浅谈地铁小半径曲线养护与整治

发表时间:2021/5/28   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:王刚产
[导读]
        中铁一局集团新运工程有限公司
        社会生产力的发展交通运输始终是发展的前提,老百姓的生活水平越来越高,人们对美好生活的追求提高,出行越来越多,城市的交通发展迫切需要改型,经过多种比较与选择,建造地铁最为划算,其优点是节省土地、保护环境、运量大、效率高、减少噪音、减少交通干扰;截止目前全国42个大中城市已经迈进了地铁的时代,全国地铁总里程达到了6905km;我们在享受出行方便的同时,地铁的养护维修也是必不可少的,为了延长设备寿命,保证地铁列车高效安全运行,地铁大都在地下运行,受地下空间的限制,地铁的轨道线路曲线半径都较小,通过养护维修发现容易出现问题且最多是小半径曲线,以下是对小半径曲线病害的分析及采取的整治措施:
        通过调查统计分析,出现问题最多的是半径在350~450之间,通长病害有以下几种:1.钢轨的侧磨与波形磨耗;2.钢轨面剥落掉块;3.轨底坡设置不正确产生的光带不良;4.焊缝马鞍形磨耗及低接头;5.有缝接头肥边及掉块;6.几何尺寸难以控制。
        根据工作的实际情况对上述病害进行了原因分析并制定了整治措施具体如下;
        1.钢轨的侧磨与波形磨耗
       
        原因分析:侧磨一般产生在曲线上股、波磨一般产生在曲线下股。当列车运行至曲线地段时,轨道的弯度迫使车辆转弯,由于列车高速运行自身惯性强大的冲击力容易导致曲线轨道发生形变,列车运行其实是一个S形状的运行,车厢之间是软连接;而不是一个理想的圆形顺着曲线行走,因此会对钢轨造成侧磨和波磨的危害。
        整治措施:侧磨:①做好日常检修工作,做好曲线超高及圆顺度的检测,按照标准设置超高及正矢。②做好涂油器定期检查工作,保证出油板正常工作。目前曲线涂油器自动化程度高,涂抹均匀,比起以前人工涂抹效果大大增强,高度的减少了由于涂抹不均匀列车空转而对钢轨造成擦伤;③定期做好磨耗监测工作,对磨耗较大地段定期安排打磨车进行预打磨。
        波磨:①做好日常检修工作,做好曲线段轨距、水平、轨向的检测,控制好轨距变化率及线路平顺度。②定期做好磨耗监测工作,对磨耗较大地段定期安排打磨车进行预防性打磨。
        2.钢轨面剥落掉块
       
        原因分析:由于地铁坡度大,且平面曲线与竖曲线交织在一起,前期工程列车在热滑与冷滑时牵引地铁列车,司机操作不当造成车轮与钢轨产生剧烈滑动摩擦,使钢轨踏面表层产生淬火马氏体金相组织,马氏体组织高硬度低强度的机械性能决定了它在轮轨接触应力作用下的金属破碎,产生龟裂和剥离。剥离裂纹的尖端极有可能成为疲劳源,扩展成轨面核伤;产生疲劳纹,当车轮高速运转时,车轮与钢轨成为两个相对滑动体,当两个滑动体在高应力作用下发生接触时,接触体表面或次表面会产生极高的接触剪应力,钢轨轮轨接触表面疲劳主要表现即是我们常见的鱼鳞纹。
        整治措施:①做好钢轨探伤、伤损定期观察,跟踪观察记录表。②对产生剥落掉块地段钢轨,有计划地采用打磨车定期预防性打磨处理。③根据《钢轨病害整治限度表》,当钢轨病害达到整治限度时,应对病害及时采用人工小型钢轨垂磨机进行修理性打磨;且达到重伤时进行更换。
        3.轨底坡设置不正确产生的光带不良
       
