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提高鋼軌防斷控制能力的研究

2015-03-28 08:55韓清強(qiáng)上海鐵路局阜陽工務(wù)段
上海鐵道增刊 2015年3期
關(guān)鍵詞:軌底轍叉傷損

韓清強(qiáng) 上海鐵路局阜陽工務(wù)段

提高鋼軌防斷控制能力的研究

韓清強(qiáng) 上海鐵路局阜陽工務(wù)段

針對鋼軌防斷存在的難點(diǎn)、威脅、風(fēng)險(xiǎn)、缺陷,積極開展應(yīng)對,從“三嚴(yán)、三全、三防”三個(gè)方面采取針對性措施,提高防斷的控制能力。

鋼軌;防斷;控制;重點(diǎn)

鋼軌既直接引導(dǎo)和傳遞車輪帶來的荷載,又承擔(dān)著幾何形位的展示功能,還兼做軌道電路,因此是鐵路軌道的重要部件,在鐵路運(yùn)輸中發(fā)揮著重要功能。同時(shí)鋼軌既直接承受車輪帶來的巨大外部荷載,又承受因溫度變化所產(chǎn)生的巨大內(nèi)部荷載,還承受工作環(huán)境帶來的腐銹蝕因素,因此鋼軌出現(xiàn)傷損不可避免。但鋼軌出現(xiàn)傷損勢必要影響鋼軌自身功能的發(fā)揮,從而對運(yùn)輸帶來影響。其中傷損的極端形式-折斷,對運(yùn)輸?shù)挠绊懽畲?,輕者干擾運(yùn)輸暢通,重者導(dǎo)致事故發(fā)生。因此,防止鋼軌折斷是工務(wù)部門的重大課題,經(jīng)歷了由事后到事前、手工到儀器、過程到源頭、單一到立體、定量到定性、模擬到數(shù)字等的不斷轉(zhuǎn)變,形成了全員、全過程、全天候的管理體系,在減少鋼軌折斷頻率及折斷后后果的處理控制上發(fā)揮了十分重要的作用。當(dāng)前,隨著列車速度、軸重、牽引方式的改變,新設(shè)備的大量使用,防止鋼軌折斷也面臨著新情況新課題新形勢,在繼承好常規(guī)傳統(tǒng)做法的同時(shí),還要在七個(gè)方面提高認(rèn)識、把握重點(diǎn)、開展攻關(guān)、豐富內(nèi)涵,不斷推進(jìn)防斷工作向前發(fā)展。

1 關(guān)注三大難點(diǎn)

1.1 固定組合轍叉翼軌的防斷

圖1為固定組合轍叉示意圖,被廣泛應(yīng)用于160 km/h的線路上。由于翼軌為鋼軌彎折而成,自轍叉咽喉向轍叉跟端方向,存在三個(gè)彎折段,常規(guī)探傷儀器難以對該段進(jìn)行探測,加上該段位于轍叉有害空間,構(gòu)造復(fù)雜,手工檢查空間受限,檢查比較困難,車輪沖擊力大,翼軌容易出現(xiàn)傷損,因此成為防斷控制的難點(diǎn)。

圖1 固定組合轍叉示意圖

1.2 鋁熱焊縫的防斷

相對于鋼軌母材而言,鋁熱焊縫的強(qiáng)度低,在相同條件下容易出現(xiàn)傷損,乃至被拉開,因此,焊縫雖然所占的比例不大,但確是防斷的重點(diǎn)。比如,就管內(nèi)而言,鋁熱焊縫近5 000頭,每頭的影響范圍標(biāo)準(zhǔn)為300 mm,換算延長1.5 km,僅占無縫線路延長的0.15%,但每年的傷損數(shù)量占無縫線路的29%,其中焊縫拉開占斷軌的90%以上,成為防斷的關(guān)鍵。同時(shí),近年出現(xiàn)因熱影響范圍之外的軌底疲勞源導(dǎo)致焊縫斜裂拉開現(xiàn)象,這已經(jīng)超出了常規(guī)焊縫的檢測范圍,給防斷帶來了新的課題。

1.3 鋼軌軌底腳的防斷

鋼軌軌底腳的厚度是整個(gè)鋼軌斷面中尺寸最小的,但其受力是比較復(fù)雜的。在冬季,鋼軌軌底外緣既承擔(dān)動(dòng)彎拉應(yīng)力,又承擔(dān)溫度下降帶來的拉應(yīng)力,在曲股時(shí),外側(cè)軌底還要承擔(dān)彎曲拉應(yīng)力。同時(shí),軌底所處的環(huán)境導(dǎo)致其容易出現(xiàn)銹蝕,成為可能的疲勞源。加上現(xiàn)有技術(shù)手段無法對所有軌底腳進(jìn)行探測,因軌底核傷而導(dǎo)致的斷軌呈上升趨勢,有的導(dǎo)致脫軌事故的發(fā)生。圖2為軌底腳核傷導(dǎo)致斷軌示意圖。

