郑州地铁曲线磨耗定点定周期检测模型

敬航天，白 磊

(1.郑州地铁集团有限公司，河南 郑州 450000;2.北京九州一轨环境科技股份有限公司，北京 100070)

随着郑州地铁高速度、高密度发展，网络化运营趋势明显，列车运营的稳定性和安全性要求日益提高。截至目前，郑州地铁已开通运营线路7条，分别为1号线、2号线、3号线一期、4号线、5号线、城郊线一期、14号线一期，运营里程206.4 km，开通车站153座，线路呈“十字+环”网络化格局。随着郑州地铁线网规模不断扩大、行车速度及密度不断提高，政府及社会对轨道线路设备安全性、稳定性和可靠性提出了更高需求。中国城市轨道交通协会发布的《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》与郑州地铁集团有限公司发布的《郑州地铁集团有限公司智慧地铁“十四五”规划及行动计划》均对地铁智慧化建设提出了明确的目标和要求。

曲线设备是指线路在平面上由一个方向转向另一个方向时中间连接的线路，其基本作用是在使列车行驶方向发生变化，是重要的基础设施。在电客车动载荷的反复作用下，曲线状态逐步劣化，严重的曲线病害问题可能导致车辆轮对脱轨，影响行车安全。按周期有计划地检测曲线状态，准确把握曲线质量好坏是管理者制定曲线维修策略的重要依据。

1 曲线状态检测与评定

地铁曲线状态评定是以线路上单个线路曲线为分析对象，利用各类检查方式获得的数据，从静态不平顺、动态不平顺、曲线圆顺性和曲线磨耗4个维度，对曲线设备状态进行的分析和评价，地铁曲线状态分析流程如图1所示，其中曲线磨耗包括曲线钢轨垂直磨耗、侧面磨耗、波浪形磨耗等，小半径曲线磨耗问题尤为严重。

图1 地铁曲线状态分析流程图

目前郑州地铁采用华夏高铁技术有限公司生产的MINIXT-1型钢轨断面轮廓测量仪检测钢轨垂直磨耗、侧面磨耗状况。垂直磨耗在钢轨顶面宽1/3处(距标准工作边)测量，侧面磨耗在钢轨踏面(按标准断面)下16 mm处测量，郑州地铁钢轨头部磨耗伤损标准如表1所示。曲线钢轨主要采取“故障修”维修模式，例如当曲线钢轨上某一观测点的磨耗状态达到重伤时，则通过焊接插入短轨的方式替换该观测点处钢轨。

表1 钢轨头部磨耗伤损标准

根据郑州地铁现行的《线路检修规程(A5版)》，曲线磨耗检测未明确要求固定点检测，是否采取磨耗检测由检测人员肉眼判断，无固定检测周期，属于事后“弥补性”测量。郑州地铁1号线已运营近10年，曲线钢轨已逐步进入疲劳期，部分小半径曲线达到了大修更换阈值。历史曲线磨耗检测记录采用离散的电子表格形式，管理者无法掌握某一固定测点曲线磨耗的历史变化趋势。上述管理要求不利于地铁曲线设备的精细化管理、信息化管理。

2 国铁与地铁曲线磨耗检测管理现状

北京地铁《线路设备维修规程》要求曲线磨耗每季度监测一次，不同半径曲线磨耗检测周期相同。钢轨磨耗检查作业采用人工定点测量方式，每条小半径曲线(曲线半径小于等于450 m)上至少设置10个钢轨磨耗观测点。重庆地铁曲线磨耗检测要求缓和曲线每10 m设置一点、圆曲线每20 m设置一点进行定点磨耗值测量，如光带异常同时测量正矢及轨距。厦门地铁针对不同半径曲线规定不同的检测周期，如半径400 m及以下曲线施行月检、半径400～800 m曲线施行季检、半径大于800 m曲线施行年检。绍兴地铁曲线磨耗检测点设置为直缓点、缓圆点、曲中点、圆缓点、缓直点。

《城市轨道交通运营监测技术标准 第4部分：轨道和路基》[1]中曲线磨耗的检测要求如下：应低于每季度一次，磨耗值超过容许值的2/3或者磨耗速率过快的地段应提高检查频率；不同半径曲线磨耗检测周期相同。国铁《普速铁路线路修理规则》[2]中钢轨磨耗检测要求如下：对发生磨耗的钢轨、道岔、调节器等，每年不少于1遍磨耗检查；对磨耗接近重伤的钢轨、磨耗接近轻伤的道岔和调节器，每季不少于1遍磨耗检查。

3 建议的郑州地铁曲线磨耗检测模型

曲线磨耗定点定周期检测优势：一是有助于形成对委外单位曲线磨耗检测规范化管理，提升对委外单位监管水平；二是有助于曲线磨耗历史检测数据跟踪和对比，逐步掌握曲线磨耗劣化规律，提前编制曲线钢轨大修计划；三是有助于郑州地铁轨道智慧运维系统中曲线设备精细化管理功能设计与开发。因此，提出郑州地铁曲线磨耗定点定周期检测模型，由以下两部分构成：

一是郑州地铁曲线磨耗采用定点检测。曲线磨耗检测点的设置规则：对于地铁小半径曲线(曲线半径小于等于450 m)，钢轨磨耗状态检测时每条小半径曲线上至少设置10个钢轨磨耗观测点，其中缓和曲线上不少于2个、圆曲线上不少于6个，均匀分布，如图2所示；半径大于450 m曲线，检测点间隔25 m，一个单根钢轨设置一个检测点。

图2 地铁小半径曲线钢轨磨耗观测点布置示意图

二是不同半径曲线采用不同曲线磨耗检测周期。曲线磨耗检测周期可参考半径450 m及以下曲线钢轨磨耗施行月检、半径450～800 m曲线钢轨磨耗施行季检、半径大于800 m曲线钢轨磨耗施行年检。

建议曲线磨耗定点定周期的检测结果纳入郑州地铁轨道年度质量评定，并占取比重。针对年度评定结果和曲线磨耗的劣化趋势，精细化编制下一年度曲线设备大修计划、维修养护计划，确保行车安全，科学控制大修与维修养护成本。

4 结语

曲线磨耗是影响曲线使用状态的最主要因素之一，直接决定曲线的实际使用寿命。本文提出的曲线磨耗定点定周期检测模型已在郑州地铁1号线测试应用，随着1号线曲线磨耗数据的不断积累，如何建立曲线磨耗劣化趋势模型是下一步的研究方向。