地铁钢轨波磨引起的扣件病害分析与治理

地铁钢轨波磨引起的扣件病害分析与治理

薛嘉鑫

天津津铁城市轨道交通工程有限公司 天津300000

摘要：地铁钢轨波磨引起的扣件病害对于地铁运营的安全性影响非常大，因此为了能够妥善保障整体的运营效果，就必须要寻找有效的测试解决因钢轨波磨所导致的扣件病害问题。本文针对性地对北京地铁6号线的部分典型波磨区段的扣件病害问题进行了研究，分析了病害出现的具体表现，并提出了整治措施，仅供参考。

关键词：地铁；钢轨波磨；扣件病害

引言：

当前我国城市轨道交通正在迅速发展，地铁也在大范围的修建。但是在这一发展过程中，发现对已经通车运行的线路进行养护维修时面临着一些新问题，如钢轨波磨、弹条折断、车辆摇晃、接触网磨耗不均等等问题。这样一方面会导致养护维修工作量增加，另一方面还会影响行车安全和旅客乘坐舒适性。其中北京地铁部分曲线乃至直线段不同程度钢轨波磨问题，引起了人们的广泛关注，对异常钢轨波磨问题的处理已成为人们关注的焦点。

一、国内外钢轨波磨评价现状

（一）我国地铁钢轨波磨养护维修现状

目前我国仍然采用铁运[2006]146号铁路线路修理规则来进行钢轨波磨情况的评估，通过测量其波长以及波深情况来进行整体的铁路状况评估。目前这一规则中明确规定了钢轨伤损的两个类型，当钢轨的波磨波深超过0.5mm时，是第一类伤损类型，也就是轻伤。此时需要采用打磨的方式来对钢轨进行维护，并且还要保证打磨维护之后钢轨的表面不平整度小于0.2mm。第二类是重伤，需要针对性地采取措施进行处理。在目前的养护维修过程中发现，目前对于维修的标准制定得过于宽松，导致目前的钢轨维护计划的精准度不佳[1]。

（二）国际钢轨波磨评价规范

国际研究机构针对钢轨波磨测量标准和评价体系进行了系统研究，并制定了包含钢轨波磨评价内容的钢轨表面非平顺科学评定方法。当前，世界各国铁路专用钢轨波磨测量和评定相关标准如下：第一，铁路设施中有轨车辆产生噪声测量标准。这一测量标准的制定主要以轮轨噪声与钢轨的表面粗糙程度的相连关系为基础，应用1/3倍频程的波长谱形式，明确钢轨表面不平顺粗糙度级建议值。第二，铁路设施轨道工程验收。轨道钢轨打磨、铣磨、刨磨的验收规范标准中提出，移动波深峰峰均值和移动波深有效值均值两个评价指标，并给出分波长的钢轨磨耗后表面不平顺粗糙度极限值。第三，铁路设施噪声排放和滚动噪声。有关钢轨粗糙度测量标准中规定了以钢轨波磨为研究对象的试验方法及测量要求[2]。

二、典型波磨区段弹条断裂基本情况

本文针对性地选择了北京地铁6号线中的典型波磨区域，并以此为中心划定了一个半径为650m、长度为652m的曲线。在曲线的起始点进行特殊等级的减震轨道的铺设，并将长度设置为285m，在曲线中部进行高等级的减震轨道的铺设，并将长度设置为160m，在末端部位进行普通轨道的铺设，长度为207m，扣件的间距保证在每千米1680对。随后使车辆加速通过这一区域，进行相关的数据测量后发现，这一曲线钢轨表现出了明显的典型波长波磨，在经历了7次的钢轨打磨之后，发现钢轨出现了弹条集中断裂的情况。