圖2 軌底腳核傷斷軌示意圖

2 看住三種威脅

就目前現(xiàn)狀看,有三種鋼軌折斷對行車安全威脅極大。

2.1 尖軌折斷的威脅

尖軌是承載并引導(dǎo)車輪由一條線路轉(zhuǎn)入另一條線路的設(shè)備。尖軌受刨切影響,強(qiáng)度低于基本軌。同時(shí),尖軌的固定部分很短。尖軌折斷時(shí)不會出現(xiàn)紅光帶因此具有隱蔽性,不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn);尖軌折斷后,一旦進(jìn)行轉(zhuǎn)換,導(dǎo)致折斷的前后兩段發(fā)生錯(cuò)位,車輪通過時(shí)導(dǎo)致事故發(fā)生。因此,尖軌折斷后對行車安全的威脅極大。

2.2 曲股鋼軌折斷的威脅

車輪通過曲股時(shí),曲股鋼軌承受的橫向力比直股大,而且半徑越小,橫向力越大。若曲股鋼軌出現(xiàn)折斷,車輪通過時(shí),很有可能因橫向力過大,致使斷口前后的兩根鋼軌生產(chǎn)左右嚴(yán)重錯(cuò)位,出現(xiàn)事故的概率遠(yuǎn)高于直線地段的斷軌。

2.3 固定轍叉翼軌劈裂的威脅

圖3為固定轍叉翼軌劈裂圖。該劈裂位置縱向位于心軌理論尖端至心軌第一水平螺栓之間,橫向位于軌頭與軌腰的結(jié)合部,正是轍叉有害空間的咽喉部位,劈裂的裂紋長度長,多發(fā)生在沿轍叉順向運(yùn)行的迎輪翼軌上,具有突發(fā)、隱蔽、擴(kuò)展迅速三個(gè)特點(diǎn)。若沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn),后果難料。

圖3 固定轍叉翼軌劈裂圖

圖4 鋼軌斷面示意圖

3 重視三大風(fēng)險(xiǎn)

從管理的角度來講,有三大風(fēng)險(xiǎn)需要關(guān)注。

3.1 周期安排不合理的風(fēng)險(xiǎn)

《修規(guī)》規(guī)定“正線、到發(fā)線線路和道岔鋼軌探傷周期,其他站線、專用線的線路和道岔每半年應(yīng)檢查1遍”。按照這樣的規(guī)定安排是符合規(guī)定的,但是存在不合理的情況。比如,駝峰編解量很大,一些機(jī)務(wù)段的進(jìn)出房線路線路和道岔以及一些側(cè)向通過密度較大的渡線,運(yùn)量不次于一些正線,但屬于站線范疇,若安排半年一遍,符合規(guī)定,但從實(shí)際情況來看,存在不合理的現(xiàn)象,如果出現(xiàn)鋼軌折斷而沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn),后果也很難料,需要根據(jù)實(shí)際因地制宜安排探傷周期。同時(shí),鑒于一些特殊設(shè)備出現(xiàn)過折斷現(xiàn)象,比如特殊尖軌等,在技術(shù)上增加了全斷面儀器探傷檢查,周期為每年一遍。如果安排的時(shí)間距離冬季過遠(yuǎn),效果可能不好,雖然周期符合,但存在不合理的問題。

3.2 現(xiàn)場檢查漏探漏查的風(fēng)險(xiǎn)

鋼軌出現(xiàn)嚴(yán)重傷損,就如同埋下了地雷,如果沒有及時(shí)探測檢查出來,在外界因素的干擾下,容易出現(xiàn)折斷現(xiàn)象,嚴(yán)重的會導(dǎo)致難以估量的后果。所以,一直以來,工務(wù)對防止漏探漏查的工作非常重視,也有極為嚴(yán)厲的管理措施。但是,受多種因素的影響,加上漏查漏探導(dǎo)致的后果有很大的滯后性,漏查漏探現(xiàn)象一直沒有得到杜絕,依然是需要防范的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 應(yīng)急處置時(shí)間過長的風(fēng)險(xiǎn)