        原因分析:由于地铁处于城市内,需要考虑消防、排污及噪声,因此就需要设置消防管、排污管,同时为了减少噪声对市民工作生活的干烧,需要设置减震道床及短枕中心水沟道床,这两种道床均为短枕木,轨底坡需要在施工现场人工调整;因此在施工过程中如果轨底坡设置不符合规范要求,就会产生光带不良;其次钢弹簧浮置板地段线路容易出现扣件空吊、钢弹簧浮置板道床钢筒空吊、轨向不良等钢轨病害,也易造成光带不良的现象。
        整改措施:①在运营线路调整轨底坡难度较大,尤其是地铁运营维修和高铁一样,只能在天窗点内进行养护维修,因此轨底坡的调整难度非常大,轨底坡调整后会对线路整体高程、轨距均产生影响。因此目前采用的调整方法为:根据轨底坡设置后产生的钢轨高差值,高差值<5mm可采用异形轨下调高垫板进行调整,5mm<高差值<15mm可采用异形铁垫板进行调整。且线路轨底坡调整完毕后,需对前后50m线路进行顺接工作,为了保证列车运行平稳性及旅客舒适性,地铁的轨距变化率不得大于1‰。
        ②扣件、道床空吊及轨向不良产生的光带不良现象,一般情况为点、段状,不会大面积出现。我们根据线路检测情况,提高标准对线路几何尺寸进行调整,认真做好钢轨高低、水平以及轨距变化率整修。
        4.焊缝马鞍形磨耗及低接头;
       
        原因分析:曲线内除了列车车轮垂直的冲击力外,还受到列车通过时离心力的挤压影响,本来焊缝位置就是薄弱地段,在双重力的作用下,就会加大焊缝位置的磨损加之施工时与预留量不足产生低接头。
        ①马鞍形焊缝形成的主要原因,是焊缝处经过淬火后表面硬度与两边热影响区钢轨不一致,在轮轨滑动过程中产生磨耗,致使焊缝两边出现宽度为200-300mm,深度不等的“小坑”。
        ②低接头一般出现在建设期焊轨过程中,焊缝上拱量预留不足,直接导致在运营后接头过低,导致晃车及异响现象的发生。
        整治措施:对于一般病害在可维修范围内,一般对马鞍形磨耗采用打磨的方式向钢轨两边顺平处理进行消除调整,低接头问题在可维修范围内采用正火的方式进行调整;对无法采用正火处理的接头直接进行钢轨更换处理,并重新焊接。
        5.有缝接头肥边及掉块
       
        原因分析:有缝的接头肥边一般出现在车辆段道岔附带曲线上,产生原因有①轨缝设置过大或过小,②轨道不平顺使车轮通过轨缝时受力较大,③养护工作不到位没有及时处理肥边,导致轨缝边缘钢轨掉块。
        整改措施:①对钢轨肥边定期使用角磨机进行打磨处理,②每年春季、秋季使用轨缝调整器将轨缝提前设置在标准值范围内,对露天地段轨缝前后300m线路扣件螺栓进行复紧。
        6.几何尺寸难以控制
        原因分析:地铁轨道由于受空间的影响,曲线半径一般都比较小,尤其以350~450的曲线居多,半径越小,列车通过时的挤压力就越大,对轨道几何尺寸的影响就越大、变化快,如出现超高、曲线正矢不满足要求,曲线不圆顺,因此在地铁运营养护中小半径曲线一直是养护维修的重点。
        整改措施:①加大对小半径曲线的检查与巡查;②提高养护标准,如规范的轨距变化率是2‰,而地铁将轨距变化率提高为1‰;③每年对小半径曲线进行一次综合维修,对小半径曲线所有的几何尺寸进行一次全面调整。④每季度进行一次保养修,主要针对轨距变化率、水平、超高扣件复紧进行调整;⑤每月进行一次紧急维修,对于检查时发现的问题进行进行补休,消除病害。
        小半径的曲线病害整修及养护维修一直是地铁维修的重点工作,科技的不断创新,尤其是原来车辆段及出入场线使用的木枕已被全部更换,智能钢轨涂油器的增加,极大的减少了列车运行的安全风险,工务的养护维修人工维修量减少,安全保障得到提高,设备寿命也得到延长,在今后的养护维修中我们还要不断的钻研、创新,寻求比上述更加更优的方法与办法延长设备寿命,保证列车运行安全、旅客舒适性,把我国的地铁在推向一个新的高度。
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