趙景義

（北京市地鐵運(yùn)營有限公司線路分公司，北京 100082）

0 引言

無縫線路作為當(dāng)今最優(yōu)的軌道選擇，它的普及應(yīng)用標(biāo)志著軌道技術(shù)的重大進(jìn)步，如何預(yù)防和處理各種常見病害是當(dāng)前面臨的重大問題。

1 無縫線路概述

無縫線路即用焊接長軌條鋪設(shè)的沒有軌縫的線路，主要分為溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式。

相較于常規(guī)線路，由于無縫線路在較大范圍內(nèi)消除了鐵皮間的連接，使列車運(yùn)行更加順暢，乘客體驗(yàn)更加舒適，具有節(jié)約接頭材料、降低維修費(fèi)用、延長線路設(shè)備和列車使用年限、適應(yīng)列車高速運(yùn)行需求等優(yōu)勢。

2 病害預(yù)防及處理

2.1 作業(yè)軌溫及鋪設(shè)鎖定軌溫不能準(zhǔn)確掌握

2.1.1 問題及現(xiàn)象

測量鋼軌軌溫不準(zhǔn)，軌溫表讀數(shù)與鋼軌實(shí)際溫度相差較大，或同一測點(diǎn)不同軌溫表之間讀數(shù)相差較大。

2.1.2 原因分析

首先，軌溫表損壞，未經(jīng)檢定或超過檢定周期。

其次，未將鋼軌擦拭干凈，軌溫表與鋼軌未貼密實(shí)或度數(shù)時(shí)間過短造成度數(shù)不準(zhǔn)確。

最后，只用一塊軌溫表測量，未使用兩塊或以上軌溫表同時(shí)測量讀取度數(shù)，且軌溫表放置位置不正確。

2.1.3 處理解決方法

首先，使用合格并且狀態(tài)良好的軌溫表。

其次，除去鋼軌表面鐵銹污物,將軌溫表吸盤清理干凈，測量5min 以上后讀數(shù)。

再次，根據(jù)天氣情況及日照方位鋼軌各個(gè)部位的軌溫均有不同，所以測量時(shí)應(yīng)將軌溫表放在多處進(jìn)行測量。

最后，為了正確測量軌溫，應(yīng)采取多個(gè)軌溫計(jì)多點(diǎn)測量，然后用取平均值的方法來提高測量軌溫的準(zhǔn)確性。

2.1.4 注意事項(xiàng)

無縫線路作業(yè)時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確掌握實(shí)際軌溫，做到作業(yè)不超溫。并且準(zhǔn)確掌握實(shí)際鎖定軌溫，做到作業(yè)前中后測量軌溫。

2.2 緩沖區(qū)軌縫變化過大

2.2.1 問題及現(xiàn)象

無縫線路緩沖區(qū)軌縫變化量過大，超過容許范圍，夏季出現(xiàn)瞎縫，冬季超過構(gòu)造軌縫。

2.2.2 原因分析

一是緩沖區(qū)預(yù)留的軌縫設(shè)置不合理。

二是扣件未上緊導(dǎo)致扣壓力不足造成鋼軌出現(xiàn)爬行。

三是接頭螺栓松動(dòng)，夾板未達(dá)到相應(yīng)的接頭扭力矩。

四是以上各種原因造成的道床縱向阻力不足。

2.2.3 處理解決方法

首先，在鎖定軌溫范圍內(nèi)對(duì)線路進(jìn)行應(yīng)力放散，然后重新計(jì)算預(yù)留軌縫。

其次，將扣件擰緊，缺失的及時(shí)補(bǔ)齊，用扭力矩扳手進(jìn)行監(jiān)測。

再次，將連接軌道接頭的螺栓擰緊，軌道接頭應(yīng)采用10.9 級(jí)的高強(qiáng)度螺栓，以確保其扭力矩達(dá)到900N·m，且不低于700N·m。

最后，整修道床，清篩不潔道床，補(bǔ)碴并搗實(shí)等。

2.2.4 注意事項(xiàng)