鋼軌折斷后要及時(shí)組織處理,力爭以最短的時(shí)間查清地點(diǎn)、緊急處置、開通線路,減少對運(yùn)輸安全暢通的影響。目前,班組的管轄范圍越來越大,鋼軌折斷又存在一定的突發(fā)性,處置時(shí)間過長的現(xiàn)象仍然存在,導(dǎo)致小問題造成了大影響,乃至定責(zé)事故的情況。因此對應(yīng)急處置的演練、備料、交通等要統(tǒng)籌梳理分析,應(yīng)急網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)置和輻射范圍要因地制宜,減少處置帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

4 認(rèn)清三大缺陷

鋼軌防斷技術(shù)雖然在一直發(fā)展,目前仍然存在三個(gè)方面的不足。

4.1 儀器檢查仍然存在盲區(qū)

鋼軌斷面為工字型,如圖4所示。探傷儀器在軌頂面推行時(shí),在軌底部分,只有軌腰投影范圍內(nèi)可以進(jìn)行儀器探測,軌底其他部分則是儀器探測盲區(qū)。盲區(qū)內(nèi)出現(xiàn)疲勞傷損時(shí),無法及時(shí)發(fā)現(xiàn),只有在導(dǎo)致鋼軌折斷后才能知曉。這給防斷帶來被動(dòng)。目前隨著數(shù)字探傷儀的全面推廣,在儀器可探測范圍內(nèi)的傷損在技術(shù)上已不是問題。因此盲區(qū)內(nèi)傷損導(dǎo)致的鋼軌折斷比例呈上升趨勢,需要引起重視。

4.2 焊縫探測的可追溯性不足

焊縫全斷面探測儀器還不能實(shí)現(xiàn)對探測全過程進(jìn)行記錄,這給回放分析掌握現(xiàn)場探測標(biāo)準(zhǔn)化帶來不便。從管理角度而言,過程的不可追溯性帶來了結(jié)果的不確定性,這種不確定性存在風(fēng)險(xiǎn),給防斷增加了難度。

4.3 手工檢查的追溯性缺乏

手工檢查是鋼軌防斷的重要組成部分,其技術(shù)要領(lǐng)包括“看、敲、照、卸”四個(gè)方面。目前手工檢查趨于弱化趨勢。一方面與裝備的技術(shù)進(jìn)步有關(guān),需要手工檢查的方面逐漸減少;另一方面與探傷技術(shù)的發(fā)展有關(guān)。但是,儀器檢查畢竟存在盲區(qū),一些錳鋼叉心儀器還不能檢查,儀器檢查還需要一定的周期。這些都決定了手工檢查還是必要的。現(xiàn)階段,由于各種因素,手工檢查的質(zhì)量高低取決于個(gè)人的業(yè)務(wù)技術(shù)和職業(yè)道德,過程如何全部依賴于當(dāng)事者的行為,沒有有效的技術(shù)手段對其操作過程進(jìn)行監(jiān)控,這也增加了防斷的不確定性和風(fēng)險(xiǎn),同樣需要關(guān)注。

5 注重三嚴(yán)執(zhí)行

以上的難點(diǎn)、威脅、風(fēng)險(xiǎn)、缺陷是客觀存在的,積極應(yīng)對這些因素,需要在三個(gè)方面采取針對性措施并嚴(yán)格執(zhí)行。

5.1 嚴(yán)格制度執(zhí)行

合理制訂探傷周期,既要符合規(guī)定又要合乎實(shí)際,并在日常過程中認(rèn)真落實(shí)。嚴(yán)格探傷作業(yè)和手工檢查作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行,樹好防斷的第一道防線,確保不漏探。抓好數(shù)字儀探傷回放,確保不放過任何可疑問題,督促現(xiàn)場執(zhí)標(biāo)作業(yè),分析薄弱班組狀態(tài),加大對薄弱地段和重點(diǎn)設(shè)備的回放抽查,為防斷提供保障支持。加強(qiáng)跟班制度落實(shí),指導(dǎo)解決督促各項(xiàng)要求在現(xiàn)場的嚴(yán)格執(zhí)行。

5.2 嚴(yán)格探傷靈敏度管理

合理的探傷儀器靈敏度對及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼軌內(nèi)部的傷損極為重要。靈敏度有上限和下限之分,過低容易漏探傷損,過高干擾太大,給判傷增加難度。因此靈敏度的選用要有針對性。對于一般的鋼軌探傷,質(zhì)量和進(jìn)度相結(jié)合,在保證質(zhì)量的前提下兼顧探傷進(jìn)度。對于重點(diǎn)地鋼軌,如曲股、尖軌、翼軌等要質(zhì)量優(yōu)先,選用較高的靈敏度,并輔以側(cè)面復(fù)核校對,確保對傷損查早查小,犧牲一些進(jìn)度是必要的,畢竟,這些特殊設(shè)備所占比例不大,不會影響探傷周期,但對減少斷軌帶來的威脅十分重要。

