地铁线路钢轨表面横向裂纹及掉块伤损原因分析

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地铁线路钢轨表面横向裂纹及掉块伤损原因分析

作者：郑建国 周剑华 费俊杰等

来源：《现代城市轨道交通》2018年第09期

摘 要：地铁线路钢轨使用 1.5～2.5 年后在表面产生横向裂纹及剥离掉块伤损。对地铁线路钢轨性能以及伤损的特征分析表明，该伤损是一种滚动接触疲劳伤损，主要原因是钢轨表面长期处于潮湿状态，轮轨之间的摩擦系数变小，造成钢轨表面塑性变形层内微裂纹萌生后的发展速度大于钢轨磨耗速度，裂纹向钢轨内部扩展；液体侵入裂纹内形成挤压效应，加速裂纹的发展，从而在钢轨表面产生横向裂纹并快速发展成掉块伤损。在裂纹发展初期对钢轨进行预防性打磨，并保持地铁环境的干燥，可有效预防和减轻钢轨表面横向裂纹及掉块伤损的产生和发展。

关键词：地铁；钢轨；横向裂纹；剥离掉块；疲劳伤损 中图分类号：U213 0 引言

地铁线路具有弯道多、曲线半径小、驻车及启动频繁、采用直流动力电、隧道环境复杂多样等特点，尤其在南方地区，隧道内潮湿、漏水路段较多。地铁环境的复杂多样造成钢轨在使用过程中表现出的伤损类型与国铁线路用钢轨存在差异，甚至不同城市的地铁由于地质环境、运载负荷、轨道结构等条件的不同，钢轨伤损的类型也不完全相同。钢轨出现伤损造成维护及更换任务工作量大、耗时长、费用高，而且影响了地铁线路的正常安全运营，缩短钢轨及车轮的使用寿命，严重的甚至危及行车安全[1]。某地铁线路钢轨使用 1.5～2.5 年后，有些路段钢轨表面陆续产生横向裂纹，并迅速发展成大掉块，这种伤损在国铁线路用钢轨上很少出现。为此，本文跟踪调查了线路环境，在伤损钢轨上取样进行理化检验，分析掉块伤损形成的原因，并提出预防措施。

1 钢轨表面伤损宏观特征

钢轨表面横向裂纹及掉块在地铁线路的直线段和曲线段均会出现，特征形貌见图 1。伤损发展初期表现为在钢轨表面连续密集的横向裂纹，经车轮碾压后继续发展，裂纹处会出现掉块，长度可达到 30 mm，深度约为2～3 mm。另外，发生踏面横向裂纹及掉块伤损的钢轨均位于隧道内渗水、漏水路段，钢轨表面长期潮湿。地铁钢轨表面横向裂纹及掉块与国铁用钢轨的鱼鳞伤、剥离掉块相比，有以下特点：