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摘 要：本文笔者结合实际工作经验，对地铁钢轨伤损现状做了简要的分析，并提出相应的对策措施，以延长钢轨的使用寿命，确保轨道交通运输的安全和降低运营成本。
关键词：地铁；钢轨伤损；原因；对策措施
中图分类号：U231文献标识码： A
0概述
随着我国城市的发展，出行需求增加，但由于道路交通的昂贵费用和运行的拥挤状况，轨道交通，尤其是地铁成为成千上万乘客更适合的选择，可以说在很多城市，地铁逐渐成为上班族的生命线。但由于轨道交通安全涉及因素较多，无论在设计阶段、施工阶段还是运营阶段，都隐含着触发事故的潜在条件，因此，钢轨质量和工作状态的好坏，都会直接影响到轨道交通的安全性与舒适性。
钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生折断、裂纹，以及其它影响和限制钢轨使用性能的伤损。钢轨在轮轨作用力下，会产生疲劳、磨耗、变形、裂纹，或由于金属材质缺陷而造成像核伤这样的钢轨伤损。
1地铁钢轨伤损现状分析
钢轨是作为一根支撑在连续弹性基础或点支撑上的无限长梁进行工作的。它主要承受轮载作用下的弯曲应力,同时还要承担轮轨接触点上的接触应力,以及轨腰与轨头或轨底连接处可能产生的局部应力和温度变化作用下的温度应力。在轮载和温度力的作用下,钢轨产生复杂的变形,如压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗等
钢轨伤损是轨道交通中一个比较突出的问题,它与行车安全、运输成本、钢材选用和设计制造都有着密切的关系。钢轨伤损根据伤损程度可分为轻伤、轻伤在发展、重伤和断轨。图1为钢轨生命周期图。
图1：钢轨生命周期图
2 钢轨伤损主要原因
城市轨道交通作为城市客运的主体，它运营时间长、行车密度大、安全性要求高、维修条件差，隧道所占比重大，所以其钢轨伤损的成因也有自身的特点。
2．1 材质缺陷及疲劳伤损
1）剥离掉块：钢轨接触应力大于钢轨屈服强度是造成剥离的外因；钢轨轨头踏面存在夹杂物是造成剥离的内因。除钢轨质量外，线路不平顺、轮轨润滑涂油工艺不当也能引起剥离掉块。
2）核伤：它与通过的总重成正比增加。夹杂物，如钢轨本身存在的白点、气泡通常为疲劳裂纹源，由其开始，微裂纹逐渐发展为核伤且与表面伤损贯通，氧化形成黑核。因此，延长钢轨使用寿命，减少核伤的关键在于提高钢轨的质量。
3）裂纹：钢轨制造工艺不良，没有切够铸锭中带有严重偏析、缩孔、夹杂等部分，留下了疲劳源，即会导致轨头水平或垂直裂纹、轨腰垂直裂纹及臌泡。如加工时存在轧痕、皮下气泡等缺陷，则会使钢轨轨底产生裂纹或折断。
2．2 焊接伤损
1）焊接接头伤损：焊接接头包括铝热焊接头、移动气压焊接头和接触焊接头，由于焊接设备、材料、气温和操作工艺等诸多因素都会影响焊接质量，最终导致钢轨的伤损。铝热焊接头尤为严重，焊接过程中，如不严格执行工艺要求，在焊缝内极易产生夹渣、气孔、疏松、缩孔及未焊透等伤损。移动气压焊接头在高温高压下将钢轨两端面熔化后再结合，其缺陷形式与铝热焊接头不同，除外部缺陷，即几何形状偏差和局部凹陷外，另一个是内部缺陷，即光斑、未焊透、过烧、粗晶组织等。
2）焊点伤损：焊点伤损的主要原因为相关专业线缆焊联于钢轨上，由于焊接工艺不过关或未严格执行焊接工艺，导致焊点处钢轨母材发生金相组织变化继而引发钢轨伤损。
2．3 钢轨接头伤损
钢轨接头是线路的薄弱环节。车轮作用在钢轨接头的惯性力要比其他部位大60％左右；如果钢轨接头养护不良，存在高低接头、空吊板、大轨缝等病害，都会增大冲击力，加剧对钢轨接头的破坏。钢轨接头的伤损，突出的表现为螺孔裂纹。此外还有下颚裂纹及鞍型磨耗等。另外，螺栓孔加工质量不高，螺孔周边有毛刺、缺口等，会使其本身的形成局部应力集中，导致裂纹的产生。
