提高钢轨防断控制能力的研究

韩清强 上海铁路局阜阳工务段

提高钢轨防断控制能力的研究

韩清强 上海铁路局阜阳工务段

针对钢轨防断存在的难点、威胁、风险、缺陷，积极开展应对，从“三严、三全、三防”三个方面采取针对性措施，提高防断的控制能力。

钢轨；防断；控制；重点

钢轨既直接引导和传递车轮带来的荷载，又承担着几何形位的展示功能，还兼做轨道电路，因此是铁路轨道的重要部件，在铁路运输中发挥着重要功能。同时钢轨既直接承受车轮带来的巨大外部荷载，又承受因温度变化所产生的巨大内部荷载，还承受工作环境带来的腐锈蚀因素，因此钢轨出现伤损不可避免。但钢轨出现伤损势必要影响钢轨自身功能的发挥，从而对运输带来影响。其中伤损的极端形式-折断，对运输的影响最大，轻者干扰运输畅通，重者导致事故发生。因此，防止钢轨折断是工务部门的重大课题，经历了由事后到事前、手工到仪器、过程到源头、单一到立体、定量到定性、模拟到数字等的不断转变，形成了全员、全过程、全天候的管理体系，在减少钢轨折断频率及折断后后果的处理控制上发挥了十分重要的作用。当前，随着列车速度、轴重、牵引方式的改变，新设备的大量使用，防止钢轨折断也面临着新情况新课题新形势，在继承好常规传统做法的同时，还要在七个方面提高认识、把握重点、开展攻关、丰富内涵，不断推进防断工作向前发展。

1 关注三大难点

1.1 固定组合辙叉翼轨的防断

图1为固定组合辙叉示意图，被广泛应用于160 km/h的线路上。由于翼轨为钢轨弯折而成，自辙叉咽喉向辙叉跟端方向，存在三个弯折段，常规探伤仪器难以对该段进行探测，加上该段位于辙叉有害空间，构造复杂，手工检查空间受限，检查比较困难，车轮冲击力大，翼轨容易出现伤损，因此成为防断控制的难点。

图1 固定组合辙叉示意图

1.2 铝热焊缝的防断

相对于钢轨母材而言，铝热焊缝的强度低，在相同条件下容易出现伤损，乃至被拉开，因此,焊缝虽然所占的比例不大,但确是防断的重点。比如，就管内而言，铝热焊缝近5 000头，每头的影响范围标准为300 mm，换算延长1.5 km，仅占无缝线路延长的0.15%，但每年的伤损数量占无缝线路的29%，其中焊缝拉开占断轨的90%以上，成为防断的关键。同时，近年出现因热影响范围之外的轨底疲劳源导致焊缝斜裂拉开现象，这已经超出了常规焊缝的检测范围，给防断带来了新的课题。

1.3 钢轨轨底脚的防断

钢轨轨底脚的厚度是整个钢轨断面中尺寸最小的，但其受力是比较复杂的。在冬季，钢轨轨底外缘既承担动弯拉应力，又承担温度下降带来的拉应力，在曲股时，外侧轨底还要承担弯曲拉应力。同时，轨底所处的环境导致其容易出现锈蚀，成为可能的疲劳源。加上现有技术手段无法对所有轨底脚进行探测，因轨底核伤而导致的断轨呈上升趋势，有的导致脱轨事故的发生。图2为轨底脚核伤导致断轨示意图。

图2 轨底脚核伤断轨示意图

2 看住三种威胁

就目前现状看，有三种钢轨折断对行车安全威胁极大。

2.1 尖轨折断的威胁

尖轨是承载并引导车轮由一条线路转入另一条线路的设备。尖轨受刨切影响，强度低于基本轨。同时，尖轨的固定部分很短。尖轨折断时不会出现红光带因此具有隐蔽性，不易被及时发现；尖轨折断后，一旦进行转换，导致折断的前后两段发生错位，车轮通过时导致事故发生。因此，尖轨折断后对行车安全的威胁极大。

2.2 曲股钢轨折断的威胁

车轮通过曲股时，曲股钢轨承受的横向力比直股大，而且半径越小，横向力越大。若曲股钢轨出现折断，车轮通过时，很有可能因横向力过大，致使断口前后的两根钢轨生产左右严重错位，出现事故的概率远高于直线地段的断轨。