首先，在擰緊扣件時(shí)應(yīng)注意鋼軌下膠墊有無失效，防止軌下有空吊。

其次，高架橋扣件，應(yīng)特別注意扭力矩保持在規(guī)定范圍內(nèi)，不可過大，以減小梁軌相互作用力，冬季鋼軌收縮，為防止斷軌后拉開軌縫過大，可將扣件扭矩調(diào)整至上限，而夏季為防止鋼軌應(yīng)力集中則宜將扣件扭矩調(diào)至下限。定期檢查軌下復(fù)合墊板有無銹蝕現(xiàn)象。

2.3 無縫線路脹軌跑道

2.3.1 問題及現(xiàn)象

脹軌是因溫度壓力的增加而迫使軌道發(fā)生微小的橫移，隨著溫度及壓力的升高，鋼軌會(huì)發(fā)生由小到大、由少到多的橫向變形，變形矢度越來越大，軌道方向顯著不良。而跑道則是溫度力達(dá)到臨界值時(shí)發(fā)生的劇烈彎曲，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)數(shù)百毫米，鐵軌會(huì)在剎那間發(fā)出劇烈聲響，甚至?xí)?dǎo)致鐵軌與枕木分離，失去行車條件。無縫線路發(fā)生脹軌跑道時(shí)，確定標(biāo)準(zhǔn)為10m弦量，矢度8～12mm 為脹軌跡象，12～24mm 為脹軌，24mm 以上為跑道。

2.3.2 原因分析

首先，道床阻力降低。線路維修作業(yè)如搗固、撥道、方枕、抽換軌枕、清篩道床等作業(yè)之后，短期內(nèi)道床阻力會(huì)降低50%左右。尤其是成段清篩道床后道床阻力降低更多，約下降65%～75%，大大降低線路穩(wěn)定性。

其次，線路方向不良，伴有非平滑的彎曲。由于列車在行駛過程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，加之受到軌道上升的影響，道床的抗滑移能力下降，迫使彎曲變形增大，若不立即加以妥善處置，將會(huì)導(dǎo)致列車脫軌以至顛覆。

再次，線路爬行或鎖定軌溫不均勻。線路鎖定不牢，鋼軌出現(xiàn)爬行或異常伸縮，造成鎖定軌溫不均，在線路薄弱地段形成局部應(yīng)力峰等。

最后，鎖定軌溫改變。經(jīng)過運(yùn)營后鎖定軌溫下降，在軌溫上升時(shí)，溫度壓力增大。

2.3.3 處置方案

若軌道出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，必須馬上對(duì)線路進(jìn)行封閉處理，在線路兩側(cè)安裝停止標(biāo)志，并立即調(diào)配應(yīng)急設(shè)備、料具至事故地點(diǎn)進(jìn)行處置。

第一，澆筑、冷卻法——在條件允許的車站、工區(qū)附近、靠近水源處，可應(yīng)用澆筑及蓋草墊的辦法使鋼軌溫度下降。待軌溫足夠低時(shí)可進(jìn)行撥道，曲線地段撥道只能上挑，不宜下壓。撥道后必須夯拍道床，對(duì)列車通行速度進(jìn)行限制，并派專人看守，等軌道溫度與鎖定軌溫相近時(shí)，列車方可以標(biāo)準(zhǔn)速度通過。

第二，撥曲線法——在地理位置允許，且軌道具有較大矢量，應(yīng)急設(shè)備缺乏或故障突發(fā)時(shí)，可從跑道的兩側(cè)向中間撥出一條不少于200m 的彎曲線，曲線夾直線不得短于10m，雙線地段，撥后應(yīng)符合線間距規(guī)定。撥道后列車限速5km/h 行駛，并指定專人進(jìn)行看守。

第三，割軌復(fù)原法——考慮山區(qū)鐵道的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，在發(fā)生脹軌后，為了能使列車盡快放行，可使用氧乙炔焰切斷鋼軌，松開扣件放散應(yīng)力，再用夾板和緊急救援裝置進(jìn)行加固，以5km/h 速度限制通過，之后在兩距口間插入6m 長且具有相同型號(hào)的鐵軌，軌端打洞，上接頭夾板，采用10.9 級(jí)螺栓擰緊加固，并在短軌前后各50m 處固定加力后，方可使列車以標(biāo)準(zhǔn)速度行駛。在48h 之內(nèi)，待軌溫進(jìn)入設(shè)計(jì)鎖定軌溫區(qū)間，在軌道上再插入一根不短于7m 的無孔軌，并進(jìn)行永久焊接。

