浅谈地铁道岔滑床板断裂原因分析及整治措施

浅谈地铁道岔滑床板断裂原因分析及整治措施

滕开敏

昆明地铁运营有限公司 云南昆明 650051

摘要：本文对昆明地铁x号线道岔滑床板病害进行统计，分析滑床板断裂的特点及规律，从滑床板结构受力不均、道岔短轨枕浇筑缺陷问题等方面进行分析，找到关键成因，结合日常检查更滑伤损滑床板积累的实践经验，不断提高应对道岔滑床板断裂的管理水平。

道岔是机车车辆由一条轨道转入或跨越另一条轨道线路的设备，它是城市轨道的重要组成部分。道岔构造比较复杂，零件较多，过车频繁，技术标准比线路高，是轨道设备的薄弱环节之一。

受列车冲击力大，道岔易于变形、磨耗，造成病害。道岔是城市轨道交通的咽喉所在，折返道岔更是重中之重，而道岔滑床板断裂（裂纹）是折返站道岔常见病害之一，尤其在昆明地铁x号线较为突出。

一、道岔滑床板断裂调查分析

在整个尖轨长度范围内的岔枕面上，有承托尖轨和基本轨的滑床板。尖轨放置于滑床板上，与滑床板间无扣件联结。

目前，常见滑床板伤损类型大致可分为四类：滑床板断裂、 滑床台焊缝脱焊、滑床板缺陷、滑床台面划痕。而滑床板断裂又细分为滑床板底板中部断裂（裂纹）和滑床板弹片中部断裂（裂纹）。

昆明地铁x号线自2017年8月29日开通试运营至今，由线路检查班组通过工电联检、维修班组线路周检作业，以及接报道岔滑床板故障信息等方式发现道岔滑床板断裂（裂纹）26处，分别是西山公园站1#、4#、6#道岔，石咀站3#、12#道岔，东部汽车站1#、3#道岔、拓东体育馆站7#道岔、太平村站8#道岔，根据现场更换伤损滑床板情况及近几年滑床板病害更换记录，x号线统计的26处道岔滑床板病害均为滑床板弹片中部断裂（裂纹），未出道岔滑床板整体折断的严重故障等情况。从统计数据分析可以看出，近几年来，随着运营时间推移，x号线正线道岔滑床板断裂数逐年成上升趋势。

而像其它一些滑床板伤损如滑床台面划痕，此类病害可能与尖轨轨底不平有毛刺或运营期间有异物掉落有关，整改以打磨为主。

二、道岔滑床板断裂原因分析

昆明地铁x号线道岔均采用9号道岔，60kg/m钢轨9号道岔直曲各有16块滑床板，当列车通过道岔时，道岔滑床板除受竖向荷载外还受离心力产生的横向荷载，受力情况复杂。在尖轨顶宽50mm后将承受列车全部荷载，滑床板受力明显增加。

道岔滑床板伤损与其使用过程中的复杂受力情况关系密切，滑床板受力发生变形会产生一定的变形量，当变形量超过滑床板自身的弹性变形量时则会发生断裂。经查询资料和长期积累的实践经验，认为造成道床滑床板断裂（裂纹）常见的因素有以下几种形式：

①轨底坡坡比出现反坡，造成应力集中。

②尖轨出现空掉。

③滑床板本身材质不合格，强度不足。

④滑床板与基本轨轨底离缝较大。

⑤尖轨顶宽在20mm～50mm之间的部分，为车轮轮载转移的过渡段。

⑥尖轨拱腰导致滑床板受力不均匀。

⑦零配件松动、缺失，轨下胶垫失效，滑床板磨耗等。

针对x号线道岔各尺寸检查比对情况，结合断裂滑床板外观及断口形状检查判断，认为造成昆明地铁x号线道岔滑床板断裂问题的直接原因是滑床板结构受力不良，轨道施工质量是根本原因，维修养护经验不足也是一方面原因。

按照施工技术要求，道岔区段设计应无轨底坡，施工浇筑短轨枕面理论应处于同一水平面。但实际施工过程中，施工单位未严格执行作业技术标准，施工浇筑短轨枕位置要么外低内高，要么外高内低等情况。通过对x号线全线道岔进行短轨枕反坡调查统计和坡度测量，发现很多组道岔都存在不同程度反坡。

