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1、钢轨断裂原因分析及防治措施摘 要：通过对钢轨断裂原因及其规律进行分析，提出针对性的预防措施，并对发生钢轨断裂后的紧急处理措施进行探讨。发生断轨后的紧急处理方法。1 钢轨断裂原因分析1 1 钢轨材质方面存在先天不足钢轨先天性的质量缺陷，是导致钢轨断裂的主要原因。2002年 1 月， 长图线 DK152+573 处和长图线DK317+450 处发生两次线路右侧长轨折断，引起两起断轨事故的主要原因是钢轨内部存在暗核。由于两处暗核的径长分别为2. 5、1. 8mm,且均存在于钢轨的底部，又是目前钢轨探伤设备很难探测到的核伤粒径（既有探伤设备所能探测到的最小核伤粒径为3mm）,再加上管内持续低温且温差大
2、，钢轨内应力增大，导致断轨事故发生。钢轨材质上的某些缺陷，如暗核、细小裂纹、空隙或杂质等，经过车轮重复荷载作用，逐步发展成一个疲劳源，并不断向轨头内部扩展，使钢轨的有效截面很快削弱，以至最后发生断轨。1 2 现场轨缝的焊接强度低我国无缝线路钢轨现场施工焊接一般采用小型移动气压焊和铝热焊。铝热焊焊接方法因其具有设备简单、焊接作业效率高、操作简便等特点，被广泛应用。但 由于各工序间相互影响程度密切，特别是在低温环境下焊接钢轨时，使得焊接接头的质量难以控制。钢轨焊接接头的质量优劣，直接影响着无缝线路的安全。据统计， 由于钢轨焊缝断裂而造成断轨事故的，占断轨总数的80以上。大部分有缺陷的钢轨焊缝其强度
3、不能承受降温所产生的温度拉力，在冬季钢轨内部强大的温度拉力作用下焊缝被拉开。特别是铝热焊缝，质量受操作工艺优劣影响较大，难免发生断轨事故。1 3 养护维修上的原因2002年 3月， 长图线威虎岭站1 号道岔辙叉后右直股钢轨折断。所断钢轨为鞍钢1988 年产，于1996 年道岔大修时铺设，属自制轨，轨孔加工时存在误差。由于线路养护维修质量低，有空吊板，导致岔后钢轨集中受力，发生断裂。2002 年 l1 月，长图线 DK187+ 646 处，右股钢轨发生断裂。该股钢轨10 月份曾使用 K286 焊条进行焊补。此次造成钢轨折断的直接原因就是焊补作业不按照规定进行预热，致使钢轨内部结构发生变化，发生钢
4、轨断裂。由上述断轨事故可以看出，日常的养护维修非常重要。线路养护不良，如轨面不平顺、道床和路基出现病害、连结零件不密贴等，都会严重地影响钢轨的使用寿命。再者作业时不按规定的尺寸、步骤进行，违章作业，也会引起不良后果。因此，提高工作质量，精心养护好线路，这是防止断轨的重要环节。2 钢轨断裂发生的特征及规律2 1 常发生断轨的地段线路不平顺处，断轨发生的频率大。断轨地段的分布特点：曲线地段比直线地段断轨次数多； 坡道上比平坡地段断轨多；制动地段比其他地段断轨多；无缝线路固定区断轨多；道岔基本轨比导曲轨断轨多；岔后夹直线的断轨是直向多，侧向少。2 2 常发生断轨的部位断轨多发生在焊缝及其附近，钢轨小
5、腰处，曲线上股，桥梁和道 口两头部位。就同一钢轨断面而言，断轨多发生在轨头、轨颚和轨腰部位。3 3 常发生断轨的时间断轨多发生在冬春两季，一般在每年的11 月下旬至次年的3月上旬。寒冷地区断轨较普通地区严重。而且多发生在一昼夜中气温最低的0 时至 4 时。3 发生钢轨断裂后紧急处理措施3 1 及时发现断轨发挥 “五道防线”作用，开展全员防断。主要发挥专业探伤队伍的主力作用，手工检查队伍的补充作用，层层落实钢轨检查责任制，以便能在第一时间内发现断轨。3 2 发现断轨后会处理3 2 1 断轨处理原则最主要的是发现断轨后必须严格执行一防护、二加固、三放行的作业程序。在拦停列车作业时，区间力争在30m
