的3月上旬。寒冷地區(qū)斷軌較普通地區(qū)嚴(yán)重。而且多發(fā)生在一晝夜中氣溫最低的0 時至 4 時。3 發(fā)生鋼軌斷裂后緊急處理措施3 1 及時發(fā)現(xiàn)斷軌發(fā)揮 “五道防線”作用，開展全員防斷。主要發(fā)揮專業(yè)探傷隊(duì)伍的主力作用，手工檢查隊(duì)伍的補(bǔ)充作用，層層落實(shí)鋼軌檢查責(zé)任制，以便能在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)斷軌。3 2 發(fā)現(xiàn)斷軌后會處理3 2 1 斷軌處理原則最主要的是發(fā)現(xiàn)斷軌后必須嚴(yán)格執(zhí)行一防護(hù)、二加固、三放行的作業(yè)程序。在攔停列車作業(yè)時，區(qū)間力爭在30m

6、in 內(nèi)，站內(nèi)力爭在 60min 內(nèi)加固完畢，并隨即放行列車。3 2 2 斷軌處理方法(1)普通線路應(yīng)按 鐵路工務(wù)安全規(guī)則第2 2 11 條的規(guī)定設(shè)置停 車信號防護(hù)。斷縫在夾板范圍內(nèi)，緊固接頭夾板螺栓和斷縫兩側(cè)扣件，限速5km h 放行列車。斷縫在夾板范圍以外，用夾板、急救器或夾板、螺栓進(jìn)行 加固。當(dāng)斷縫小于30mm時，限速15km/h放行列車；30 50mm, 限速5km/h放行列車；50 150mm,必須插入短軌頭，并在斷 縫下墊枕木頭后，限速5km h 放行列車。更換鋼軌時，應(yīng)按 鐵路工務(wù)安全規(guī)則第2. 2. 2條辦理，更換前要擰緊兩端各50m 范圍內(nèi)扣件，首次放行列車限速25km h。

7、(2)無縫線路(包括焊頭)應(yīng)按 鐵路工務(wù)安全規(guī)則第2 2 11 條的規(guī)定設(shè)置停車信號防護(hù)。在斷縫處上好鼓包夾板和急救器加固，限速 5 km/h放行列車。隨即，在斷縫兩端各50m 范圍內(nèi)擰緊扣件。如斷縫小于30mm,限速可提高至15km/h;斷縫在50 150mm,必須插入短軌頭，并在斷縫下墊枕木頭，限速5km h 放行列車。已上鼓包夾板的焊縫斷裂后，如斷縫小于 30mm,可緊固接頭夾板螺栓，限速15km h 放行列車。鋸掉斷縫前后各一段鋼軌，插入不短于 6m的短軌，上好夾板和擰緊螺栓，首次放行列車限速 25km/h,以后恢復(fù)正常。在接近并低于實(shí)際鎖定軌溫時，插入不短于6 m的焊接短軌，進(jìn)行焊接

8、。若斷縫具備原位焊復(fù)的條件時，可采用原位焊復(fù)法進(jìn)行焊接修復(fù)。3 3 新型彈性扣件的應(yīng)用由于重軌剛度和重枕剛度相結(jié)合將使軌道剛度增大，過大的軌道剛度又會惡化輪軌動力相互作用關(guān)系。只要車輪踏面或軌道上有微小的不圓順或不平順，都會引起動力作用的增長，這些動力又隨行車速度的提高而急劇增長。此外，過大的軌道剛度還會引起波磨軌的生成與擴(kuò)展。因此，設(shè)法降低重軌、重枕軌道剛度是十分必要的。用新型系列m型枕取代木枕和 H型枕，明顯增大了曲線軌道的穩(wěn)定性，軌道承載能力提高37，減小了軌枕加速度和道床加速度，有效地抑制了道床殘變，積累速率，大大減輕了養(yǎng)護(hù)維修工作量及其費(fèi)用。為達(dá)此目的，成都鐵路局研發(fā)并使用了新型彈條

9、扣件。其主要特征：一是采用了與m型系列軌枕配套的厚 14mm、靜剛度6070MN m 的納米復(fù)合橡膠墊板；二是采用了與新型膠墊配套的60Si2CrA材質(zhì)的加強(qiáng)加型彈條扣壓件，提高了彈條強(qiáng)度，有效控制了扣壓力衰減，增加了軌道彈性；三是采用了在承力面增設(shè)L形、C形鋼片的加強(qiáng)m型絕緣軌距塊，有效地解決了既有m型絕緣軌距塊在山區(qū)鐵路曲線軌道使用中抗壓、抗彎、抗剪強(qiáng)度不足 的缺陷。鋪設(shè)實(shí)踐表明，效果明顯。4 4 工務(wù)新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品的應(yīng)用(1)為解決橋上軌道道床厚度不足，剛度較大，道碴粉化嚴(yán)重，病害突出的問題，采用加厚軌下膠墊的減振型調(diào)高扣件，有效地提高了軌道彈性，減緩了列車的沖擊作用。今后如能在

10、橋上有碴軌道發(fā)展彈性軌枕將是又一重大技術(shù)舉措。(2)為防止列車在小半徑曲線上發(fā)生懸浮脫軌事故及減緩曲線外軌側(cè)磨，在3000 多個小半徑曲線緩圓點(diǎn)或圓緩點(diǎn)前后下股軌道內(nèi)側(cè)安裝了防脫、防磨護(hù)輪軌裝置，取得了良好效果。(3)為解決山區(qū)鐵路混凝土枕及岔枕中螺旋道釘普遍銹蝕嚴(yán)重、 壽命縮短的問題，成功地開發(fā)并采用了多元共滲防銹新技術(shù)，以取代傳統(tǒng)的防腐處理方法，提高了螺栓的抗蝕性能和使用壽命，現(xiàn)已在全路推廣應(yīng)用。4 結(jié)語為適應(yīng)我國鐵路既有線提速戰(zhàn)略工程，全面提升山區(qū)鐵路工務(wù)設(shè)備技術(shù)裝備水平勢在必行，根據(jù)成都鐵路局的做法和經(jīng)驗(yàn)，在曲線軌道結(jié)構(gòu)綜合強(qiáng)化方面，采用新理論、新技術(shù)、新材料、新設(shè)備是以提高運(yùn)輸效率、保證行車安全和旅客乘坐舒適為基礎(chǔ)，并以其經(jīng)濟(jì)效益的大小來評價其合理性和決定其發(fā)展規(guī)模和速度。因此，軌道