武漢地鐵DTVI—2扣件彈條斷裂原因分析與措施探討

范浩?劉源?李群

摘 要 本文對武漢軌道交通6號線DTVI2型扣件彈條斷裂進行跟蹤監測，統計彈條斷裂區域的曲線半徑、左右股、鋼軌內外側、線路平順型等數據，并將彈條送專業檢測單位檢測。根據統計數據及彈條質量檢測結果分析彈條斷裂原因，提出針對性整改措施，減緩彈條斷裂情況。

關鍵詞 軌道；DTVI-2扣件；彈條；斷裂

引言

DTVI-2型扣件是專門針對地鐵特點而研制的彈性分開式扣件，是一種大范圍應用于國內地鐵的成熟扣件，其采用無螺栓彈條結構，部件簡單、承壓均勻，且能夠減少涂油、復擰等工作，從而降低工作量，提高工作效率。武漢軌道交通6號線2016年12月28日正式開通運營，線路全長35.93km，設37站，主要采用DTVI-2型扣件。武漢地鐵軌道交通6號線首次采用此種扣件形式，在開通運營3個月后開始出現彈條斷裂情況，并有逐漸增加的趨勢，嚴重影響軌道線路的正常運營。為此，本文針對此種情況進行深入分析并提出相應的整改措施，以減緩彈條斷裂情況。

1 DTVI-2扣件彈條斷裂情況統計

武漢軌道交通6號線于2017年3月開始出現DTVI-2型扣件彈條斷裂現象，截至2018年5月，共斷裂DTVI-2型扣件彈條3819件，平均每月斷裂252件。武漢軌道交通1號線、2號線、3號線、4號線每月彈條斷裂數量分別為1件、8件、12件、4件，而武漢軌道交通6號線作為新運營線路，每月斷裂彈條數量達到255件，極為不正常。

根據統計，武漢軌道交通6號線彈條斷裂均發生在半徑小于或等于400m的小半徑曲線地段。以彈條斷裂情況最為嚴重的輕工大學至園博園北上行YJD56曲線為例，曲線全長467m曲線半徑400m，彈條斷裂總數為1231件，其中曲上股斷裂78件，占比6.33%，曲下股斷裂1153件，占比93.7%。鋼軌內測斷裂836件，占比68%，鋼軌外側斷裂395件，占比32%。斷裂位置均位于彈條前肢（大圓?。┨?。

2 彈條斷裂原因分析

根據彈條斷裂數據統計及質量檢測結果，本文認為影響其斷裂的因素如下：

2.1 軌道振動

根據上述數據統計，彈條斷裂現象集中在小半徑曲線地段的曲下股。通過現場觀測及測量，曲下股均存在一定的波磨情況，曲線半徑越小，波磨情況越嚴重。武勝路至琴臺區間，曲下股最大波磨已達到0.6，園博園北至輕工大學曲下股最大波磨已達0.4，波長52～120mm。列車行駛在這一區段時振動幅度明顯大于直線地段，且噪音較大。由于波長短，鋼軌在列車的反復荷載作用下會存在高頻振動。而扣件系統作為約束鋼軌自由移動的部件，鋼軌的高頻振動荷載將會反作用于扣件彈條，當荷載超過扣件彈條極限承受強度時，彈條將會斷裂。北京交通大學做過相應試驗研究，e型彈條的動態應力應變增大的最本質原因就是受到與其共振頻率相同的激擾作用而引發彈條共振，使彈條振動強度增大，從而使彈條受力更復雜，引發彈條斷裂。而地鐵線路中鋼軌波磨病害是其主要激擾源[1，2]。

2.2 軌道局部不平順

由于隧道結構存在不均勻沉降，影響了軌道結構的幾何尺寸，使軌道結構的平順性降低，局部區域存在鋼軌空吊。列車經過時存在會產生晃車、振動現象，進一步增加扣件彈條的受力，影響彈條的使用壽命。

2.3 鋼軌焊縫平直度不良

由于前期施工時焊縫平直度控制精度較差，導致在焊縫接頭附近出現焊縫不平順問題，列車經過焊縫時會對鋼軌產生一定的沖擊力，進而影響彈條的受力。焊縫平直度對彈條的使用壽命影響較為明顯，當焊縫不平順性明顯時，彈條動應力幅值較平順線路顯著增大，會加快彈條疲勞傷損；彈條動應力幅值和輪對通過瞬間突變應力幅值均隨焊縫不平順波深增大而線性增大[3]。

2.4 彈條質量問題

DTVI-2扣件彈條設計彈程為10.5mm時，扣壓力應為8.25kN，而送檢彈條扣壓力檢測結果分別為7.78kN、7.70kN、8.08kN，均小于設計扣壓力。亦即說明在彈條受力相同時，彈條趾端實際位移大于設計位移。在列車荷載反復作用下，彈條的實際振動幅度大于設計振動幅度，進一步加快彈條疲勞斷裂。

2.5 彈條安裝不規范

DTVI-2扣件彈條設計規范要求彈條就位以其最小圓弧內側與鐵座端部相距8～10mm為準，不得頂緊或距離過大。而在實際安裝過程中可能將彈條安裝過緊，使得彈條個別部位出現應力集中，降低彈條的強度。

3 彈條斷裂整治措施

3.1 鋼軌打磨

鋼軌打磨主要包括鋼軌波浪形磨耗打磨以及鋼軌焊縫接頭打磨，緩解列車經過時鋼軌的振動現象，有效降低彈條斷裂數量。目前武漢軌道交通6號線經過對園博園北至輕工大學區間鋼軌接頭的打磨，該區間每個天窗點彈條斷裂數量相比前期有明顯下降趨勢。

3.2 加強線路日常維修保養，消除軌道線路不平順

持續優化線路質量，開展無縫線路應力放散、軌道幾何尺寸精調等工作。加強對線路檢查，發現線路不平順現象時應及時進行維修保養，保證軌道線路保持良好狀態。另外，應加強對隧道結構沉降觀測，以避免因隧道沉降影響軌道線路質量。

3.3 更換彈條

加強對使用彈條的質量檢測，淘汰劣質彈條。此外，選取園博園北至輕工大學區間斷裂最嚴重曲線地段，將原有彈條更換為全新的DTVI-2扣件彈條以及不同類型的全新彈條，對比兩種不同彈條的服役情況，最后擇優選取其中一種替換彈條斷裂區域彈條。

3.4 規范安裝流程

嚴格按照DTVI-2扣件彈條設計規范要求進行彈條安裝，彈條小圓弧內側與鐵座端部不得頂緊或距離過大，必須遵守8～10mm的標準。此外，在安裝過程中，不應使用鐵錘大力敲打，應用專用工具進行安裝，避免安裝不當導致彈條質量受損而加速彈條斷裂。

3.5 合理選擇軌道減振形式

初始設計時，針對小半徑曲線應選擇合理減振形式，減緩小半徑曲線的振動。此外，為減緩小半徑曲線鋼軌波磨的產生和發展，可采取增設鋼軌TRD調頻阻尼器等措施，吸收有害振動能量，抑制共振，從而有效控制彈條斷裂現象。

參考文獻

[1] 肖宏，馬春生，郭驍，等.e型扣件彈條斷裂原因頻譜分析[J].同濟大學學報（自然科學版），2017，45（7）：1000-1008.

[2] 郭驍.地鐵e型彈條扣件系統疲勞傷損機理研究[D].北京：北京交通大學，2016.

[3] 劉小軍，趙春發，張徐.鋼軌焊縫不平順對扣件彈條動應力的影響分析[J].西南科技大學學報，2015，（4）：20-24.