2.3.4 注意事項(xiàng)

①由決策對(duì)象i關(guān)于決策指標(biāo)j的量化評(píng)價(jià)值xij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)可得到?jīng)Q策矩陣X=(xij)n×m。

預(yù)防脹軌的主要措施有：

第一，防止無縫線路發(fā)生脹軌，對(duì)保障鐵路運(yùn)行安全十分關(guān)鍵，為此應(yīng)加強(qiáng)防脹工作的組織安排，強(qiáng)化員工的防脹觀念，實(shí)施專項(xiàng)管理，層層落實(shí)防脹責(zé)任制，建立健全無縫線路脹軌預(yù)防及處理機(jī)制。

第二，各工區(qū)應(yīng)于每月底前定期進(jìn)行無縫線路爬行量觀測，完成相應(yīng)記錄，并將固定區(qū)觀測樁累計(jì)爬行量大于10mm 的具體里程及時(shí)上報(bào)項(xiàng)目部，同時(shí)項(xiàng)目部主管無縫線路技術(shù)員應(yīng)定期對(duì)線路爬行進(jìn)行觀測并填寫記錄，安置室根據(jù)上報(bào)的超限數(shù)據(jù)計(jì)算出該段無縫線路鎖定軌道溫度的變動(dòng)，經(jīng)現(xiàn)場觀察核對(duì)后，對(duì)出現(xiàn)應(yīng)力嚴(yán)重不均勻的區(qū)域進(jìn)行應(yīng)力放散調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計(jì)的鎖軌溫度。

第三，公司主要負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)無縫線路爬行觀測工作進(jìn)行隨機(jī)抽查，如發(fā)現(xiàn)造假或當(dāng)月檢查工作未完成，則按段逐級(jí)負(fù)責(zé)管理考核體系相關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。

第四，結(jié)合各項(xiàng)目部實(shí)際情況，準(zhǔn)備好搶險(xiǎn)工具以備無縫線路脹軌跑道時(shí)應(yīng)急使用。

第五，進(jìn)入4、5月份，大量養(yǎng)護(hù)維修工作的開展，極易發(fā)生脹軌跑道。為此各工區(qū)應(yīng)結(jié)合線路春檢工作，認(rèn)真調(diào)查管內(nèi)無縫線路冬季施工、斷軌及缺碴情況。

第六，各工區(qū)應(yīng)對(duì)無縫線路設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行經(jīng)常維護(hù)，確保其具有充分的抗彎性，保證道床斷面的幾何尺寸與規(guī)范要求相一致。混凝土枕扣件應(yīng)齊全且完好，以滿足緊、密、靠、正、潤的要求。無縫線路的方向應(yīng)保持順直，所有幾何誤差都要控制在維護(hù)范圍之內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)鋼軌彎曲應(yīng)立即進(jìn)行校直，對(duì)出現(xiàn)焊縫不平的，應(yīng)及時(shí)打磨、焊補(bǔ)、校平。

第七，對(duì)無縫線路進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“一準(zhǔn)、二清、三測、四不超、五不走”。

第八，在溫度超35℃時(shí)，要加大添乘檢查，增加巡查次數(shù)，密切監(jiān)控線路方向變化，以及時(shí)做出反應(yīng)。

第九，增強(qiáng)工藝技術(shù)監(jiān)督力度，編制無縫線路技術(shù)文件。

2.4 無縫線路鋼軌或焊縫重傷

2.4.1 問題及現(xiàn)象

無縫線路中鋼軌達(dá)到《工務(wù)維修規(guī)則》中的重傷標(biāo)準(zhǔn)，或鋼軌焊縫出現(xiàn)高焊頭、低焊頭、焊頭支嘴、扭轉(zhuǎn)等現(xiàn)象超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.2 原因分析

