城市轨道弹条断裂伤损的分析与措施

王俊生

深圳市地铁集团有限公司运营总部

城市轨道弹条断裂伤损的分析与措施

王俊生

深圳市地铁集团有限公司运营总部

弹条是轨道的重要组成部件，通过其弹性弯曲和扭曲变形，产生扣压力作用在轨道上，有效地保证钢轨之间的可靠连接，保持轨道的整体性。弹条的断裂伤损现象及技术措施，一直都是维修部门关注的重点。

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深圳地铁11号线自2016年6月28日开通运营至今已有8个多月，从2017年1月份至今弹条断裂现象尤为频繁，经统计，截至2017年3月7日共发现弹条断裂84个、弹条失效退弹6个。针对11号线e形弹条异常断裂情况，现将全线设计情况，伤损数据分析、现场调查、断裂原因分析、采取措施整理如下：

一、线路情况

11号线总长51.899正线公里：其中地下线39.773km，高架线10.822km，过渡段1.304km。最高行驶速度为120km/h。

二、轨道主要部件设计情况

(一)钢轨。正线、辅助线及出入线采用60kg/mU75V钢轨，均按普通温度应力式无缝线路铺设；长轨的焊接采用接触焊，设计锁定轨温为地下线25±5℃，高架线30±5℃。

(二)扣件。采用了3种扣件型式：DT-Ⅲ型常阻力扣件用于地下线普通、高等及特殊减振段；DT-Ⅲ型小阻力扣件用于高架线；双层非线性减振扣件用于地下线较高减振段。

(三)轨枕。地下普通道床、减振扣件段及隔离式减振段均采用桁架式轨枕；高架、钢弹簧浮置板段、辅助线段采用钢筋混凝土短轨枕。

三、弹条断裂伤损数据统计情况

弹条供应商分别为翼辰、巢湖、隆昌。截止2017年3月7日共发现伤损弹条90个，11号线全线正线弹条总数约为730000多个，故伤损总比例是90/730000=0.0123%。

弹条断裂伤损数据统计分析主要如下：

(1)按分布区段分析。在高架段上伤损的弹条有39个占总伤损数43.33%，在地下的有51个占总伤损数56.67%。

(2)按线形分析。直线地段1个占总伤损数1.11%，曲线地段89个占总伤损数98.89%。

(3)按曲线半径大小分析。曲线半径500m以下的7个占总伤损数7.78%，曲线半径500m-1000m的42个占总伤损数46.67%，曲线半径1000m-1500m的37个占总伤损数41.11%，曲线半径1500m以上的4个占总伤损数4.44%。

(4)按钢轨表面是否有波磨分析。弹条伤损处钢轨表面有波磨的是87个占总伤损数96.67%，弹条伤损处钢轨表面无波磨的是3个占总伤损数3.33%。

四、现场设备检查情况

(一)扣件断裂地段曲线下股普遍有波浪型磨耗的痕迹。

(二)发现部分弹条存在过安装的情况，弹条安装时未留有8-10mm间隙

(三)断裂伤损弹条综合分析：截至目前所发现的弹条断裂位置有两种，分别是后拱小圆弧处和前拱大圆弧与跟端连接处，前者居多。

(四)扣件断裂地段钢轨移位情况：高架段在气温10℃时测得最大值-12mm；隧道内在25℃时测得±1mm。

(五)维修养护调高情况：轨下调高量≤3mm

五、断裂伤损原因的分析情况

(一)原因分析过程。2017年2月7日下午，工建车间在松岗车辆段运转维修楼2033会议室组织两家轨道承包商、三家扣件供应商，以及运营总部安全监察部、维修中心安全技术部、工建部技术室相关人员进行弹条折断原因分析和措施讨论。

(二)初步分析断裂原因

1.施工原因

(1)目前弹条的断裂位置有两种，分别是后拱小圆弧处(与中肢连接处)和前拱大圆弧与跟端连接处。断口型式也存在有明显疲劳源(韧性断裂)及无明显疲劳源(脆性断裂)2种。

(2)从断裂的位置看，后拱小圆弧处(与插入肢连接处)，此处虽然不是应力最大部位，但也是应力较大部位，断口处均存在铁垫板插入孔端面造成弹条表面破坏(形成早期疲劳源)，这是由于弹条过安装造成的。

(3)经现场检查发现断裂弹条处扣件部分区段轨下直接垫大胶垫，且轨下直接垫的调高垫片与扣件设计不匹配。轨下直接垫大胶垫不但影响弹条弹程，且与扣件设计不匹配的调高垫片静刚度与原设计不符，影响弹条中肢部受力。

2.材料原因。2017年2月28日轨道技术组收到三家供应商对现场断裂弹条(III型弹条及DT-III小阻力弹条)送样检测报告。从检测报告中分析，三家都对弹条进行化学成分、金相组织、硬度分析，各检查项目结果正常，三家断样检测报告符合标准要求。因此，暂先认为断裂弹条产品制造质量无问题。

3.维修原因。因轨道承包商施工赶工期造成的弹条过安装、扣件空吊、扣件垫水平直接垫轨下、轨枕剥离且未打磨，在设备移交运营后未得到很好的整改，且在维修过程中未严格按照设计标准精检细修，部分区段仍然存在弹条过安装、扣件空吊、扣件垫水平直接垫轨下的情况是造成弹条断裂的诱因。

(一)采取控制措施

1.已安排轨道承包商中铁一局、上海局全线排查弹条安装情况，针对过安装情况进行整改处理，弹条就位以其小圆弧内侧与预埋铁座端部相距8-10mm为准；

2.维修过程严格按照设计标准精检细修，避免弹条过安装、扣件空吊、扣件垫水平直接垫轨下等现象出现；

3.加强线路巡检，线路巡检人员备好足够的弹条备料。发现断裂弹条立即更换并做好标记，及时找到断裂弹条，若断裂弹条未找到，及时通报维修调度；

4.为保证弹条断裂区段轨道稳定性，在弹条异常断裂地段按每25m安装4根轨距拉杆；

5.对严重区间区段采取短期降低行车速度方式，进行观察和对比；

6.为改善轮轨接触，在弹条异常断裂区段结合目前实际情况，吊运其它线路钢轨打磨列车对波磨严重地段进行钢轨打磨作业。

(二)下一步工作计划

1.采取措施后，各区间弹条断裂数据变化情况的统计和对比。

2.曲线半径、列车运行速度、超高设置的合理性进行验算和分析；

3.减振垫设置地段与扣件刚度的匹配性及波磨的发展变化进行分析；

4.无缝线路设计锁定轨温合理性与实际锁定轨温的分析；

5.针对目前钢轨打磨列车较少情况，各线钢轨打磨任务较多情况，调研人工小机多台联合钢轨打磨作业方式，消除钢轨波磨的病害和修复钢轨廓形的经济性和实施性。