三、现场测试与弹条断裂原因分析

（一）波磨测试

本文主要采用了CAT波磨小车来测量波磨区段的具体数值，随后再进行统计计算，并绘制成曲线图。通过对数据进行分析之可以看出，在本文研究的这一区段中，波长63mm出的钢轨表现出了较为严重的钢轨波磨问题，同时其表面的粗糙度级也远远地超过了国际标准规范。在对这一区段的相邻钢轨的波磨情况进行研究之后发现，其全波长范围内的表面粗糙度级都符合国际的相关标准，并且钢轨表面呈现较为良好的状态。通过对30～100mm的波长区段的钢轨移动波深峰值以及平均值的数据进行研究之后发现，曲线钢轨波磨曲线钢轨波磨段移动波深峰峰均值达到了200μm，远超于只有10μm无波磨直线段运动的波深峰峰均值，由此可以判定，曲线段的钢轨波磨程度要远远高于直线段[3]。

（二）原因分析

在上述试验分析的基础上，获得了扣件弹条折断的原因。第一，受到外部因素的影响。扣件弹条以及铁垫板昌吉受到外部环境的挤压以及震动，导致弹条出现损伤，同时进一步发展疲劳裂纹，最终导致扣件弹条与铁垫板因为外力的作用出现断裂问题。第二，钢轨的波磨问题过于严重，导致扣件弹条所接收的振动能量过大，最终导致弹条的振幅长时间的超过其承受范围，从而发生断裂。

四、整治措施

本文对北京地铁的典型波磨区域的钢轨波磨情况进行了研究，并且提出了以下几种整治措施，以期能够有效地治理地铁钢轨波磨引起的扣件病害问题。

（一）应用TRD

试验段扣件内的波长在25～50mm之间，外轨波磨的控制波长为50mm则为段波波磨。此时可以进行TRD的安装，不仅可以使轨道的整体动力特性得到进一步的增强，还能够使钢轨的频响函数曲线表现得更加平滑，通过借助这一手段，可以有效地降低钢轨波磨相关的频响峰值，提升其可靠性。在完成安装之后还需要持续进行监测，确保钢轨波磨问题得到妥善的治理。

（二）钢轨打磨

如果钢轨的波磨深度达到了0.2mm，那么就需要及时进行调整，加强对其的关注，同时如果出现了弹条的断裂次数越来越多的现象，那么就亟需使用一定的措施对其进行保护，如通过钢轨打磨的方式开展相关保护工作。但是需要注意的是，在应用这一方式时，必须要适当地提高打磨验收的标准，通过一定的措施将波深范围、以及打磨深度都控制在0.1mm以下，促使钢轨的质量更高，同时还需要避免反复发生记忆性波磨问题。

（三）车辆匀速通过曲线

在通过曲线轨道时，需要合理地控制车辆速度。如果测量加速通过这一区域，就会影响到轮轨的关系，所以必须要采用匀速行驶的方式通过曲线轨道，控制波磨的发展[4]。

五、结束语

综上所述，通过对北京地铁的扣件弹条平破裂问题进行研究之后，能够明显发现，曲线段钢轨相较于直线段钢轨更容易出现波磨问题。因此必须采用合理的方式针对性地控制曲线段的钢轨波磨问题，并合理地控制车辆通过速度，避免发生扣件病害。其实在长时间的应用之后，地铁钢轨都会有很大的概率出现波磨问题，因此相关人员必须要对钢轨进行定期的维护与修理，才能够有效地避免各类病害问题发生，从而为地铁车辆的安全运行提供保障。

参考文献：

[1]关庆华,张斌,熊嘉阳,李伟,温泽峰,王衡禹,金学松.地铁钢轨波磨的基本特征、形成机理和治理措施综述[J].交通运输工程学报,2021,21(01):316-337.

[2]黑勇进.地铁钢轨波磨引起的扣件病害分析与治理[J].铁道建筑,2019,59(08):150-153.

[3]仲莹涵,关庆华,温泽峰,李伟,陶功权,张晴.地铁钢轨波磨对轨道结构振动及减振特性影响[J].噪声与振动控制,2017,37(04):85-89+154.

[4]邵壮,郭骁,吴思行.小半径曲线钢轨波磨对振动和二次噪声影响试验研究[J].现代城市轨道交通,2022(09):63-67.