一是鋼軌在出廠時(shí)就已經(jīng)存在傷損，不合格。

二是長期運(yùn)營導(dǎo)致鋼軌疲勞傷損。

三是鋼軌側(cè)磨超限。

四是焊軌時(shí)工藝不到位焊接有瑕疵。

2.4.3 處理解決方法

對(duì)重傷鋼軌或焊縫應(yīng)及時(shí)取下，采用原位復(fù)焊修復(fù)。保證原鎖定軌溫不變是進(jìn)行原位復(fù)焊修復(fù)的基礎(chǔ)，具體實(shí)施辦法為：在規(guī)定的軌道溫度范圍內(nèi)切斷鋼軌，采用強(qiáng)迫方式對(duì)軌條進(jìn)行張拉，彌補(bǔ)收縮量后，完成鋼軌復(fù)焊。這樣可使修復(fù)后的無縫線路縱向作用力平均分配，保持原有的鎖定軌溫，并擴(kuò)大鋼軌折斷修復(fù)的允許作業(yè)軌溫范圍。

焊接軌道使用小型氣壓焊時(shí)，其插入短軌道的長度應(yīng)與切斷鋼軌長度加上2 倍頂鍛量的數(shù)值相等。先將一側(cè)焊接好，在處理另一側(cè)時(shí)，先對(duì)鐵軌進(jìn)行張拉處理，使斷縫兩側(cè)標(biāo)記的距離與原有丈量距離減去斷縫值加頂鍛相等后再焊接。

使用小型氣壓進(jìn)行焊接時(shí)，插入短軌長度應(yīng)與切除鋼軌長度減去2 倍頂鍛量值相等。同時(shí)在線路上進(jìn)行焊接時(shí)，軌溫不得小于0℃，火車通過時(shí)，焊縫軌溫應(yīng)低于300℃。

2.4.4 注意事項(xiàng)

第一，探傷檢查發(fā)現(xiàn)鋼軌或焊縫有重傷時(shí)，在軌溫條件許可的條件下，應(yīng)及早處理，不待鋼軌或焊縫折斷，立即進(jìn)行修復(fù)。

第二，原位復(fù)焊采用張拉鋼軌法使作業(yè)軌溫范圍增大，但為了確保焊縫質(zhì)量和無縫線路應(yīng)力的平均分布，其作業(yè)軌溫，尤其是處于彎曲位置的作業(yè)軌溫最好選擇在靠近鎖定軌溫的時(shí)節(jié)。

2.5 無縫線路鋼軌折斷

2.5.1 問題及現(xiàn)象

無縫線路鋼軌折斷也是一種常見的病害，鋼軌折斷現(xiàn)象主要由鎖定軌溫偏高、線路設(shè)備或焊接質(zhì)量不良、運(yùn)營條件差等造成。

2.5.2 原因分析

一是鋼軌母材材質(zhì)缺陷。二是焊縫質(zhì)量差，存在夾渣、夾砂、假焊、裂縫等缺陷，使強(qiáng)度降低，焊縫不平或錯(cuò)位，加大了列車對(duì)鋼軌的沖擊。三是線路實(shí)際鎖定軌溫偏高，高溫作業(yè)時(shí)鋼軌放散應(yīng)力，使鎖定軌溫偏高，冬季溫度降低，加大了鋼軌的拉應(yīng)力。四是線路維修質(zhì)量不良，產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，加大動(dòng)彎應(yīng)力，導(dǎo)致鋼軌道折斷。五是線路作業(yè)不當(dāng)或超溫作業(yè)。

2.5.3 解決思路與方案

（1）緊急處理

在鋼軌或焊縫出現(xiàn)斷裂且裂縫不超過50mm 時(shí)，必須馬上進(jìn)行緊急處理。

緊急處理時(shí)，將夾板或鼓包魚尾板置于斷裂位置，在斷縫上下各50m 處用急救設(shè)備緊固扣件，并安排專人看守，以5km/h 的速度對(duì)通過列車進(jìn)行限速。在裂縫不超過30mm 時(shí)，列車可以15～20km/h 的速度通過。條件允許盡可能原位復(fù)焊，否則需在軌端打洞，安裝好夾板或鼓包魚尾板，待接頭螺栓緊固，可適當(dāng)提升車速。

