提高鋼軌防斷控制能力的研究

韓清強 上海鐵路局阜陽工務段

提高鋼軌防斷控制能力的研究

韓清強 上海鐵路局阜陽工務段

針對鋼軌防斷存在的難點、威脅、風險、缺陷，積極開展應對，從“三嚴、三全、三防”三個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

鋼軌既直接引導和傳遞車輪帶來的荷載，又承擔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，在鐵路運輸中發揮著重要功能。同時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生的巨大內部荷載，還承受工作環境帶來的腐銹蝕因素，因此鋼軌出現傷損不可避免。但鋼軌出現傷損勢必要影響鋼軌自身功能的發揮，從而對運輸帶來影響。其中傷損的極端形式-折斷，對運輸的影響最大，輕者干擾運輸暢通，重者導致事故發生。因此，防止鋼軌折斷是工務部門的重大課題，經歷了由事后到事前、手工到儀器、過程到源頭、單一到立體、定量到定性、模擬到數字等的不斷轉變，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揮了十分重要的作用。當前，隨著列車速度、軸重、牽引方式的改變，新設備的大量使用，防止鋼軌折斷也面臨著新情況新課題新形勢，在繼承好常規傳統做法的同時，還要在七個方面提高認識、把握重點、開展攻關、豐富內涵，不斷推進防斷工作向前發展。

1 關注三大難點

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，存在三個彎折段，常規探傷儀器難以對該段進行探測，加上該段位于轍叉有害空間，構造復雜，手工檢查空間受限，檢查比較困難，車輪沖擊力大，翼軌容易出現傷損，因此成為防斷控制的難點。

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，鋁熱焊縫的強度低，在相同條件下容易出現傷損，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。比如，就管內而言，鋁熱焊縫近5 000頭，每頭的影響范圍標準為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，成為防斷的關鍵。同時，近年出現因熱影響范圍之外的軌底疲勞源導致焊縫斜裂拉開現象，這已經超出了常規焊縫的檢測范圍，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鋼軌斷面中尺寸最小的，但其受力是比較復雜的。在冬季，鋼軌軌底外緣既承擔動彎拉應力，又承擔溫度下降帶來的拉應力，在曲股時，外側軌底還要承擔彎曲拉應力。同時，軌底所處的環境導致其容易出現銹蝕，成為可能的疲勞源。加上現有技術手段無法對所有軌底腳進行探測，因軌底核傷而導致的斷軌呈上升趨勢，有的導致脫軌事故的發生。圖2為軌底腳核傷導致斷軌示意圖。

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

尖軌是承載并引導車輪由一條線路轉入另一條線路的設備。尖軌受刨切影響，強度低于基本軌。同時，尖軌的固定部分很短。尖軌折斷時不會出現紅光帶因此具有隱蔽性，不易被及時發現；尖軌折斷后，一旦進行轉換，導致折斷的前后兩段發生錯位，車輪通過時導致事故發生。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，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。若曲股鋼軌出現折斷，車輪通過時，很有可能因橫向力過大，致使斷口前后的兩根鋼軌生產左右嚴重錯位，出現事故的概率遠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，多發生在沿轍叉順向運行的迎輪翼軌上，具有突發、隱蔽、擴展迅速三個特點。若沒有及時發現，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 重視三大風險

從管理的角度來講，有三大風險需要關注。

3.1 周期安排不合理的風險

《修規》規定“正線、到發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檢查1遍”。按照這樣的規定安排是符合規定的，但是存在不合理的情況。比如，駝峰編解量很大，一些機務段的進出房線路線路和道岔以及一些側向通過密度較大的渡線，運量不次于一些正線，但屬于站線范疇，若安排半年一遍，符合規定，但從實際情況來看，存在不合理的現象，如果出現鋼軌折斷而沒有及時發現，后果也很難料，需要根據實際因地制宜安排探傷周期。同時,鑒于一些特殊設備出現過折斷現象，比如特殊尖軌等，在技術上增加了全斷面儀器探傷檢查，周期為每年一遍。如果安排的時間距離冬季過遠，效果可能不好，雖然周期符合，但存在不合理的問題。

3.2 現場檢查漏探漏查的風險

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

3.3 應急處置時間過長的風險

鋼軌折斷后要及時組織處理，力爭以最短的時間查清地點、緊急處置、開通線路，減少對運輸安全暢通的影響。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性，處置時間過長的現象仍然存在，導致小問題造成了大影響，乃至定責事故的情況。因此對應急處置的演練、備料、交通等要統籌梳理分析，應急網點的設置和輻射范圍要因地制宜，減少處置帶來的風險。