5.3 嚴(yán)格從嚴(yán)判傷

鑒于尖軌、曲股、翼軌折斷所存在的巨大風(fēng)險(xiǎn),在日常檢查中,對這些設(shè)備所出現(xiàn)的傷損要從嚴(yán)判定。對于可疑的波形問題,要采取多種手段確認(rèn)原因,查不到原因又連續(xù)三個(gè)周期在同一位置都出波的,要采取果斷措施從嚴(yán)處理。對于輕傷現(xiàn)象,要按照輕傷有發(fā)展來對待。對于輕傷有發(fā)展,有計(jì)劃安排進(jìn)行更換,堅(jiān)持適度超前處理。對于重傷,按照“兩個(gè)不過夜”的規(guī)定按格執(zhí)行,防范可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

6 盯住三全落實(shí)

6.1 全天候檢查

鋼軌防斷已經(jīng)成為貫穿全年的一項(xiàng)重要工作任何時(shí)候都不能降低要求,要形成月、周、日的檢查制度。要抓好儀器和手工周期性的月度檢查,做到對設(shè)備的全覆蓋,掌握鋼軌的全部狀態(tài)。落實(shí)每周的人工重點(diǎn)巡查,對道岔、薄弱地段的鋼軌每周安排線路工區(qū)人員進(jìn)行巡查,掌握重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)。嚴(yán)格落實(shí)對關(guān)鍵設(shè)備的日檢查,對組合轍叉翼軌、道岔曲股鋼軌及尖軌、駝峰部位鋼軌等加密檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的折斷鋼軌,及時(shí)采取措施處置,消除帶來的威脅風(fēng)險(xiǎn)。

6.2 全斷面檢查

對小號碼道岔尖軌、可動(dòng)心軌、TA型尖軌等,定期用儀器對其進(jìn)行全斷面的檢查,做到儀器檢查無盲區(qū),實(shí)現(xiàn)對特殊重要設(shè)備鋼軌狀態(tài)的有效掌握,防患于未然。

6.3 全方位檢查

要從人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面開展防斷的預(yù)防防范。提高人的素質(zhì),不斷適應(yīng)防斷的形勢需要。配備先進(jìn)的機(jī)具,不斷改進(jìn)防斷的手段需求。規(guī)范材料的使用,從源頭上把控防斷的關(guān)口。完善工藝流程,不斷增添防斷的科技含量。形成圍殲態(tài)勢,不斷營造防斷的濃厚氛圍。

7 把住三防支撐

7.1 抓手段防止漏查

針對存在的難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn),從技術(shù)手段上努力改進(jìn)。為人工檢查配備攝像手電筒,將檢查的過程全面保存,為過程執(zhí)標(biāo)檢查提供可追溯的證據(jù)。開發(fā)數(shù)字焊縫探傷儀,實(shí)現(xiàn)焊縫探傷的數(shù)字化管理,為二次回放創(chuàng)造條件。對組合轍叉翼軌的探測制訂專項(xiàng)工藝流程,彌補(bǔ)常規(guī)儀器探測存在的不足。

7.2 抓強(qiáng)化防止薄弱

對存在的薄弱設(shè)備,采取合適的技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化,提高自身的抵抗能力。在鋼軌的使用上,對于威脅較大的設(shè)備優(yōu)先選用高強(qiáng)度高耐磨的新軌,比如曲股鋼軌、尖軌、翼軌等。在強(qiáng)化項(xiàng)目的安裝上,木枕地段 道岔導(dǎo)曲股有條件逐根軌枕安裝軌撐,小半徑曲線將軌距桿和軌撐合理搭配進(jìn)行安裝,小號碼道岔尖軌延長補(bǔ)強(qiáng)板長度。在狀態(tài)控制上,定期對薄弱設(shè)備進(jìn)行綜合維護(hù),實(shí)施優(yōu)質(zhì),提高設(shè)備的整體狀態(tài),增強(qiáng)低于風(fēng)險(xiǎn)的能力。

7.3 抓演練防止遲緩

抓好腳本的培訓(xùn),使每個(gè)人都掌握自身擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧?、工作?biāo)準(zhǔn)、工作流程,做到臨陣不亂。抓材料配備,建立有效的應(yīng)急網(wǎng)點(diǎn),做到有備無患。抓現(xiàn)場處理,以最短的時(shí)間查清原因,快速處理,及時(shí)恢復(fù),減少對運(yùn)輸?shù)母蓴_。

責(zé)任編輯:宋飛 龔佩毅

來稿時(shí)間:2015-8-17

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