无缝线路病害预防及处理

赵景义

（北京市地铁运营有限公司线路分公司，北京 100082）

0 引言

无缝线路作为当今最优的轨道选择，它的普及应用标志着轨道技术的重大进步，如何预防和处理各种常见病害是当前面临的重大问题。

1 无缝线路概述

无缝线路即用焊接长轨条铺设的没有轨缝的线路，主要分为温度应力式和放散温度应力式。

相较于常规线路，由于无缝线路在较大范围内消除了铁皮间的连接，使列车运行更加顺畅，乘客体验更加舒适，具有节约接头材料、降低维修费用、延长线路设备和列车使用年限、适应列车高速运行需求等优势。

2 病害预防及处理

2.1 作业轨温及铺设锁定轨温不能准确掌握

2.1.1 问题及现象

测量钢轨轨温不准，轨温表读数与钢轨实际温度相差较大，或同一测点不同轨温表之间读数相差较大。

2.1.2 原因分析

首先，轨温表损坏，未经检定或超过检定周期。

其次，未将钢轨擦拭干净，轨温表与钢轨未贴密实或度数时间过短造成度数不准确。

最后，只用一块轨温表测量，未使用两块或以上轨温表同时测量读取度数，且轨温表放置位置不正确。

2.1.3 处理解决方法

首先，使用合格并且状态良好的轨温表。

其次，除去钢轨表面铁锈污物,将轨温表吸盘清理干净，测量5min 以上后读数。

再次，根据天气情况及日照方位钢轨各个部位的轨温均有不同，所以测量时应将轨温表放在多处进行测量。

最后，为了正确测量轨温，应采取多个轨温计多点测量，然后用取平均值的方法来提高测量轨温的准确性。

2.1.4 注意事项

无缝线路作业时应准确掌握实际轨温，做到作业不超温。并且准确掌握实际锁定轨温，做到作业前中后测量轨温。

2.2 缓冲区轨缝变化过大

2.2.1 问题及现象

无缝线路缓冲区轨缝变化量过大，超过容许范围，夏季出现瞎缝，冬季超过构造轨缝。

2.2.2 原因分析

一是缓冲区预留的轨缝设置不合理。

二是扣件未上紧导致扣压力不足造成钢轨出现爬行。

三是接头螺栓松动，夹板未达到相应的接头扭力矩。

四是以上各种原因造成的道床纵向阻力不足。

2.2.3 处理解决方法

首先，在锁定轨温范围内对线路进行应力放散，然后重新计算预留轨缝。

其次，将扣件拧紧，缺失的及时补齐，用扭力矩扳手进行监测。

再次，将连接轨道接头的螺栓拧紧，轨道接头应采用10.9 级的高强度螺栓，以确保其扭力矩达到900N·m，且不低于700N·m。

最后，整修道床，清筛不洁道床，补碴并捣实等。

2.2.4 注意事项

首先，在拧紧扣件时应注意钢轨下胶垫有无失效，防止轨下有空吊。

其次，高架桥扣件，应特别注意扭力矩保持在规定范围内，不可过大，以减小梁轨相互作用力，冬季钢轨收缩，为防止断轨后拉开轨缝过大，可将扣件扭矩调整至上限，而夏季为防止钢轨应力集中则宜将扣件扭矩调至下限。定期检查轨下复合垫板有无锈蚀现象。

2.3 无缝线路胀轨跑道

2.3.1 问题及现象

胀轨是因温度压力的增加而迫使轨道发生微小的横移，随着温度及压力的升高，钢轨会发生由小到大、由少到多的横向变形，变形矢度越来越大，轨道方向显著不良。而跑道则是温度力达到临界值时发生的剧烈弯曲，严重时可达数百毫米，铁轨会在刹那间发出剧烈声响，甚至会导致铁轨与枕木分离，失去行车条件。无缝线路发生胀轨跑道时，确定标准为10m弦量，矢度8～12mm 为胀轨迹象，12～24mm 为胀轨，24mm 以上为跑道。

2.3.2 原因分析

首先，道床阻力降低。线路维修作业如捣固、拨道、方枕、抽换轨枕、清筛道床等作业之后，短期内道床阻力会降低50%左右。尤其是成段清筛道床后道床阻力降低更多，约下降65%～75%，大大降低线路稳定性。

其次，线路方向不良，伴有非平滑的弯曲。由于列车在行驶过程中会出现振动，加之受到轨道上升的影响，道床的抗滑移能力下降，迫使弯曲变形增大，若不立即加以妥善处置，将会导致列车脱轨以至颠覆。

