文 / 蘭州市軌道交通有限公司運(yùn)營(yíng)分公司 馬彬

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，人們的生活水平顯著提升，城市人口數(shù)量也隨之劇增，城市軌道交通憑借其承載人數(shù)多，行駛方便、安全準(zhǔn)時(shí)以及綠色環(huán)保的特點(diǎn)得到大多數(shù)城市的廣泛認(rèn)可并成為市民出行的首選。為了滿足城市規(guī)模不斷擴(kuò)大發(fā)展的需求，城市軌道交通的行車密度、載客量也與之劇增，導(dǎo)致列車與軌道之間的摩擦問題也日益嚴(yán)重，摩擦損耗的問題已經(jīng)嚴(yán)重地影響到了城市軌道交通路線鋼軌預(yù)期設(shè)計(jì)的使用壽命。因此，面對(duì)當(dāng)下的問題，首先需要進(jìn)行詳細(xì)的分析造成城市軌道交通線路鋼軌損耗的主要原因，根據(jù)實(shí)際存在的問題制定出相應(yīng)的控制措施。本文主要對(duì)城市軌道交通線路鋼軌磨損嚴(yán)重的原因進(jìn)行系統(tǒng)的研究和分析，主要從軌道的全面養(yǎng)護(hù)和減緩軌道磨損兩個(gè)方面來考慮問題，最終提出了全壽命養(yǎng)護(hù)策略，這不僅能夠確保城市軌道列車安全可靠的運(yùn)行，還能夠極大地延長(zhǎng)城市軌道交通線路鋼軌的使用壽命，從而達(dá)到獲得最大經(jīng)濟(jì)效益的目的。

引言

近年來，隨著城市軌道交通線路的大量投入使用，不僅有效地解決了城市居民上班、下班高峰期的擁堵問題，還極大地減少了對(duì)城市環(huán)境的破壞，另外城市軌道交通憑借其本身行駛速度快、安全準(zhǔn)時(shí)以及承載能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段已經(jīng)逐步發(fā)展成為城市居民出行首選的交通工具。但是伴隨著城市人口數(shù)量的劇增，城市軌道交通的行車密度不斷增加，經(jīng)過高頻次的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行作用導(dǎo)致城市軌道交通列車車輪與軌道之間的摩擦問題越來越嚴(yán)重，并產(chǎn)生了一定的破壞作用，這樣以來嚴(yán)重的影響了軌道的使用壽命。

而城市交通中鋼軌作為列車行駛主要的承載部

件，經(jīng)過列車車輪反復(fù)的動(dòng)載作用和摩擦，鋼軌的表面極易出現(xiàn)各種損耗問題，尤其是鋼軌的軌距角處極易產(chǎn)生裂紋，問題嚴(yán)重時(shí)更會(huì)造成該部位的鋼軌出現(xiàn)剝離掉塊的現(xiàn)象，在專業(yè)的領(lǐng)域，該現(xiàn)象稱之為“滾動(dòng)疲勞接觸傷損和磨耗傷損”，如果這個(gè)問題得不到有效解決，列車在行駛過程中還會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音，情形嚴(yán)重時(shí)更會(huì)出現(xiàn)斷軌的現(xiàn)象，這對(duì)乘客的乘車舒適度甚至生命安全都造成了嚴(yán)重的影響。

形成城市軌道交通線路鋼軌損耗的過程及減小損耗的控制措施

城市軌道交通線路鋼軌的損耗大多數(shù)發(fā)生在鋼軌軌頭處，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間車輪的滾動(dòng)動(dòng)載擠壓和摩擦，鋼軌滾動(dòng)接觸疲勞將會(huì)導(dǎo)致鋼軌軌頭出現(xiàn)剝離現(xiàn)象，由于這是輪軌接觸相對(duì)比較頻繁的位置，列車車輪強(qiáng)大的擠壓力作用在鋼軌軌頭處，將會(huì)產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，當(dāng)鋼軌軌頭的接觸應(yīng)力超過鋼軌的疲勞屈服極限時(shí)，鋼軌就會(huì)產(chǎn)生裂紋，鋼軌軌頭發(fā)生變形。

面對(duì)以上問題，鋼軌在安裝完成之后，首先應(yīng)對(duì)鋼軌表面進(jìn)行打磨，對(duì)鋼軌結(jié)構(gòu)做一定的預(yù)整形處理，消除軌道材料在生產(chǎn)過程中內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力和施工中產(chǎn)生的一些初始不平順。另外，還可以通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整鋼軌軌道參數(shù)和軌道的動(dòng)力性能的方式，實(shí)現(xiàn)減緩和控制列車與軌道之間產(chǎn)生的摩擦損耗問題。