（2）臨時(shí)處理

當(dāng)軌道斷裂嚴(yán)重或裂縫超過50mm，應(yīng)急處理后仍無法快速焊接修復(fù)時(shí)，應(yīng)馬上進(jìn)行臨時(shí)處理。

在進(jìn)行臨時(shí)處理時(shí)，應(yīng)對(duì)線路進(jìn)行封鎖，順著斷縫兩側(cè)對(duì)稱鋸下傷損部分，之后在兩鋸口間插入不短于6m 的同型號(hào)鐵軌，軌端打洞，安裝接頭夾板，用10.9 級(jí)螺栓緊固。在短軌前后50m 內(nèi)緊固扣件后，以標(biāo)準(zhǔn)車速讓列車通過。

采取緊急處理或臨時(shí)處理措施時(shí)，在距斷縫兩端各3.8m 非工作邊上進(jìn)行標(biāo)記，精確測量出兩標(biāo)記的間距和軌頭非工作邊一側(cè)的斷縫值、插入短軌長度以及插入短軌后兩端軌縫值，記錄數(shù)值，為永久修復(fù)提供依據(jù)。

（3）永久處理

經(jīng)過緊急處理或臨時(shí)處理的鐵軌或焊縫，應(yīng)在最佳時(shí)間進(jìn)行永久處理，使其能夠重塑無縫線路架構(gòu)。

在進(jìn)行永久性處理時(shí)，應(yīng)在軌道溫度接近或低于實(shí)際鎖定軌溫時(shí)插入短軌，重新焊接修復(fù)，同時(shí)保證原有的鎖定軌溫不發(fā)生變化。北京地鐵目前采用鋁熱焊法修復(fù)，方法參見鋼軌及焊縫重傷的原位焊復(fù)修復(fù)法。

在實(shí)施上述鋼軌或焊縫折斷的處理前，都須按規(guī)定設(shè)置停車信號(hào)牌，對(duì)故障地點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)，并報(bào)告行調(diào)。

（4）膠接絕緣接頭的處理

在斷開膠接絕緣接頭時(shí)，要及時(shí)將兩端各50m 線路的卡箍收緊，加強(qiáng)觀測，以盡早完成永久性處理。若絕緣失效，必須及時(shí)替換后進(jìn)行永久處理。暫時(shí)無法徹底修復(fù)的，可將破損部位拆除，改為一般絕緣材料，或選擇插入長度相同的普通絕緣接頭鋼軌或膠接絕緣鋼軌，用夾板暫時(shí)連接，并快速采用較長的膠接絕緣鋼軌進(jìn)行永久處理。在進(jìn)行永久修補(bǔ)時(shí)，要對(duì)軌溫、膠接絕緣鋼軌的長度及預(yù)留焊縫進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保持無縫線路在修復(fù)后其鎖定軌溫是不變的。

2.5.4 注意事項(xiàng)

預(yù)防無縫線路鋼軌折斷應(yīng)做好以下措施：

第一，嚴(yán)格控制鋼軌焊接質(zhì)量。

第二，對(duì)焊接有瑕疵的部位進(jìn)行全面治理，并對(duì)焊縫進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)瑕疵，應(yīng)先用鼓包魚尾板加強(qiáng)后再切掉重焊。

第三，嚴(yán)格遵循相關(guān)焊縫處理規(guī)定，強(qiáng)化焊縫及相鄰線路的質(zhì)量。

第四，不僅要做好鋼軌的探傷工作，而且要按規(guī)定對(duì)焊縫進(jìn)行全斷面探傷。

第五，對(duì)鋼軌及傷軌進(jìn)行適時(shí)巡視，特別是冬季，應(yīng)增加巡視次數(shù)。

3 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)無縫線路各種病害現(xiàn)象及原因進(jìn)行分析，明確應(yīng)采取的解決方案和注意事項(xiàng)，可以有效地延長鋼軌的使用壽命。無縫線路憑借其獨(dú)到的優(yōu)勢已經(jīng)成為我國地鐵發(fā)展的必然方向，它不僅可以提升軌道的穩(wěn)定性，還能提供更加優(yōu)異的行車條件，并降低養(yǎng)護(hù)維修成本，通過對(duì)無縫線路技術(shù)進(jìn)行探究，提升其穩(wěn)定性，可為地鐵事業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。