2.3 固定辙叉翼轨劈裂的威胁

图3为固定辙叉翼轨劈裂图。该劈裂位置纵向位于心轨理论尖端至心轨第一水平螺栓之间，横向位于轨头与轨腰的结合部，正是辙叉有害空间的咽喉部位，劈裂的裂纹长度长，多发生在沿辙叉顺向运行的迎轮翼轨上，具有突发、隐蔽、扩展迅速三个特点。若没有及时发现，后果难料。

图3 固定辙叉翼轨劈裂图

图4 钢轨断面示意图

3 重视三大风险

从管理的角度来讲，有三大风险需要关注。

3.1 周期安排不合理的风险

《修规》规定“正线、到发线线路和道岔钢轨探伤周期，其他站线、专用线的线路和道岔每半年应检查1遍”。按照这样的规定安排是符合规定的，但是存在不合理的情况。比如，驼峰编解量很大，一些机务段的进出房线路线路和道岔以及一些侧向通过密度较大的渡线，运量不次于一些正线，但属于站线范畴，若安排半年一遍，符合规定，但从实际情况来看，存在不合理的现象，如果出现钢轨折断而没有及时发现，后果也很难料，需要根据实际因地制宜安排探伤周期。同时,鉴于一些特殊设备出现过折断现象，比如特殊尖轨等，在技术上增加了全断面仪器探伤检查，周期为每年一遍。如果安排的时间距离冬季过远，效果可能不好，虽然周期符合，但存在不合理的问题。

3.2 现场检查漏探漏查的风险

钢轨出现严重伤损，就如同埋下了地雷，如果没有及时探测检查出来，在外界因素的干扰下，容易出现折断现象，严重的会导致难以估量的后果。所以，一直以来，工务对防止漏探漏查的工作非常重视，也有极为严厉的管理措施。但是，受多种因素的影响，加上漏查漏探导致的后果有很大的滞后性，漏查漏探现象一直没有得到杜绝，依然是需要防范的风险。

3.3 应急处置时间过长的风险

钢轨折断后要及时组织处理，力争以最短的时间查清地点、紧急处置、开通线路，减少对运输安全畅通的影响。目前，班组的管辖范围越来越大，钢轨折断又存在一定的突发性，处置时间过长的现象仍然存在，导致小问题造成了大影响，乃至定责事故的情况。因此对应急处置的演练、备料、交通等要统筹梳理分析，应急网点的设置和辐射范围要因地制宜，减少处置带来的风险。

4 认清三大缺陷

钢轨防断技术虽然在一直发展，目前仍然存在三个方面的不足。

4.1 仪器检查仍然存在盲区

钢轨断面为工字型,如图4所示。探伤仪器在轨顶面推行时,在轨底部分,只有轨腰投影范围内可以进行仪器探测,轨底其他部分则是仪器探测盲区。盲区内出现疲劳伤损时，无法及时发现，只有在导致钢轨折断后才能知晓。这给防断带来被动。目前随着数字探伤仪的全面推广，在仪器可探测范围内的伤损在技术上已不是问题。因此盲区内伤损导致的钢轨折断比例呈上升趋势，需要引起重视。

4.2 焊缝探测的可追溯性不足

焊缝全断面探测仪器还不能实现对探测全过程进行记录，这给回放分析掌握现场探测标准化带来不便。从管理角度而言，过程的不可追溯性带来了结果的不确定性，这种不确定性存在风险，给防断增加了难度。

4.3 手工检查的追溯性缺乏

手工检查是钢轨防断的重要组成部分，其技术要领包括“看、敲、照、卸”四个方面。目前手工检查趋于弱化趋势。一方面与装备的技术进步有关，需要手工检查的方面逐渐减少；另一方面与探伤技术的发展有关。但是，仪器检查毕竟存在盲区，一些锰钢叉心仪器还不能检查，仪器检查还需要一定的周期。这些都决定了手工检查还是必要的。现阶段，由于各种因素，手工检查的质量高低取决于个人的业务技术和职业道德，过程如何全部依赖于当事者的行为，没有有效的技术手段对其操作过程进行监控，这也增加了防断的不确定性和风险，同样需要关注。