2．4 钢轨伤损检测
目前地铁线路的检测维修方法以手工或小型机械静态检测、维修为主。但是钢轨出现一些核伤后，由于缺少先进的动态检测设备，静态检测不能完全反映地铁车辆通过时线路的真实情况，加上夜间作业环境限制，对客观判断伤损程度造成一定影响；同时由于现有维修成本和检测维修周期的限制，钢轨可能在两个检测探伤周期之间出现无法预测的伤损，最终将导致钢轨的突然折断。
3 钢轨伤损防治措施
钢轨的质量与工作状态的好坏对于整个轨道交通的安全性、舒适性有着直接的影响。笔者针对城市轨道交通目前的钢轨伤损的情况，提出一些防治的对策和措施。
3．1 钢轨伤损的防治
（1）改善钢轨质量
根据国外的发展经验和对于国产化率的要求，我国的城市轨道交通可以从钢轨的材质与锻造两个方面来寻求改善。材质方面，主要是控制钢轨中各化学成分的含量。如锰元素可以提高钢的强度和韧性；硅易与氧化合，能除去钢中的气泡，增加密度；锰、硅还能提高钢轨的耐磨性能。而磷、硫元素是钢轨中的有害成分，需要减少。锻造工艺方面，可以采用全长淬火钢轨；在冶炼过程中采用精炼、真空脱气使钢质净化，尽量减少钢中非金属夹雜物，以减少夹灰和疲劳剥离等伤损的发生。
（2）铺设无缝线路，提高焊接质量
新建城市轨道交通均采用无缝线路技术，通过增加轨条长度而尽量消除和减少钢轨接头，螺孔裂纹伤损数量因此而大大减少。但是，从新线的伤损发生隋况可以看出，无缝线路由于焊接质量问题，焊缝伤损和焊点伤损情况变得十分突出，因此，切实提高焊接工艺是十分重要的防治钢轨伤损的措施之一。
（3）加强综合养护
加强曲线养护，对磨耗较严重的曲线进行钢轨涂油，波磨严重的地段及时进行钢轨打磨；加强接头养护，及时整治接头病害；加强无缝线路养护，做好无缝线路的防胀、防断工作；做好钢轨防锈、除锈及养护工作等。
（4）做好钢轨探伤检查工作
进一步做好钢轨探伤检查工作，力争做到不漏检、不错判。包括引进先进的检测探伤技术和线路维修技术，增加更先进的探伤和维修设备，更新检测维修手段；提高职工的技术水平，提高探伤效率和探伤准确率；健全岗位责任制，加强职工的安全意识和责任心，完善探伤检查工作。
3．2 钢轨伤损的管理和修复措施
（1）监测管理措施
①加强对钢轨焊缝的管理，对线路存在缺陷的焊接接头分级进行统计记录，列入重点检测工作。
②坚持严格执行钢轨周期探伤制度，并加强对钢轨伤损发展情况的探伤监管及报告，伤损重点部位实行加密探伤。
③加强对焊缝及焊点处的巡道检查。
（2）整治及修复措施
除监测监管措施外，对伤损钢轨有针对性地开展整治修复工作。通过改善线路状况尽量减少钢轨伤损出现，对已形成伤损的钢轨减缓其发展，对已发展至一定程度的钢轨及时加固或更换，从而消除线路隐患，延长钢轨的使用寿命。加强无缝线路钢轨焊接接头处的维修养护，对碎石道床加强捣固，保持焊头处道床饱满密实。
对异常爬行的轨条及时进行应力放散，减少钢轨内部应力集中现象，改善钢轨受力状况；对钢轨硬弯进行矫直，对个别有轻微高焊头及支嘴现象的焊头打磨顺直，消除轨面不平顺，减小列车冲击荷载影响，防止其发展为内部伤损；对低塌焊头进行焊补及打磨等。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部铁运[2001]23号部令．铁路线路维修规则[S]．
[2]张安哥，朱成九，陈梦成. 疲劳、断裂与损伤[M]. 成都：西南交通大学出版社，2006
[3]白雁，袁吴.城市轨道交通钢轨伤损的评价分析[J].中国安全科学学报，2006
