地铁线路常见病害原因及养护维修措施探析

地铁线路常见病害原因及养护维修措施探析

宋林旭  周伦

贵阳市城市轨道交通运营有限公司

摘要：地铁线路长期服役易产生诸多部位病害，严重影响行车安全与运营效率。针对线路病害多发频发的现状，本文在深入分析常见病害类型与成因的基础上，从预防性养护、专业化作业、新材料工艺应用等方面提出了线路养护维修措施优化策略，旨在提高线路部件可靠性与耐久性，为保障地铁线路运输安全平稳、提升运营质量与效益提供科学依据。

关键词：地铁线路；常见病害；养护维修

引言

地铁线路是地铁运输系统的重要组成部分，其结构状态直接影响行车安全、运营效率及乘客舒适度。在列车长期反复荷载、环境因素等作用下，线路不可避免地会产生多种类型的损伤与退化，导致线路服役性能逐步下降。据统计，我国地铁线路病害发生率呈逐年上升趋势，给线路养护维修工作带来严峻挑战。为有效管控线路病害风险，延长线路使用寿命，必须深入研究常见病害的成因机理，制定精准高效的养护维修策略，这对于提升地铁运输安全性、可靠性及舒适性具有重要意义。

一、地铁线路常见病害类型及成因分析

1.钢轨类病害：波浪形磨耗、侧磨、剥离等病害成因剖析

钢轨作为列车车轮的直接接触和支承部件，在反复的动载荷作用下极易产生磨耗、疲劳等病害。其中，钢轨波磨是一种典型的表面损伤，表现为钢轨踏面呈现周期性的波浪形磨耗，其成因主要与车轮抱轨状态下轮轨动态相互作用引起的弹性振动和塑性变形有关。钢轨侧磨多发生在曲线、道岔等特殊线路区段，主要由于轮轨横向力和蠕滑作用导致轨头偏磨。剥离则是指钢轨表层材料在循环应力作用下产生疲劳微裂纹并逐渐剥落的现象，与接触应力水平、金属杂质、制造工艺等因素密切相关。上述钢轨病害会降低轮轨接触性能，加剧动力作用，甚至引发脱轨等严重后果，应引起高度重视。

2.轨枕类病害：裂缝、翘曲、老化等病害发生机理研究

轨枕是地铁线路重要的支承和传力构件，常用材料包括木枕、混凝土枕、钢枕等。在列车荷载反复作用下，轨枕易产生裂缝、翘曲变形等病害，其发生机理与轨枕材料特性及受力状态密切相关。以混凝土轨枕为例，孔洞、裂纹等缺陷的存在会导致轨枕承载能力下降，在列车冲击荷载作用下易诱发疲劳开裂。木枕则易因潮湿、腐蚀等原因出现强度降低、弹性丧失等老化问题。轨枕病害的发生会改变轨道几何状态，降低线路平顺性，提高车辆动力作用，加速部件损伤，因此必须深入研究轨枕病害发生机理，采取针对性的加固、更换等养护措施。

3.道床类病害：不均匀沉降、道砟污染等病害诱发因素探讨

道床作为地铁线路支承和传力的基础，主要由道砟、道床板等部件组成。在列车荷载、环境因素长期作用下，道床易出现不均匀沉降、砟污染等病害。道床不均匀沉降多由路基强度不足、软土地基、排水不良等因素诱发，会导致轨道高低不平顺，加剧列车动力作用。而道砟污染主要是由于灰尘、泥土等细颗粒物质进入道砟层，填充颗粒间隙，降低道砟的强度和透水性能。污染后的道砟在水作用下易泛浆、流失，引发道床刚度下降、轨道几何变形等问题。因此，在分析道床病害成因时，既要关注荷载作用，也要考虑路基条件、环境因素的影响，提出系统的整治方案。

