城市軌道交通鋼軌傷損原因及維護管理對策

摘 要：近年來，隨著我國城市軌道交通建設的逐年增多，乘客對于城市軌道交通乘坐體驗的要求也逐步發(fā)生了變化。雖然地鐵為人們提供了便捷快速的出行方式和出行的便利與空間，但是地鐵的運營期維護給運營質(zhì)量帶來了一系列問題。因此，本文的內(nèi)容主要是反映近年來我國地鐵系統(tǒng)運營期軌道傷損原因的一些重要研究內(nèi)容，分析或探討地鐵軌道工程后續(xù)運營過程維護時段內(nèi)可能出現(xiàn)的一些具體城市建設質(zhì)量問題的原因，分析并提出了主要的故障檢測和技術措施，探討對應的維護管理對策，為地鐵單位相關領域的行業(yè)人員開展研究活動提供重要參考。

關鍵詞：地鐵軌道 軌道傷損 維護管理對策

0 引言

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟水平顯著提升，社會群體交通出行更為頻繁，對于城市軌道交通的需求也明顯提升。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2020年12月，我國內(nèi)地累積有45個城市陸續(xù)開通城市軌道交通運營線路7978.19公里，其中運營線路中地鐵線路占比將近80%。隨著軌道交通運營的網(wǎng)絡化發(fā)展，運營規(guī)模不斷加大，客運量迅猛上升，列車的頻繁運行和使用，軌道和設施會逐漸磨損和老化，地鐵鋼軌傷損問題日益凸顯，可能出現(xiàn)裂縫、斷軌、接觸網(wǎng)故障等情況，因此需要及時的檢修和維護，以確保軌道交通系統(tǒng)的安全和可靠運營。可見，為了滿足城市軌道交通規(guī)?；?、持久化發(fā)展需求，科學準確分析地鐵鋼軌傷損演變過程，系統(tǒng)分析產(chǎn)生傷損的主要原因，并提出科學維護策略具有重要意義。

1 地鐵軌道工程施工內(nèi)容

中國是一個人口密集、集中的相對富裕地區(qū)。根據(jù)《關于近年來中國交通城市建設發(fā)展和現(xiàn)狀的報告》的總體分析指出，交通和管理部門的建設面臨著巨大的政治壓力。隨著國際客流密度的持續(xù)快速增長，現(xiàn)代客運城市的長遠發(fā)展必將受到嚴重阻礙。為了有效改善我國主要城市的交通狀況，緩解交通壓力，與地下鐵路技術相關的各種技術建設規(guī)則逐步融入我國現(xiàn)代工業(yè)城市的建設過程，這也在一定程度上促進了國內(nèi)地下鐵路網(wǎng)的健康、順利、有序建設。在地鐵線路的建設和發(fā)展過程中，需要建造一套標準化、安全可靠的地鐵線路，才可以確保行駛中的列車系統(tǒng)具有較強的軌道抗沖擊可操作性，最終實現(xiàn)軌道快速安全運行的最佳條件，延長服務時間的目的，因此軌道工程施工方案的合理質(zhì)量將直接影響人們的鐵路安全和未來的交通出行。

2 地鐵鋼軌傷損主要類型

鋼軌傷損是指城市軌道交通系統(tǒng)中軌道設施出現(xiàn)的損壞、磨損或老化等問題。由于列車的頻繁運行和重載荷的作用，軌道和相關設施會經(jīng)歷不同程度的磨損和損壞，加之鋼軌本身材質(zhì)的問題，會形成一系列表面或內(nèi)部傷損，進而影響軌道交通系統(tǒng)的安全性、運營效率和乘客舒適度。

軌道傷損的主要類型包括：

①鋼軌磨耗：長期列車行駛和制動會導致鋼軌工作邊頂面和側(cè)面產(chǎn)生磨耗，包含鋼軌垂直磨耗和鋼軌側(cè)面磨耗。這種磨耗常見于軌道線路曲線地段，可能會導致軌道高度減小、軌距變寬，從而影響列車的平穩(wěn)行駛。