[4]田常海，龚佩毅，马子河. 在役钢轨发生伤损的规律及减少伤损的对策[J]. 中国铁路，2005
[5]罗乃娟.钢轨伤损原因及防治[J].西铁科技，2004
关键词：地铁；钢轨伤损；原因；对策措施
中图分类号：U231文献标识码： A
0概述
随着我国城市的发展，出行需求增加，但由于道路交通的昂贵费用和运行的拥挤状况，轨道交通，尤其是地铁成为成千上万乘客更适合的选择，可以说在很多城市，地铁逐渐成为上班族的生命线。但由于轨道交通安全涉及因素较多，无论在设计阶段、施工阶段还是运营阶段，都隐含着触发事故的潜在条件，因此，钢轨质量和工作状态的好坏，都会直接影响到轨道交通的安全性与舒适性。
钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生折断、裂纹，以及其它影响和限制钢轨使用性能的伤损。钢轨在轮轨作用力下，会产生疲劳、磨耗、变形、裂纹，或由于金属材质缺陷而造成像核伤这样的钢轨伤损。
1地铁钢轨伤损现状分析
钢轨是作为一根支撑在连续弹性基础或点支撑上的无限长梁进行工作的。它主要承受轮载作用下的弯曲应力,同时还要承担轮轨接触点上的接触应力,以及轨腰与轨头或轨底连接处可能产生的局部应力和温度变化作用下的温度应力。在轮载和温度力的作用下,钢轨产生复杂的变形,如压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗等
钢轨伤损是轨道交通中一个比较突出的问题,它与行车安全、运输成本、钢材选用和设计制造都有着密切的关系。钢轨伤损根据伤损程度可分为轻伤、轻伤在发展、重伤和断轨。图1为钢轨生命周期图。
图1：钢轨生命周期图
2 钢轨伤损主要原因
城市轨道交通作为城市客运的主体，它运营时间长、行车密度大、安全性要求高、维修条件差，隧道所占比重大，所以其钢轨伤损的成因也有自身的特点。
2．1 材质缺陷及疲劳伤损
1）剥离掉块：钢轨接触应力大于钢轨屈服强度是造成剥离的外因；钢轨轨头踏面存在夹杂物是造成剥离的内因。除钢轨质量外，线路不平顺、轮轨润滑涂油工艺不当也能引起剥离掉块。
2）核伤：它与通过的总重成正比增加。夹杂物，如钢轨本身存在的白点、气泡通常为疲劳裂纹源，由其开始，微裂纹逐渐发展为核伤且与表面伤损贯通，氧化形成黑核。因此，延长钢轨使用寿命，减少核伤的关键在于提高钢轨的质量。
3）裂纹：钢轨制造工艺不良，没有切够铸锭中带有严重偏析、缩孔、夹杂等部分，留下了疲劳源，即会导致轨头水平或垂直裂纹、轨腰垂直裂纹及臌泡。如加工时存在轧痕、皮下气泡等缺陷，则会使钢轨轨底产生裂纹或折断。
2．2 焊接伤损
1）焊接接头伤损：焊接接头包括铝热焊接头、移动气压焊接头和接触焊接头，由于焊接设备、材料、气温和操作工艺等诸多因素都会影响焊接质量，最终导致钢轨的伤损。铝热焊接头尤为严重，焊接过程中，如不严格执行工艺要求，在焊缝内极易产生夹渣、气孔、疏松、缩孔及未焊透等伤损。移动气压焊接头在高温高压下将钢轨两端面熔化后再结合，其缺陷形式与铝热焊接头不同，除外部缺陷，即几何形状偏差和局部凹陷外，另一个是内部缺陷，即光斑、未焊透、过烧、粗晶组织等。
2）焊点伤损：焊点伤损的主要原因为相关专业线缆焊联于钢轨上，由于焊接工艺不过关或未严格执行焊接工艺，导致焊点处钢轨母材发生金相组织变化继而引发钢轨伤损。
2．3 钢轨接头伤损
钢轨接头是线路的薄弱环节。车轮作用在钢轨接头的惯性力要比其他部位大60％左右；如果钢轨接头养护不良，存在高低接头、空吊板、大轨缝等病害，都会增大冲击力，加剧对钢轨接头的破坏。钢轨接头的伤损，突出的表现为螺孔裂纹。此外还有下颚裂纹及鞍型磨耗等。另外，螺栓孔加工质量不高，螺孔周边有毛刺、缺口等，会使其本身的形成局部应力集中，导致裂纹的产生。