再次，线路爬行或锁定轨温不均匀。线路锁定不牢，钢轨出现爬行或异常伸缩，造成锁定轨温不均，在线路薄弱地段形成局部应力峰等。

最后，锁定轨温改变。经过运营后锁定轨温下降，在轨温上升时，温度压力增大。

2.3.3 处置方案

若轨道出现膨胀现象，必须马上对线路进行封闭处理，在线路两侧安装停止标志，并立即调配应急设备、料具至事故地点进行处置。

第一，浇筑、冷却法——在条件允许的车站、工区附近、靠近水源处，可应用浇筑及盖草垫的办法使钢轨温度下降。待轨温足够低时可进行拨道，曲线地段拨道只能上挑，不宜下压。拨道后必须夯拍道床，对列车通行速度进行限制，并派专人看守，等轨道温度与锁定轨温相近时，列车方可以标准速度通过。

第二，拨曲线法——在地理位置允许，且轨道具有较大矢量，应急设备缺乏或故障突发时，可从跑道的两侧向中间拨出一条不少于200m 的弯曲线，曲线夹直线不得短于10m，双线地段，拨后应符合线间距规定。拨道后列车限速5km/h 行驶，并指定专人进行看守。

第三，割轨复原法——考虑山区铁道的现实环境，在发生胀轨后，为了能使列车尽快放行，可使用氧乙炔焰切断钢轨，松开扣件放散应力，再用夹板和紧急救援装置进行加固，以5km/h 速度限制通过，之后在两距口间插入6m 长且具有相同型号的铁轨，轨端打洞，上接头夹板，采用10.9 级螺栓拧紧加固，并在短轨前后各50m 处固定加力后，方可使列车以标准速度行驶。在48h 之内，待轨温进入设计锁定轨温区间，在轨道上再插入一根不短于7m 的无孔轨，并进行永久焊接。

2.3.4 注意事项

①由决策对象i关于决策指标j的量化评价值xij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)可得到决策矩阵X=(xij)n×m。

预防胀轨的主要措施有：

第一，防止无缝线路发生胀轨，对保障铁路运行安全十分关键，为此应加强防胀工作的组织安排，强化员工的防胀观念，实施专项管理，层层落实防胀责任制，建立健全无缝线路胀轨预防及处理机制。

第二，各工区应于每月底前定期进行无缝线路爬行量观测，完成相应记录，并将固定区观测桩累计爬行量大于10mm 的具体里程及时上报项目部，同时项目部主管无缝线路技术员应定期对线路爬行进行观测并填写记录，安置室根据上报的超限数据计算出该段无缝线路锁定轨道温度的变动，经现场观察核对后，对出现应力严重不均匀的区域进行应力放散调整，以达到设计的锁轨温度。

第三，公司主要负责人应对无缝线路爬行观测工作进行随机抽查，如发现造假或当月检查工作未完成，则按段逐级负责管理考核体系相关规定进行处理。

第四，结合各项目部实际情况，准备好抢险工具以备无缝线路胀轨跑道时应急使用。

第五，进入4、5月份，大量养护维修工作的开展，极易发生胀轨跑道。为此各工区应结合线路春检工作，认真调查管内无缝线路冬季施工、断轨及缺碴情况。

第六，各工区应对无缝线路设备状态进行经常维护，确保其具有充分的抗弯性，保证道床断面的几何尺寸与规范要求相一致。混凝土枕扣件应齐全且完好，以满足紧、密、靠、正、润的要求。无缝线路的方向应保持顺直，所有几何误差都要控制在维护范围之内，一旦发现钢轨弯曲应立即进行校直，对出现焊缝不平的，应及时打磨、焊补、校平。

第七，对无缝线路进行维护保养时，应严格执行“一准、二清、三测、四不超、五不走”。

第八，在温度超35℃时，要加大添乘检查，增加巡查次数，密切监控线路方向变化，以及时做出反应。

第九，增强工艺技术监督力度，编制无缝线路技术文件。

2.4 无缝线路钢轨或焊缝重伤

2.4.1 问题及现象

无缝线路中钢轨达到《工务维修规则》中的重伤标准，或钢轨焊缝出现高焊头、低焊头、焊头支嘴、扭转等现象超过规定标准。

2.4.2 原因分析

一是钢轨在出厂时就已经存在伤损，不合格。

二是长期运营导致钢轨疲劳伤损。

三是钢轨侧磨超限。

四是焊轨时工艺不到位焊接有瑕疵。

2.4.3 处理解决方法

对重伤钢轨或焊缝应及时取下，采用原位复焊修复。保证原锁定轨温不变是进行原位复焊修复的基础，具体实施办法为：在规定的轨道温度范围内切断钢轨，采用强迫方式对轨条进行张拉，弥补收缩量后，完成钢轨复焊。这样可使修复后的无缝线路纵向作用力平均分配，保持原有的锁定轨温，并扩大钢轨折断修复的允许作业轨温范围。

焊接轨道使用小型气压焊时，其插入短轨道的长度应与切断钢轨长度加上2 倍顶锻量的数值相等。先将一侧焊接好，在处理另一侧时，先对铁轨进行张拉处理，使断缝两侧标记的距离与原有丈量距离减去断缝值加顶锻相等后再焊接。