4 認清三大缺陷

鋼軌防斷技術雖然在一直發展，目前仍然存在三個方面的不足。

4.1 儀器檢查仍然存在盲區

鋼軌斷面為工字型,如圖4所示。探傷儀器在軌頂面推行時,在軌底部分,只有軌腰投影范圍內可以進行儀器探測,軌底其他部分則是儀器探測盲區。盲區內出現疲勞傷損時，無法及時發現，只有在導致鋼軌折斷后才能知曉。這給防斷帶來被動。目前隨著數字探傷儀的全面推廣，在儀器可探測范圍內的傷損在技術上已不是問題。因此盲區內傷損導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現對探測全過程進行記錄，這給回放分析掌握現場探測標準化帶來不便。從管理角度而言，過程的不可追溯性帶來了結果的不確定性，這種不確定性存在風險，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，其技術要領包括“看、敲、照、卸”四個方面。目前手工檢查趨于弱化趨勢。一方面與裝備的技術進步有關，需要手工檢查的方面逐漸減少；另一方面與探傷技術的發展有關。但是，儀器檢查畢竟存在盲區，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。現階段，由于各種因素，手工檢查的質量高低取決于個人的業務技術和職業道德，過程如何全部依賴于當事者的行為，沒有有效的技術手段對其操作過程進行監控，這也增加了防斷的不確定性和風險，同樣需要關注。

5 注重三嚴執行

以上的難點、威脅、風險、缺陷是客觀存在的，積極應對這些因素，需要在三個方面采取針對性措施并嚴格執行。

5.1 嚴格制度執行

合理制訂探傷周期，既要符合規定又要合乎實際，并在日常過程中認真落實。嚴格探傷作業和手工檢查作業標準化執行，樹好防斷的第一道防線，確保不漏探。抓好數字儀探傷回放，確保不放過任何可疑問題，督促現場執標作業，分析薄弱班組狀態，加大對薄弱地段和重點設備的回放抽查，為防斷提供保障支持。加強跟班制度落實，指導解決督促各項要求在現場的嚴格執行。

5.2 嚴格探傷靈敏度管理

合理的探傷儀器靈敏度對及時發現鋼軌內部的傷損極為重要。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，質量和進度相結合，在保證質量的前提下兼顧探傷進度。對于重點地鋼軌，如曲股、尖軌、翼軌等要質量優先，選用較高的靈敏度，并輔以側面復核校對，確保對傷損查早查小，犧牲一些進度是必要的，畢竟，這些特殊設備所占比例不大，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 嚴格從嚴判傷

鑒于尖軌、曲股、翼軌折斷所存在的巨大風險，在日常檢查中，對這些設備所出現的傷損要從嚴判定。對于可疑的波形問題,要采取多種手段確認原因，查不到原因又連續三個周期在同一位置都出波的，要采取果斷措施從嚴處理。對于輕傷現象，要按照輕傷有發展來對待。對于輕傷有發展，有計劃安排進行更換，堅持適度超前處理。對于重傷，按照“兩個不過夜”的規定按格執行，防范可能出現的風險。

6 盯住三全落實

6.1 全天候檢查

鋼軌防斷已經成為貫穿全年的一項重要工作任何時候都不能降低要求，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，做到對設備的全覆蓋，掌握鋼軌的全部狀態。落實每周的人工重點巡查，對道岔、薄弱地段的鋼軌每周安排線路工區人員進行巡查，掌握重點設備的實際狀態。嚴格落實對關鍵設備的日檢查，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，及時發現出現的折斷鋼軌，及時采取措施處置，消除帶來的威脅風險。

6.2 全斷面檢查

對小號碼道岔尖軌、可動心軌、TA型尖軌等，定期用儀器對其進行全斷面的檢查，做到儀器檢查無盲區，實現對特殊重要設備鋼軌狀態的有效掌握，防患于未然。

6.3 全方位檢查

要從人、機、料、法、環等方面開展防斷的預防防范。提高人的素質，不斷適應防斷的形勢需要。配備先進的機具，不斷改進防斷的手段需求。規范材料的使用，從源頭上把控防斷的關口。完善工藝流程，不斷增添防斷的科技含量。形成圍殲態勢，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

針對存在的難點和風險，從技術手段上努力改進。為人工檢查配備攝像手電筒，將檢查的過程全面保存，為過程執標檢查提供可追溯的證據。開發數字焊縫探傷儀，實現焊縫探傷的數字化管理，為二次回放創造條件。對組合轍叉翼軌的探測制訂專項工藝流程，彌補常規儀器探測存在的不足。

7.2 抓強化防止薄弱

對存在的薄弱設備，采取合適的技術進行強化，提高自身的抵抗能力。在鋼軌的使用上，對于威脅較大的設備優先選用高強度高耐磨的新軌，比如曲股鋼軌、尖軌、翼軌等。在強化項目的安裝上，木枕地段 道岔導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行安裝，小號碼道岔尖軌延長補強板長度。在狀態控制上，定期對薄弱設備進行綜合維護，實施優質，提高設備的整體狀態，增強低于風險的能力。

7.3 抓演練防止遲緩

抓好腳本的培訓，使每個人都掌握自身擔當的角色、工作標準、工作流程，做到臨陣不亂。抓材料配備，建立有效的應急網點，做到有備無患。抓現場處理，以最短的時間查清原因，快速處理，及時恢復，減少對運輸的干擾。

責任編輯：宋飛 龔佩毅

來稿時間：2015-8-17