②銹蝕：環(huán)境因素（如地下水、地表水、化學物質(zhì)、區(qū)間內(nèi)較高濕度等）和大氣污染會引起軌道表面的銹o4DxnQPgP70UGZJLyevTpYXF0g7AZf6qX91dl2vcAbQ=蝕。銹蝕可能導致軌道表面粗糙，減少列車與軌道之間的摩擦力，影響牽引和制動效果。

③軌面擦傷：列車車輪對摩擦造成的局部較大磨耗，往往呈點狀分布。

④裂紋：由于列車車輪輪對的沖擊、摩擦或鋼軌本身含有雜質(zhì)造成的鋼軌各部位的開裂。常見于列車沖擊較大部位，如鋼軌接頭、道岔轍叉心、軌道不均勻沉降地段、小半徑曲線地段等。

⑤核傷：由于鋼軌材質(zhì)引起，即內(nèi)部夾灰鋼軌，在列車的不斷碾壓作用下，造成雜質(zhì)部分和鋼軌母材剝離。

⑥剝落掉塊：鋼軌裂紋或核傷，在列車輪對沖擊下繼續(xù)發(fā)展，形成的鋼軌表面剝落掉塊，銹蝕嚴重地段的鋼軌也會形成剝落掉塊。

⑦鋼軌折斷：由于嚴重銹蝕、裂紋、核傷、剝落掉塊等疲勞傷損的鋼軌在列車車輪輪對的沖擊力和外界溫度等多重因素的影響下造成的鋼軌斷裂。軌道斷裂會導致列車行駛中斷，嚴重時可能引發(fā)事故。

⑧道床沉降：軌道基礎的松動或不穩(wěn)定可能導致軌道沉降。軌道沉降會使軌道高度不均勻，引起列車運行時的顛簸和不穩(wěn)定，增加噪音和振動。

鋼軌傷損對城市軌道交通系統(tǒng)的影響是多方面的，包括列車運行的平穩(wěn)性、乘客的舒適度、列車運行速度和安全性等。因此，對鋼軌傷損的監(jiān)測、檢修和維護是城市軌道交通系統(tǒng)運營管理的重要任務之一，旨在確保系統(tǒng)的安全、可靠和高效運行。

3 地鐵建設過程中傷損原因及維護管理對策

3.1 地鐵過軌管線問題

在城市地鐵的建設和運營過程中，地鐵建設項目將出現(xiàn)以下兩個主要問題：首先，管道穿越鐵路容易被預應力混凝土鋼筋網(wǎng)堵塞，不能及時正確使用，在城市地下空間到城市的軌道工程建設中得到廣泛應用。二是未及時嚴格按照國家現(xiàn)行標準的有關規(guī)定確定合理的穿越管線布置尺寸或安裝間距。

為了解決上述兩個問題，我們需要通過快速施工，更有效地進行技術交流，與施工現(xiàn)場的管道工程技術人員以及施工單位和業(yè)主進行溝通。還應首先確定施工現(xiàn)場的位置范圍和現(xiàn)場敷設的管道，并使用適當?shù)墓こ滩牧线M行管道施工，建議在具體工程實施過程中，在雙方現(xiàn)場技術交底和確認快速施工后，在管道現(xiàn)場施工和敷設時，宜采用交叉敷設或涂漆的噴涂安裝方式，并在建筑墻體地面的管道上涂裝各種施工標志。主要功能是明確穿越鋼軌管道上安裝的各種裝飾材料的種類、數(shù)量及安裝位置范圍，并在施工前進行現(xiàn)場確認。避免施工人員在現(xiàn)場施工或鋪設地面管道時，由于施工人員的臨時疏忽，造成與現(xiàn)場施工、維護人員溝通不及時、埋地管道位置錯誤等小技術問題[1]。

