城市轨道交通道岔伤损原因分析及整治措施

城市轨道交通道岔伤损原因分析及整治措施

袁维瀚

单位：南宁轨道交通运营有限公司

省市：广西壮族自治区南宁市

邮编：530000

摘要：随着近年来城市轨道交通的快速发展，越来越多城市进入了网络化运营时代。与此同时，部分早期建设的城市轨道交通主干线路面临巨大客流压力。因受制于较高的改造成本等因素，线路增能方案较为复杂。结合仿真计算结果提出了若干提升列车追踪及线路折返能力的策略和手段，可为相关工程提供参考。

关键词：城市轨道交通;增能;列车运行能力;正线追踪能力;折返能力

引言

我国主要城市的轨道交通运营线网规模日益扩大，运营里程日益增加，列车速度等级越来越高，发车频次越来越密，列车最小追踪时间间隔越来越短，高峰期客流量越来越大，因而城市轨道交通运营的维护压力不断提高，对列车的安全运行保障能力、轨道设备的检修效率及维护成本均提出了更高要求。道岔作为轨道设备的重要组成单元，其服役状态决定了列车过岔的安全性。尖轨、心轨是实现列车转辙的关键部件，其结构存在断面变化大、边界条件复杂、使用寿命短等特点，这些轨件一旦出现伤损而不能及时地被发现和排除，将严重影响轨道交通的运营安全，甚至引发安全事故。目前，我国钢轨伤损检测的相关设备主要有大型探伤车和小型探伤仪。大型探伤车在通过道岔时，为了保护探头不受损坏，要求抬升探头架，故无法对道岔区域钢轨实施检测；而小型探伤仪虽然在伤损检出率方面有所改善，但是存在作业效率低、人力投入量大等缺点。随着城市轨道交通运营速度提升、车流密度增大、线路服役时间延长，道岔出现伤损的现象日趋严峻，而现有的大多数探伤技术无法保障道岔全天候运行安全，因此，迫切需要一种能够补充现有道岔钢轨探伤工艺的不足、可以对道岔钢轨进行实时监测的新技术。

1道岔缺陷及伤损分类、统计

城市轨道交通正线使用较多的钢轨型号为P60，材质一般为U71Mn或U75V，一般选用P60-1/9号、P50-1/7号道岔。道岔辙叉较多采用高锰钢整铸式辙叉，尖轨多采用60AT弹性可弯尖轨，尖轨尖端为藏尖式。辙叉和尖轨下设垫板和滑床板，并用高强螺钉固定于轨枕上。

在正常运营条件下，钢轨受列车轮对的作用较复杂，其受外界作用大小、方向和位置都有很大的不确定性，与静态作业条件下有很大不同。在荷载和温度作用下，钢轨发生压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗、裂纹等各种复杂的变形。钢轨内部受力更加复杂，常因温度急剧变化、外界作用力较大而拉断。另外，冶炼过程的缺陷以及运输、使用过程中的不良条件也会导致钢轨的伤损。对于道岔而言，其基本轨、尖轨均为钢轨刨切弯制，辙叉为高锰钢整铸，受力和伤损原因更加复杂。为做好城市轨道交通线路设备的检查、巡视、更换和日常管理等工作，行业内将钢轨伤损程度划分为轻伤、重伤和折断3大类，伤损类型分为9类32种。日常城市轨道交通轨道伤损管理中通常对辙叉伤损判定为轻伤、轻伤有发展、重伤。城市轨道交通列车因其车辆轴重轻、车型单一，轨道结构及运营条件等都与铁路有着明显的区别，形成的伤损类型也有自身的特点。某市轨道交通1号线分2段开通，2号线较1号线晚开通1年，随着运营时间的不断增长，各道岔出现不同程度的伤损，出现的道岔伤损主要类型有裂纹、掉块、剥离、尖轨变形、飞边等。通过统计管段内加固和更换的尖轨、辙叉伤损情况，可将导致尖轨、辙叉伤损的原因大致分为材质、制造工艺、轮轨作用、维护管理和环境等5类。本文道岔伤损统计主要以尖轨和辙叉出现伤损的数量为主要统计指标指标。

2城市轨道交通道岔伤损整治

2.1优化折返轨换端时间

当列车折返能力的主要瓶颈点为折返轨作业时，优化折返轨换端可直接缩小列车的折返间隔。可考虑采取的方法如下:1)升级信号系统为全自动运行系统，实现自动换端、自动折返。2)对于不具备自动折返功能的线路，可采用双司机换端，在驾驶室另一端再登乘一名司机，待系统换端成功后立即驶出折返轨。3)采用退行方式驶出折返轨，该功能需得到信号系统厂商支持，列车以特定速度反向运行。某轨道交通14号线支持以退行方式驶出折返轨。对于方法2，实施难度较低，但需要极大增加人力成本;对于方法3，在现场亦有应用，但不是所有信号系统厂商产品均支持列车以此模式运行;对于方法1，信号系统改造成本较大，但是实际实施后能力改善最为明显，由列车进入折返轨停稳至起动，实际换端时间小于12s。

2.2加强道岔巡查

目前采用人工探伤小车、轨缝探伤仪等对道岔部件材质进行静态检查，但静态检查在一定程度上不能真实反映出列车通过时道岔部件的真实工作状态。钢轨探伤车等动态检查设备在铁路已运用较为成熟，但在道岔区依然存在一定的短板。因此，在目前的运营维护管理中，应加强道岔区巡视力度、缩短检测周期，及时发现道岔部件伤损情况，保持道岔设备质量状态良好，确保列车运行安全。

2.3优化线路限速因素

列车进站前通常需要由高限速区段制动至站台进站入口限速，线路限速特别是列车进站制动段的限速对THeadway具有显著影响。进站降速点的起始速度越高，所需的提前制动距离越大，前后两车所需保持的安全间隔距离相应增大，但与之对应的列车进站走行时间较短。由此可知进站入口速度与THeadway非单纯线性关系。列举了经仿真计算后，列车进站降速点初始速度与THeadway之间关系(假定站台土建限速为70km/h，ATO命令速度为60km/h，所有车站停站时间为30s)

结语

1)本文对所收集的城市轨道交通运营安全事件案例进行了详细分析，提取风险致因链，基于贝叶斯网络构建了风险互动网络。通过影响强度分析与灵敏性分析，得出人为与设备因素引发其他风险的概率较高。其中信号设备故障、车辆设备故障、信息交互滞后对运营系统安全影响最大。2)针对分析结果，从影响城市轨道运营安全的4个因素：人为、设备、环境、管理的角度，结合关键风险路径节点、敏感风险元分别提出了风险预防控制的管理思路与策略。后续将持续对所建立的风险互动关系进行进一步论证分析，并适时引入地铁运营安全风险管控机制中加以验证。3)基于所分析的样本事件中未涉及环境因素导致运营事件的案例，此处默认为运营环境处于安全状态，可能为分析不全面之处。其次，本文考虑到风险的致因关系及交互作用，但忽略了不同风险或同类风险之间的耦合关系对运营事件发生的影响。再者，虽然结合数据分析结果提出了相应的风险防控策略，但是没有给出详细措施方案，形成完整的管理体系。后续研究可以根据城市轨道交通运营单位的实际需求，建立风险分级的管理体系。

参考文献

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