5 注重三严执行

以上的难点、威胁、风险、缺陷是客观存在的，积极应对这些因素，需要在三个方面采取针对性措施并严格执行。

5.1 严格制度执行

合理制订探伤周期，既要符合规定又要合乎实际，并在日常过程中认真落实。严格探伤作业和手工检查作业标准化执行，树好防断的第一道防线，确保不漏探。抓好数字仪探伤回放，确保不放过任何可疑问题，督促现场执标作业，分析薄弱班组状态，加大对薄弱地段和重点设备的回放抽查，为防断提供保障支持。加强跟班制度落实，指导解决督促各项要求在现场的严格执行。

5.2 严格探伤灵敏度管理

合理的探伤仪器灵敏度对及时发现钢轨内部的伤损极为重要。灵敏度有上限和下限之分，过低容易漏探伤损，过高干扰太大，给判伤增加难度。因此灵敏度的选用要有针对性。对于一般的钢轨探伤，质量和进度相结合，在保证质量的前提下兼顾探伤进度。对于重点地钢轨，如曲股、尖轨、翼轨等要质量优先，选用较高的灵敏度，并辅以侧面复核校对，确保对伤损查早查小，牺牲一些进度是必要的，毕竟，这些特殊设备所占比例不大，不会影响探伤周期，但对减少断轨带来的威胁十分重要。

5.3 严格从严判伤

鉴于尖轨、曲股、翼轨折断所存在的巨大风险，在日常检查中，对这些设备所出现的伤损要从严判定。对于可疑的波形问题,要采取多种手段确认原因，查不到原因又连续三个周期在同一位置都出波的，要采取果断措施从严处理。对于轻伤现象，要按照轻伤有发展来对待。对于轻伤有发展，有计划安排进行更换，坚持适度超前处理。对于重伤，按照“两个不过夜”的规定按格执行，防范可能出现的风险。

6 盯住三全落实

6.1 全天候检查

钢轨防断已经成为贯穿全年的一项重要工作任何时候都不能降低要求，要形成月、周、日的检查制度。要抓好仪器和手工周期性的月度检查，做到对设备的全覆盖，掌握钢轨的全部状态。落实每周的人工重点巡查，对道岔、薄弱地段的钢轨每周安排线路工区人员进行巡查，掌握重点设备的实际状态。严格落实对关键设备的日检查，对组合辙叉翼轨、道岔曲股钢轨及尖轨、驼峰部位钢轨等加密检查，及时发现出现的折断钢轨，及时采取措施处置，消除带来的威胁风险。

6.2 全断面检查

对小号码道岔尖轨、可动心轨、TA型尖轨等，定期用仪器对其进行全断面的检查，做到仪器检查无盲区，实现对特殊重要设备钢轨状态的有效掌握，防患于未然。

6.3 全方位检查

要从人、机、料、法、环等方面开展防断的预防防范。提高人的素质，不断适应防断的形势需要。配备先进的机具，不断改进防断的手段需求。规范材料的使用，从源头上把控防断的关口。完善工艺流程，不断增添防断的科技含量。形成围歼态势，不断营造防断的浓厚氛围。

7 把住三防支撑

7.1 抓手段防止漏查

针对存在的难点和风险，从技术手段上努力改进。为人工检查配备摄像手电筒，将检查的过程全面保存，为过程执标检查提供可追溯的证据。开发数字焊缝探伤仪，实现焊缝探伤的数字化管理，为二次回放创造条件。对组合辙叉翼轨的探测制订专项工艺流程，弥补常规仪器探测存在的不足。

7.2 抓强化防止薄弱

对存在的薄弱设备，采取合适的技术进行强化，提高自身的抵抗能力。在钢轨的使用上，对于威胁较大的设备优先选用高强度高耐磨的新轨，比如曲股钢轨、尖轨、翼轨等。在强化项目的安装上，木枕地段 道岔导曲股有条件逐根轨枕安装轨撑，小半径曲线将轨距杆和轨撑合理搭配进行安装，小号码道岔尖轨延长补强板长度。在状态控制上，定期对薄弱设备进行综合维护，实施优质，提高设备的整体状态，增强低于风险的能力。

7.3 抓演练防止迟缓

抓好脚本的培训，使每个人都掌握自身担当的角色、工作标准、工作流程，做到临阵不乱。抓材料配备，建立有效的应急网点，做到有备无患。抓现场处理，以最短的时间查清原因，快速处理，及时恢复，减少对运输的干扰。

责任编辑：宋飞 龚佩毅

来稿时间：2015-8-17