二、地铁线路养护维修措施优化策略

1.预防性养护维修：运用大数据与人工智能技术预测病害发生趋势

预防性养护维修是地铁线路养护的关键策略，其宗旨是在病害形成的早期阶段及时干预，避免病害进一步恶化，从而延长线路使用寿命，降低全寿命周期成本。为实现精准预防性养护，必须充分挖掘和利用地铁海量运营数据资源，运用大数据分析与人工智能技术，建立线路关键部件性能退化规律模型。通过对来自轨检车、大机设备等多源异构数据的深度挖掘，结合线路结构参数、材料特性、环境因素、荷载工况等影响因素，可构建能够反映钢轨磨耗、轨枕疲劳、道床沉降等关键病害演化过程的数学模型，并基于模型预测结果制定精准的预防性养护作业计划，优化养护时机与周期。此外，还应积极采用物联网、视频识别、声发射等先进监测技术，实时感知线路设备健康状态。通过在线路关键部位布设智能传感器，并将获取的海量监测数据接入物联网平台，利用机器视觉、深度学习算法等人工智能技术进行实时处理分析，可及时发现线路隐患，预警病害发生风险，从而为前瞻性检修维修决策提供数据支撑。预防性养护维修模式的构建和实施，能够从源头上控制病害发生，最大限度地发挥线路设备潜在使用寿命。

2.专业化养护作业：引入精益化管理理念，提升作业效率与质量

地铁线路专业化养护是保障线路设备性能、延长使用寿命的重要举措。为提升专业化养护效率与质量，必须积极引入精益化管理理念，持续优化养护作业模式。首先，要建立规范化、标准化的作业流程，细化作业环节和操作要求，确保养护行为的一致性和规范性。其次，应加强人力资源的合理配置与优化调度，根据作业任务特点和人员技能水平，科学安排作业组织，提高人力资源利用效率。再者，要强化养护人员的专业技能培训，定期开展理论学习和实践演练，提升作业人员的技术水平和质量意识。在作业组织模式方面，可推行自主管理、责任到人的小组作业模式，充分调动一线作业人员的积极性和创造性。此外，地铁线路专业化养护还应注重先进设备的配备和应用，大力推广机械化、自动化作业。如利用数控打磨车开展钢轨打磨，运用隧道清洗车进行隧道及道床清洁等，以提高作业效率，降低人力成本，确保养护安全。通过精益化管理手段与先进技术装备的综合运用，可显著提升地铁线路专业化养护水平，有效降低设备故障率，延长检修周期，为地铁运输安全和效率提供有力保障。

3.新材料与新工艺应用：研发高性能材料，创新施工工艺，提高线路耐久性

地铁线路病害防治的根本出路在于不断改进线路关键部件的材料性能和施工工艺，从根源上提高线路结构的可靠性、耐久性和稳定性。在新材料研发方面，应重点围绕钢轨、轨枕、扣件等承重部件，加大高性能、长寿命材料的研制力度。例如，通过合金化、热处理等工艺手段，开发具有超高强度、韧性及耐磨性的新型钢轨材料;采用预应力、纤维增强等新技术，研制抗疲劳、抗裂性能优异的新型混凝土轨枕;运用新型减振阻尼材料，研发高性能轨道减振器和弹性扣件，有效降低轮轨动力相互作用。在施工工艺创新方面，应着眼于提高线路部件成品质量和铺设精度。优化钢轨焊接工艺参数，加强焊接接头无损检测，从源头上控制焊接缺陷;改进轨枕制造工艺，强化产品尺寸精度和外观质量控制;创新道床铺设工艺，精确控制道砟粒径、级配、压实度等指标，提高道床的平整度和稳定性。同时，还要重视节能环保型施工工艺的应用，如推广废旧钢轨、混凝土的回收再利用技术，最大限度地节约资源，降低成本。总之，线路新材料和新工艺的持续创新和集成应用，可从材料、结构、施工等方面系统提升线路性能，延长使用寿命，降低病害发生概率。这需要产学研用各方加强协同攻关，加大基础研究和应用开发投入，加速科研成果向工程应用的转化，推动地铁线路从设计、建造到养护的全过程、全寿命周期技术进步。

结束语

地铁线路常见病害种类多样，成因复杂，对运输安全和效率构成严重威胁，需要采取有效的养护维修对策。未来，应进一步强化线路病害机理、检测、预警、处治等基础研究，大力发展智能化养护新模式，持续优化线路材料、结构、工艺，并加强养护人才培养，提升专业化队伍技术水平。只有综合运用先进理念、技术、装备、管理等手段，才能全面提升地铁线路养护维修的精细化、专业化、信息化水平，为保障地铁运输持续安全、高效、舒适运行提供坚实基础。

参考文献

[1]卢晓东.铁路线路科学维修及养护技术分析[J].价值工程，2023，42(04)：92-94.