随着铁路向高速、重载的方向发展,对轨道结构的强度提出了更高的要求,而钢轨断裂事故直接威胁着铁路运输安全。以长(春)图(们)线为例,由于地处高寒山区,设备陈旧老化,近年来运量、运能的矛盾日趋突出,使钢轨的使用状态发生恶化。自年以来,接连发生多起钢轨折断事故,给安全生产造成很大的被动,有必要研究钢轨断裂的原因并掌握其规律,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。年1月,长图线DK+处和长图线DK+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,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。所断钢轨为鞍钢年产,于年道岔大修时铺设,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。年11月,长图线DK+处,右股钢轨发生断裂。该股钢轨10月份曾使用K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。
2.3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30min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
①应按(铁路工务安全规则)第2
②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。
③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~mm,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。
④更换钢轨时,应按(铁路工务安全规则)第2
(2)无缝线路(包括焊头)
①应按(铁路工务安全规则)第2
②在断缝处上好鼓包夹板和急救器加固,限速5km/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~mm,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。
③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。
④在接近并低于实际锁定轨温时,插入不短于6m的焊接短轨,进行焊接。
⑤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。
4两点建议(1)制定防断联络图,联络图上显示抢险人员的联络方法、防断材料及防断工具所处位置,以保证发生断轨后,能在第一时间内快速传递信息,使人员、材料、机具准确到达事故地点。
(2)提高机车乘务员素质,减少擦伤轨的产生。
引用文献:
铁道标准设计,年03期
钢轨断裂原因分析及防治措施
李东侠；
沈阳铁路局吉林铁路运输职工大学吉林；