6、in 内，站内力争在 60min 内加固完毕，并随即放行列车。3 2 2 断轨处理方法(1)普通线路应按 铁路工务安全规则第2 2 11 条的规定设置停 车信号防护。断缝在夹板范围内，紧固接头夹板螺栓和断缝两侧扣件，限速5km h 放行列车。断缝在夹板范围以外，用夹板、急救器或夹板、螺栓进行 加固。当断缝小于30mm时，限速15km/h放行列车；30 50mm, 限速5km/h放行列车；50 150mm,必须插入短轨头，并在断 缝下垫枕木头后，限速5km h 放行列车。更换钢轨时，应按 铁路工务安全规则第2. 2. 2条办理，更换前要拧紧两端各50m 范围内扣件，首次放行列车限速25km h。
7、(2)无缝线路(包括焊头)应按 铁路工务安全规则第2 2 11 条的规定设置停车信号防护。在断缝处上好鼓包夹板和急救器加固，限速 5 km/h放行列车。随即，在断缝两端各50m 范围内拧紧扣件。如断缝小于30mm,限速可提高至15km/h;断缝在50 150mm,必须插入短轨头，并在断缝下垫枕木头，限速5km h 放行列车。已上鼓包夹板的焊缝断裂后，如断缝小于 30mm,可紧固接头夹板螺栓，限速15km h 放行列车。锯掉断缝前后各一段钢轨，插入不短于 6m的短轨，上好夹板和拧紧螺栓，首次放行列车限速 25km/h,以后恢复正常。在接近并低于实际锁定轨温时，插入不短于6 m的焊接短轨，进行焊接
8、。若断缝具备原位焊复的条件时，可采用原位焊复法进行焊接修复。3 3 新型弹性扣件的应用由于重轨刚度和重枕刚度相结合将使轨道刚度增大，过大的轨道刚度又会恶化轮轨动力相互作用关系。只要车轮踏面或轨道上有微小的不圆顺或不平顺，都会引起动力作用的增长，这些动力又随行车速度的提高而急剧增长。此外，过大的轨道刚度还会引起波磨轨的生成与扩展。因此，设法降低重轨、重枕轨道刚度是十分必要的。用新型系列m型枕取代木枕和 H型枕，明显增大了曲线轨道的稳定性，轨道承载能力提高37，减小了轨枕加速度和道床加速度，有效地抑制了道床残变，积累速率，大大减轻了养护维修工作量及其费用。为达此目的，成都铁路局研发并使用了新型弹条
9、扣件。其主要特征：一是采用了与m型系列轨枕配套的厚 14mm、静刚度6070MN m 的纳米复合橡胶垫板；二是采用了与新型胶垫配套的60Si2CrA材质的加强加型弹条扣压件，提高了弹条强度，有效控制了扣压力衰减，增加了轨道弹性；三是采用了在承力面增设L形、C形钢片的加强m型绝缘轨距块，有效地解决了既有m型绝缘轨距块在山区铁路曲线轨道使用中抗压、抗弯、抗剪强度不足 的缺陷。铺设实践表明，效果明显。4 4 工务新技术、新材料、新产品的应用(1)为解决桥上轨道道床厚度不足，刚度较大，道碴粉化严重，病害突出的问题，采用加厚轨下胶垫的减振型调高扣件，有效地提高了轨道弹性，减缓了列车的冲击作用。今后如能在
10、桥上有碴轨道发展弹性轨枕将是又一重大技术举措。(2)为防止列车在小半径曲线上发生悬浮脱轨事故及减缓曲线外轨侧磨，在3000 多个小半径曲线缓圆点或圆缓点前后下股轨道内侧安装了防脱、防磨护轮轨装置，取得了良好效果。(3)为解决山区铁路混凝土枕及岔枕中螺旋道钉普遍锈蚀严重、 寿命缩短的问题，成功地开发并采用了多元共渗防锈新技术，以取代传统的防腐处理方法，提高了螺栓的抗蚀性能和使用寿命，现已在全路推广应用。4 结语为适应我国铁路既有线提速战略工程，全面提升山区铁路工务设备技术装备水平势在必行，根据成都铁路局的做法和经验，在曲线轨道结构综合强化方面，采用新理论、新技术、新材料、新设备是以提高运输效率、保证行车安全和旅客乘坐舒适为基础，并以其经济效益的大小来评价其合理性和决定其发展规模和速度。因此，轨道结构的现代化与合理化进程，应密切结合路局所辖线路的具体条件和实际情况，本质上是在有利于取得最佳技术经济效果基础上的统一。参考文献：1 铁道部铁路线路设备大修规则。2 徐小龙 小半径曲线脱轨原因分析及对策措施铁道标准设计，2003(2)。3 侯德杰，蒲保新，陶联明强化轨道结构，适应提速需要J.铁道标准设计。2002(2)