使用小型气压进行焊接时，插入短轨长度应与切除钢轨长度减去2 倍顶锻量值相等。同时在线路上进行焊接时，轨温不得小于0℃，火车通过时，焊缝轨温应低于300℃。

2.4.4 注意事项

第一，探伤检查发现钢轨或焊缝有重伤时，在轨温条件许可的条件下，应及早处理，不待钢轨或焊缝折断，立即进行修复。

第二，原位复焊采用张拉钢轨法使作业轨温范围增大，但为了确保焊缝质量和无缝线路应力的平均分布，其作业轨温，尤其是处于弯曲位置的作业轨温最好选择在靠近锁定轨温的时节。

2.5 无缝线路钢轨折断

2.5.1 问题及现象

无缝线路钢轨折断也是一种常见的病害，钢轨折断现象主要由锁定轨温偏高、线路设备或焊接质量不良、运营条件差等造成。

2.5.2 原因分析

一是钢轨母材材质缺陷。二是焊缝质量差，存在夹渣、夹砂、假焊、裂缝等缺陷，使强度降低，焊缝不平或错位，加大了列车对钢轨的冲击。三是线路实际锁定轨温偏高，高温作业时钢轨放散应力，使锁定轨温偏高，冬季温度降低，加大了钢轨的拉应力。四是线路维修质量不良，产生残余拉应力，加大动弯应力，导致钢轨道折断。五是线路作业不当或超温作业。

2.5.3 解决思路与方案

（1）紧急处理

在钢轨或焊缝出现断裂且裂缝不超过50mm 时，必须马上进行紧急处理。

紧急处理时，将夹板或鼓包鱼尾板置于断裂位置，在断缝上下各50m 处用急救设备紧固扣件，并安排专人看守，以5km/h 的速度对通过列车进行限速。在裂缝不超过30mm 时，列车可以15～20km/h 的速度通过。条件允许尽可能原位复焊，否则需在轨端打洞，安装好夹板或鼓包鱼尾板，待接头螺栓紧固，可适当提升车速。

（2）临时处理

当轨道断裂严重或裂缝超过50mm，应急处理后仍无法快速焊接修复时，应马上进行临时处理。

在进行临时处理时，应对线路进行封锁，顺着断缝两侧对称锯下伤损部分，之后在两锯口间插入不短于6m 的同型号铁轨，轨端打洞，安装接头夹板，用10.9 级螺栓紧固。在短轨前后50m 内紧固扣件后，以标准车速让列车通过。

采取紧急处理或临时处理措施时，在距断缝两端各3.8m 非工作边上进行标记，精确测量出两标记的间距和轨头非工作边一侧的断缝值、插入短轨长度以及插入短轨后两端轨缝值，记录数值，为永久修复提供依据。

（3）永久处理

经过紧急处理或临时处理的铁轨或焊缝，应在最佳时间进行永久处理，使其能够重塑无缝线路架构。

在进行永久性处理时，应在轨道温度接近或低于实际锁定轨温时插入短轨，重新焊接修复，同时保证原有的锁定轨温不发生变化。北京地铁目前采用铝热焊法修复，方法参见钢轨及焊缝重伤的原位焊复修复法。

在实施上述钢轨或焊缝折断的处理前，都须按规定设置停车信号牌，对故障地点进行防护，并报告行调。

（4）胶接绝缘接头的处理

在断开胶接绝缘接头时，要及时将两端各50m 线路的卡箍收紧，加强观测，以尽早完成永久性处理。若绝缘失效，必须及时替换后进行永久处理。暂时无法彻底修复的，可将破损部位拆除，改为一般绝缘材料，或选择插入长度相同的普通绝缘接头钢轨或胶接绝缘钢轨，用夹板暂时连接，并快速采用较长的胶接绝缘钢轨进行永久处理。在进行永久修补时，要对轨温、胶接绝缘钢轨的长度及预留焊缝进行严格控制，以保持无缝线路在修复后其锁定轨温是不变的。

2.5.4 注意事项

预防无缝线路钢轨折断应做好以下措施：

第一，严格控制钢轨焊接质量。

第二，对焊接有瑕疵的部位进行全面治理，并对焊缝进行重点监控，一旦发现瑕疵，应先用鼓包鱼尾板加强后再切掉重焊。

第三，严格遵循相关焊缝处理规定，强化焊缝及相邻线路的质量。

第四，不仅要做好钢轨的探伤工作，而且要按规定对焊缝进行全断面探伤。

第五，对钢轨及伤轨进行适时巡视，特别是冬季，应增加巡视次数。

3 结语

综上所述，通过对无缝线路各种病害现象及原因进行分析，明确应采取的解决方案和注意事项，可以有效地延长钢轨的使用寿命。无缝线路凭借其独到的优势已经成为我国地铁发展的必然方向，它不仅可以提升轨道的稳定性，还能提供更加优异的行车条件，并降低养护维修成本，通过对无缝线路技术进行探究，提升其稳定性，可为地铁事业的发展奠定良好的基础。