城市軌道交通線路鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略的提出

鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略的管理理念

造成城市軌道交通線路鋼軌損耗的主要原因是滾動(dòng)疲勞接觸傷損和磨耗傷損，單從這一成因考慮，實(shí)質(zhì)上就是軌道與列車之間相互作用、相互摩擦產(chǎn)生的。

而鋼軌的使用壽命主要受制于鋼軌產(chǎn)生傷損的嚴(yán)重程度的影響，對(duì)于所采取的全壽命養(yǎng)護(hù)策略也需要根據(jù)鋼軌損壞的不同狀況來制定。例如列車每周或者每月的運(yùn)行頻率、列車與軌道之間的接觸摩擦情況、鋼軌日常的潤(rùn)滑頻率以及鋼軌的變形程度等等，這樣可以根據(jù)不同的情形，制定出不同的養(yǎng)護(hù)策略。

通過技術(shù)人員的分析和研究，可以適當(dāng)?shù)母淖兞熊嚺c軌道之間的接觸關(guān)系，減少列車對(duì)軌道某一點(diǎn)的擠壓和受力，也可以改變?cè)熊壍赖牟馁|(zhì)，增加鋼軌本身的韌性和彈性，并且定期的對(duì)鋼軌做潤(rùn)滑處理和整形處理，這對(duì)提高軌道使用壽命有著良好的效果。

由此可知，對(duì)線路鋼軌實(shí)施全壽命養(yǎng)護(hù)策略本就是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的過程，如果僅僅是加強(qiáng)鋼軌的維護(hù)保養(yǎng)是不能夠從根本上消除鋼軌的磨損問題的，這必須要從整個(gè)系統(tǒng)流程考慮，結(jié)合列車的重量、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行頻率，認(rèn)真做好軌道的日常檢測(cè)、鋼軌潤(rùn)滑和變形等各項(xiàng)工作，這些都是減緩鋼軌損耗的合理手段。

為此，結(jié)合目前的鋼軌滾動(dòng)接能疲勞傷損和磨耗傷損的主要檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)手段，考慮鋼軌整個(gè)服役壽命期的傷損發(fā)展情況，提出鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略理念。

鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略是以線路的累積通過總重為時(shí)間軸，以鋼軌軌頭質(zhì)量的變化（如軌頭外形變化、鋼軌軌頂面裂紋發(fā)展、鋼軌磨耗等）為縱坐標(biāo)，描述了鋼軌軌頭質(zhì)量隨累積通過總重變化的規(guī)律，這種鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略理念涉及到鋼軌從上道至更換下道整個(gè)壽命階段的全部?jī)?nèi)容，主要包括鋼軌軌頭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的確定及應(yīng)用、鋼軌軌頭檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用、鋼軌軌頭整形作業(yè)技術(shù)及應(yīng)用以及鋼軌壽命預(yù)測(cè)等四個(gè)方面。

如何判定鋼軌損耗的嚴(yán)重程度則是當(dāng)下需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容，城市軌道全壽命養(yǎng)護(hù)策略的實(shí)施是通過列車高密度、高頻次行駛后軌道的累積運(yùn)行狀態(tài)確定的，其中鋼軌軌頭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的控制則是全壽命養(yǎng)護(hù)策略順利開展的基礎(chǔ)條件，正確設(shè)定出鋼軌軌頭的質(zhì)量參數(shù)，這一過程包含了鋼軌在安裝之初的質(zhì)量參數(shù)和允許列車運(yùn)行的最大質(zhì)量參數(shù)。

鋼軌軌頭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是控制鋼軌壽命的前提，主要包括鋼軌初始質(zhì)量和鋼軌臨界允許質(zhì)量。在新線軌道鋪設(shè)完成之后，需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，可以選擇采用列車正式運(yùn)行來檢驗(yàn)軌道的質(zhì)量問題，這能夠有效地消除鋼軌在擠壓之后產(chǎn)生的初始應(yīng)力作用。進(jìn)而在列車運(yùn)行試驗(yàn)完成之后，需要將鋼軌軌頭的初始不平順和缺陷打磨干凈，盡可能的減少鋼軌的表面粗糙度，由此鋼軌在經(jīng)過一系列的預(yù)處理之后，使得鋼軌處于最佳的初始狀態(tài)。

另外鋼軌軌頭在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的擠壓之后，邊角的磨損十分嚴(yán)重，導(dǎo)致鋼軌軌頭的外形發(fā)生變化，這樣以來列車在正常運(yùn)行過程中往往存在著一定的安全隱患。鋼軌不能繼續(xù)服役，必須更換下道。這種情況下的鋼軌軌頭質(zhì)量就是鋼軌臨界允許質(zhì)量。面對(duì)當(dāng)下的這種情況，鋼軌軌頭的質(zhì)量問題就顯得至關(guān)重要，這也是加強(qiáng)軌道整形修復(fù)的重要內(nèi)容。

鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略的關(guān)鍵內(nèi)容

鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略的有效實(shí)施，首先需要深入的了解列車與軌道之間的接觸關(guān)系以及合理的鋼軌外形結(jié)構(gòu)，這需要從鋼軌作用邊的摩擦和滾動(dòng)接觸造成的磨損來看，這個(gè)主要問題的成因即是列車與軌道之間的關(guān)系和地位并不明確造成的。

采用全壽命養(yǎng)護(hù)策略的最終目的就是通過對(duì)已經(jīng)發(fā)生變形的軌道，利用物理、化學(xué)手段將其恢復(fù)成最初的狀態(tài)，將鋼軌軌頭恢復(fù)成正確的外形輪廓，這樣在一定程度上改善了之前的列車與軌道之間的接觸關(guān)系，與此同時(shí)也能夠有效地減緩和控制列車與軌道之間產(chǎn)生的摩擦損耗。

另外，可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，對(duì)以往列車與軌道的接觸模式進(jìn)行革新，這就需要根據(jù)列車的條件，線路運(yùn)行的條件和軌道的損耗程度，設(shè)計(jì)出能夠產(chǎn)生最佳的列車與軌道接觸關(guān)系，其中車輛條件包括車輛的自身重量、列車鋼輪材質(zhì)的硬度和列車懸掛的阻力等等；線路運(yùn)行條件則包括列車與軌道接觸部分的高低好壞、軌道材質(zhì)的彈性程度和鋼軌的類型等等；軌道的損耗程度包括軌道軌頭偏離大小、軌道表面的粗糙度以及鋼軌頭部的變形程度等等。

在掌握以上基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)列車的行駛情況設(shè)計(jì)出適合以上運(yùn)行狀況的軌道鋼軌結(jié)構(gòu)，這樣可使修正的線路能夠與列車進(jìn)行完美搭配，能夠最大化的減緩和控制列車與軌道之間的摩擦損耗。

通常情況下，線路軌道在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的高密度、高頻次的重復(fù)作用之后，其外形輪廓難免會(huì)發(fā)生變形，尤其是在鋼軌軌頭發(fā)生嚴(yán)重變形之后，列車與軌道之間的接觸和銜接必然存在問題，導(dǎo)致鋼軌表面的磨損程度日益嚴(yán)重，最后只能通過更換鋼軌的方式解決這個(gè)問題。

然而通過物理或化學(xué)手段對(duì)鋼軌進(jìn)行整形，更是人為干預(yù)情況下的一種鋼軌軌道損耗，當(dāng)鋼軌軌頭的材質(zhì)質(zhì)量發(fā)生變化，將會(huì)加劇列車與軌道之間的摩擦損耗，因此如何科學(xué)有效的對(duì)鋼軌進(jìn)行整形則是鋼軌全壽命養(yǎng)護(hù)策略實(shí)施的關(guān)鍵性內(nèi)容，采用周期性的鋼軌整形手段能夠最大化的延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命。

另外，良好的鋼軌潤(rùn)滑劑也能夠減緩列車與軌道表面之間的摩擦損耗，但是這避免不了鋼軌表面粗糙度的摩擦損耗，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生的裂紋最終將會(huì)累積下來，進(jìn)而導(dǎo)致鋼軌可能出現(xiàn)斷軌現(xiàn)象。

結(jié)語

總而言之，經(jīng)過多年城市軌道交通線路軌道養(yǎng)護(hù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，針對(duì)列車與軌道摩擦嚴(yán)重的問題，我國(guó)已經(jīng)掌握了一定的科學(xué)有效的解決方法，但是相比較國(guó)外的城市軌道交通鋼軌養(yǎng)護(hù)策略仍然存在一定的差距。

因此，我國(guó)要根據(jù)各個(gè)城市軌道行駛的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的軌道全壽命養(yǎng)護(hù)策略，這就需要相應(yīng)的軌道養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員了解線路軌道的損耗情況和車輛自身的各種條件，牢牢掌握列車實(shí)際的運(yùn)行規(guī)律，盡可能的控制和減緩列車與軌道之間存在的摩擦損耗。

除此之外，還需要加強(qiáng)軌道的日常維護(hù)保養(yǎng)，利用先進(jìn)的軌道磨損檢測(cè)技術(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，合理的設(shè)置軌道使用的相關(guān)參數(shù)?？茖W(xué)合理的使用城市軌道交通線路鋼軌的全壽命養(yǎng)護(hù)策略不但能夠最大化的延長(zhǎng)軌道的使用壽命，而且能夠極大地提升城市交通的運(yùn)行效率，減少線路行車故障的發(fā)生。