3.2 伸縮縫模板

一般來說，在城市軌道交通建設或改造工程的安裝和實施過程中，伸縮縫模板變形始終存在質(zhì)量問題，主要體現(xiàn)在以下兩大質(zhì)量問題：①伸縮縫模板一般采用半剛性固定，在碾壓安裝或混凝土建筑施工過程中，由于沖擊振動和外力作用、自重等因素，可能導致伸縮縫模板嚴重變形。②在混凝土凝固、收縮和膨脹的全過程中，以及混凝土膨脹與收縮膨脹和混凝土變形的相互作用過程中，都會突然產(chǎn)生裂縫。裂紋有時可分為真裂紋和假裂紋，或由膨脹裂紋或斜裂紋引起的裂紋突然出現(xiàn)[2]。

3.3 軌枕

在地鐵軌道工程從施工階段到運營階段的特殊施工過程中，有時更容易出現(xiàn)各種特殊的施工條件，如軌道與混凝土結構的不對稱、澆筑后的正方形和傾斜等。主要問題是以下三個容易發(fā)生的嚴重質(zhì)量問題：①對地鐵整體軌道床架系統(tǒng)的整體外觀效果可能造成了嚴重地影響。②如果長軌枕發(fā)生變形，軌距精度將明顯偏離，這將對地鐵軌道的橫向抗拉強度和橫向?qū)щ娦援a(chǎn)生一定影響，導致扣件的正常有效使用壽命顯著縮短。③鋼軌短軌枕表面和長軌枕表面的曲線呈現(xiàn)不對稱或坡度的恒定變化，使得鋼軌坡底高度不能快速準確地滿足設計精度要求，從而使鋼軌輪軌表面與鋼軌表面之間的機械摩擦力大大增加，增大鋼軌損耗。

為解決上述問題，在現(xiàn)場預鋪或現(xiàn)場拼裝、加工軌枕后，在現(xiàn)場準備和工作過程中，應及時對軌枕正方形找正性能問題和正確安裝位置問題進行檢查、驗證、確認和現(xiàn)場處理。在現(xiàn)場路面砼基礎澆筑安裝正式開工前，應及時組織專業(yè)檢驗評定人員進行現(xiàn)場軌枕安裝檢查，并填寫現(xiàn)場檢查表，認真按要求進行現(xiàn)場檢查。針對短軌枕可能承受的高高度、高起伏等特殊應力條件，可根據(jù)新的要求，選取相應的軌道底坡試驗分析設備參數(shù)，定期進行安全檢查、處理和設計調(diào)整。安全技術管理數(shù)據(jù)記錄的管理及后續(xù)的維護和處理應嚴格按規(guī)定執(zhí)行。當特別需要進行設計調(diào)整或軌枕設計處理時，應盡可能準確、及時地進行設計調(diào)整軌底坡。采用先粗后精的作業(yè)方式。只有在重復檢查和重復檢查以及驗證和確認符合要求后，才允許放置[3]。

4 地鐵軌道工程維護管理策略

4.1 定期檢查和維護

定期進行軌道、設備和設施的檢查和維護是保持地鐵系統(tǒng)運行良好狀態(tài)的關鍵。包括鋼軌表面的磨損、腐蝕、裂縫等方面的檢查、修復、設備的保養(yǎng)和維修等。定期檢查和維護計劃應制定合理的時間表和標準，確保及時發(fā)現(xiàn)和修復潛在問題，以防止進一步惡化。此外，除了定期檢查和維護，采取預防性維護措施是減少突發(fā)故障和延長設備壽命的重要策略。這包括定期更換易損部件、進行防腐蝕處理、控制水滲透等。預防性維護可以減少突發(fā)故障的發(fā)生，提高地鐵系統(tǒng)的可靠性。

4.2 加強對工作人員的培訓和指導

加強對地鐵軌道工程運營期工作人員的培訓和指導是維護管理策略的重要組成部分。培訓和指導旨在提升工作人員的技能水平、增強其專業(yè)知識和操作能力，以更好地應對地鐵軌道工程的維護需求。以下是一些培訓和指導方面的關鍵要點：