2．4 钢轨伤损检测
目前地铁线路的检测维修方法以手工或小型机械静态检测、维修为主。但是钢轨出现一些核伤后，由于缺少先进的动态检测设备，静态检测不能完全反映地铁车辆通过时线路的真实情况，加上夜间作业环境限制，对客观判断伤损程度造成一定影响；同时由于现有维修成本和检测维修周期的限制，钢轨可能在两个检测探伤周期之间出现无法预测的伤损，最终将导致钢轨的突然折断。
3 钢轨伤损防治措施
钢轨的质量与工作状态的好坏对于整个轨道交通的安全性、舒适性有着直接的影响。笔者针对城市轨道交通目前的钢轨伤损的情况，提出一些防治的对策和措施。
3．1 钢轨伤损的防治
（1）改善钢轨质量
根据国外的发展经验和对于国产化率的要求，我国的城市轨道交通可以从钢轨的材质与锻造两个方面来寻求改善。材质方面，主要是控制钢轨中各化学成分的含量。如锰元素可以提高钢的强度和韧性；硅易与氧化合，能除去钢中的气泡，增加密度；锰、硅还能提高钢轨的耐磨性能。而磷、硫元素是钢轨中的有害成分，需要减少。锻造工艺方面，可以采用全长淬火钢轨；在冶炼过程中采用精炼、真空脱气使钢质净化，尽量减少钢中非金属夹雜物，以减少夹灰和疲劳剥离等伤损的发生。
（2）铺设无缝线路，提高焊接质量
新建城市轨道交通均采用无缝线路技术，通过增加轨条长度而尽量消除和减少钢轨接头，螺孔裂纹伤损数量因此而大大减少。但是，从新线的伤损发生隋况可以看出，无缝线路由于焊接质量问题，焊缝伤损和焊点伤损情况变得十分突出，因此，切实提高焊接工艺是十分重要的防治钢轨伤损的措施之一。
（3）加强综合养护
加强曲线养护，对磨耗较严重的曲线进行钢轨涂油，波磨严重的地段及时进行钢轨打磨；加强接头养护，及时整治接头病害；加强无缝线路养护，做好无缝线路的防胀、防断工作；做好钢轨防锈、除锈及养护工作等。
（4）做好钢轨探伤检查工作
进一步做好钢轨探伤检查工作，力争做到不漏检、不错判。包括引进先进的检测探伤技术和线路维修技术，增加更先进的探伤和维修设备，更新检测维修手段；提高职工的技术水平，提高探伤效率和探伤准确率；健全岗位责任制，加强职工的安全意识和责任心，完善探伤检查工作。
3．2 钢轨伤损的管理和修复措施
（1）监测管理措施
①加强对钢轨焊缝的管理，对线路存在缺陷的焊接接头分级进行统计记录，列入重点检测工作。
②坚持严格执行钢轨周期探伤制度，并加强对钢轨伤损发展情况的探伤监管及报告，伤损重点部位实行加密探伤。
③加强对焊缝及焊点处的巡道检查。
（2）整治及修复措施
除监测监管措施外，对伤损钢轨有针对性地开展整治修复工作。通过改善线路状况尽量减少钢轨伤损出现，对已形成伤损的钢轨减缓其发展，对已发展至一定程度的钢轨及时加固或更换，从而消除线路隐患，延长钢轨的使用寿命。加强无缝线路钢轨焊接接头处的维修养护，对碎石道床加强捣固，保持焊头处道床饱满密实。
对异常爬行的轨条及时进行应力放散，减少钢轨内部应力集中现象，改善钢轨受力状况；对钢轨硬弯进行矫直，对个别有轻微高焊头及支嘴现象的焊头打磨顺直，消除轨面不平顺，减小列车冲击荷载影响，防止其发展为内部伤损；对低塌焊头进行焊补及打磨等。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部铁运[2001]23号部令．铁路线路维修规则[S]．
[2]张安哥，朱成九，陈梦成. 疲劳、断裂与损伤[M]. 成都：西南交通大学出版社，2006
[3]白雁，袁吴.城市轨道交通钢轨伤损的评价分析[J].中国安全科学学报，2006
[4]田常海，龚佩毅，马子河. 在役钢轨发生伤损的规律及减少伤损的对策[J]. 中国铁路，2005
[5]罗乃娟.钢轨伤损原因及防治[J].西铁科技，2004