施工遗留短轨枕反坡问题会导致道岔的轨距、间隔、方向、水平、高低及各部尺寸不良，造成道岔受力不均匀，易使基本轨横向移动，基本轨、轨撑、滑床板挡肩之间存在“三道缝”，是直接加剧滑床板断裂的关键因素。

目前x号线发现的道岔滑床板断裂问题均来自于正线整体道床道岔，而车辆段及停车场61组道岔未发现道岔滑床板断裂、脱焊现象。两者相比，正线道岔道床为整体道床，车辆段/停车场道岔为碎石道床铺设，由此可见整体道床与碎石道床的线路存在差异性，铺设于整体道床的滑床板断裂概率大，根本原因在于两种道床的刚度明显不同，碎石道床列车经过时滑床板受力可以通过轨枕传递给碎石道床卸载，而整体道床只能通过滑床板下大胶垫以及基本轨轨下胶垫进行缓冲，效果明显不同。

当列车通过时，对直尖轨的荷载传递到滑床板，进而传递到橡胶垫板，橡胶垫板在荷载作用下将发生弹性压缩变形，变形量大小和橡胶垫板厚度有关，也与不同垫板材质和垫板间缝隙有关，橡胶垫板厚度越大弹性压缩变形量越大。由于短轨枕浇筑位置不在同一水平面上，位置外高内低，滑床板外侧竖向位移小于内侧位移，滑床台边角顶部与尖轨轨底相互作用，滑床台边角底部与基本轨轨底相互作用，从而造成过车时滑床台边角处于应力拉压循环状态，在长期列车运行和尖轨滑动摩擦的作用下，滑床台的高度会减低，滑床台边角材料疲劳强度降低，一旦有外力作用导致钢轨受力面应力超过滑床板材质极限应力，滑床板将会发生断裂现象。

三、整治措施

（1）针对道岔短轨枕反坡问题，轨道车间经过多方探索，反复实验论证，最终协同厂家生产10-20mm型号楔形胶垫，采用该型号楔形胶垫对道岔短轨枕浇筑偏差问题进行调整，70%道岔得到有效整治，经过观察和统计，反坡问题整治效果明显，较之前有了质的提升。

（2）更滑断裂滑床板要满足以下条件：

①测量滑床板长度及准确掌握其型号。

②松开地脚螺栓长度要够。

③需要信号部门对尖轨进行解锁并处于四开状态。

④尖轨和基本轨起道高度要够，并且尖轨不能长时间抬高，防止尖轨变形。

（3）将道岔短轨枕反坡整治纳入道岔维保验收项目。

（4）建立道岔短轨枕反坡问题病害库，对折返站道岔、咽喉道岔短轨枕反坡问题进行优先整治。

（5）加强检查作业质量，利用线路周检、道岔工电联检时道岔操动对滑床板进行观察，伤损达到更换标准及时更换。

（6）做好道岔前后50m线路的整体维修，经常保持轨面平、方向顺。在着手防治道岔病害，先做好线路的前后方向，再进行道岔方向的整正。

（7）加强道岔联结零件的养护维修，发现松弛及失效零件，及时紧固或更换。

（8）严格要求正确作业方法，熟悉道岔各部分零件的作用，认真执行单项技术作业标准，预防病害的发生。

（9）针对部分经验不足带班人员整治道岔短轨枕反坡病害问题，安排技师组现场做技术指导，严格卡控施工质量。

（10）将滑床板下大胶垫更换为高强度、高弹性的楔形胶垫，规范滑床板下大胶垫的使用规格，严禁使用厚度不均匀不合格的大胶垫，及时更换变形的大胶垫。

（11）消除基本轨轨底与滑床台槽边的缝隙，减小过车时基本轨对滑床台的扳动力。

（12）对滑床板地脚螺栓定期紧固，使整个板面受力均匀，整治空吊时滑床板下垫片要均匀。

（13）对道岔区域的曲尖轨、导曲线、辙叉心钢轨波磨及时打磨，消除高频振动力突然施加在滑床板上的瞬间高强荷载。

参考文献：

［1］铁路线路工教材（中国铁道出版社）

［2］邓新建•整体道床短轨枕道岔病害及整治技术运用［J］.西部大开发,2013.02

［3］张建强•天津地铁线路病害分析及罄治方法［B］.智慧城市与轨道交通,2018

轨道车间

滕开敏

2021年12月2日