①崗位培訓：根據(jù)檢修人員的具體崗位職責和任務，進行相關的崗位培訓，培訓內(nèi)容應涵蓋相關技術知識、操作流程、應急處理和安全規(guī)范等，根據(jù)檢修工崗位級別的不同設置差異化的培訓內(nèi)容，如上崗證及初級檢修工以規(guī)程規(guī)定的檢修內(nèi)容、方法、頻次、傷損判斷標準及公司的故障類型、故障修復時間、不同作業(yè)審批要求等為主。

②安全培訓：檢修人員需要接受關于安全操作、應急處理、事故預防和自我保護等方面的培訓。他們應了解安全規(guī)章制度、緊急疏散程序、火災和救援知識等，以保障乘客和員工的安全。

③技術培訓：檢修人員需要了解地鐵軌道工程系統(tǒng)的相關技術知識，包括信號系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。培訓內(nèi)容可以涵蓋系統(tǒng)的原理、工作原理等。技術培訓可以提高工作人員對設備和系統(tǒng)的理解和操作能力。

④實操培訓：通過實際操作演練，工作人員可以熟悉設備和工具的使用，掌握正確的操作方法和流程。實操培訓可以提高工作人員的操作技能和應對突發(fā)情況的能力[4]。初期可以工器具、備品備件、耗材的領取、使用、維護為主。

通過加強對地鐵軌道工程運營期工作人員的培訓和指導，可以提高他們的工作效率、操作安全性和問題解決能力，從而有效地維護和管理地鐵軌道工程系統(tǒng)。這將對地鐵系統(tǒng)的安全運營和乘客的舒適體驗產(chǎn)生積極的影響。

4.3 使用新技術、新工具、新材料

如建設過程中，鋼筋砼墊塊可在模板安裝前分別設置，預留鋼筋安裝前，每一墊塊應標明一定寬度的鋼筋尺寸和鋼筋編號，以便有效控制預留鋼筋之間的安全距離。同時，每個鋼筋砼條形模板上可單獨設置預留鋼筋安裝號孔號，有效解決了預留鋼筋距離控制難、道床鋼筋密實的復雜問題[5]。同時，引入新的技術和材料可以改善軌道的耐磨性和耐腐蝕性。例如，采用高強度鋼軌、抗腐蝕涂層等，以延長軌道的使用壽命。此外，對于運營期維護還可采用先進的監(jiān)測技術和系統(tǒng)，定時監(jiān)測地鐵軌道、設備和列車的狀態(tài)，可以及時發(fā)現(xiàn)異常情況并進行診斷。例如軌道智能巡檢系統(tǒng)，基于非接觸式檢查測量理念，以數(shù)字高清成像、視覺測量、圖像處理、模式識別等技術，對軌道圖像信息進行采集、分析和處理，通過監(jiān)測時實時圖像采集系統(tǒng)實現(xiàn)線路軌道設施（鋼軌表面、扣件、彈條、軌道板表面、信號裝置、道口、道岔、護軌區(qū)域、排水溝、道床表面和軌枕等）的高清連續(xù)成像，通過與預設模型的對比及時發(fā)現(xiàn)扣件缺失、異物侵限、道床損傷等問題。。

5 結論

總之，在我國軌道交通的快速發(fā)展和全面建設過程中，地鐵網(wǎng)絡建設取得了明顯的歷史性進展，引起了國內(nèi)外社會各界的廣泛關注。城市軌道為高密度、大運量的交通系統(tǒng)，一旦運營期維護管理不當，發(fā)生差錯，將會導致嚴重的后果，因此，在城市地鐵工程建設項目管理實施過程中，應重視提高對施工質(zhì)量控制和質(zhì)量管理的認識和監(jiān)督程度，并對軌道交通建設項目中可能出現(xiàn)的相關問題逐一進行深入研究，并系統(tǒng)探究軌道傷損的基本規(guī)律，做好地鐵軌道的運營期維護管理工作，才能保證地鐵軌道的安全、可靠運行，為現(xiàn)代化城市的發(fā)展保駕護航。

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