地铁的钢轨出现问题，一般怎么处理？ lei xi 题主不要担心，你关心的问题自有专业人士处理，这个问题我勉强答一下。要看结果的直接看黑体字吧，另外不要只看下面的图，会被吓到的！ 先放一个图（画这个图我花了精力，转载请注明。部分图片来自《钢轨失效分析和伤损图谱》，部分伤损类型还有细分，这里就没有完全概括）。 看了上图，题主应该了解了，车辆的运动是会导致钢轨的伤损的。北上广深的地铁的主要线路每年的通过总重大概在 3000—4000 万吨左右，这是什么概念？地铁满载的情况下每轴重量大概不到 20 吨，我们以 20 吨记的话，每年每处的钢轨会有 150 万个轮子碾过去，而且是实心的铁轮子，造成伤损是必然的。 伤损出现了怎么办？简单的说，伤损是不可逆的，一旦出现就会一直在那里并且会发展，直到伤损会影响安全了，就会更换。伤损是一定会出现的，出现后是一定会发展的，只能延缓不能逆转。所以在地铁的工作中，钢轨探伤是非常重要的，这项工作是发现伤损并且跟踪伤损发展情况的重要手段，目前有目视检查、仪器探伤（主要是超声波手段，在新轨出厂时可能会有涡流探伤）、大型探伤车检查（速度快、准确率高，仍然是超声波手段）等。 但是我们就坐等伤损出现，然后发展，到最后换掉么？当然不是，虽然伤损出现后我们没有办法，但是伤损的出现是有规律的。 —我们发现伤损总是在薄弱环节出现，比如钢轨接头。那就研究更加可靠的焊接技术，现在闪光接触焊技术和铝热焊技术已经非常成熟的运用在地铁的建设和运营中。答主从事相关工作 11 年，见到的出现问题的接头不到 10 个，这里可是有大概有 5 万个接头的。 —我们发现伤损的出现和车轮、钢轨的材质有着密切的关系，钢轨硬了就磨车轮、车轮硬了就磨钢轨。所以可以挑选合适轮轨硬度比使之匹配。研发更好材质的、品类更加丰富的钢轨，目前攀钢生产的钢轨支持了 350 公里高铁的需求，可以和新日铁在澳大利亚矿山和美国铁路竞争不落下风（这两个地方是对钢轨要求比较苛刻的地方）。 —钢轨伤损总是从微小裂纹或者掉块产生的。我们就防患于未然，在新线开通之初就对全线钢轨进行预防性打磨，消除出厂时可能带有的微裂纹。在运营后不定期的进行打磨，消除掉小的掉块和裂纹，是表面品顺没有应力集中点。 —钢轨总是在潮湿环境中伤损、锈蚀发展更快。所有我们就尽量保证钢轨处于干燥环境中，无法避免的，就上防锈措施。 ............ 所以题主你要放心，上面图上那些伤损都是小概率事件，而且伤损只要发现就不是问题，所以请你放心乘坐地铁。 那最后，钢轨是怎么更换的呢？ —钢轨更换分为无缝线路钢轨更换和非无缝线路钢轨更换，无缝线路是指把短的钢轨两端都焊起来，这样就会形成长度在几公里的长轨条，好处是消除了接头位置的轨缝，坏处就是受温度变化的影响变大了。 非无缝线路好说，要换哪里旧的切下来新的装上去，夹板螺栓以固定就完事了。 地下线无缝线路也好说，环境温度基本恒定不变，要换哪里旧的切下来新的装上去，两端一焊就完事了。 露天无缝线路就麻烦一点，因为会受到热胀冷缩的影响。无缝线路安装时有一个锁定轨温的概念，就是钢轨焊接好以后用扣件扣住时的钢轨温度，钢轨温度和环境温度有关这里就不细表了。就是说你换轨的时候切开钢轨的时候要是温度和锁定轨温一样，那就切开以后啥都不变，要是温度低于锁定轨温，那切开以后就会缩回去一截，要是大大低于锁定轨温，那就缩回去好大一截，这个和温度差以及长轨条的长度有关。高于锁定轨温也是一样的。原理非常简单，热胀冷缩。 —后面的内容涉及到很多专业的东西，不敢兴趣的朋友可以不看了，我想我上面说的也能够回答题主的问题了。我想用一个我自己换轨的实例来收尾。 答主以前碰到过在 100 米范围内有 19 处伤损，大概就是这个情况： 所以当时考虑把这一段的钢轨全部换掉，而这里是桥上无缝线路，并且施工时间非常短还要花三天的时间换，前两天换完之后只焊一个接头，最后一天焊两个接头，就像这样： 其他情况写在下面： —温度力的确定：钢轨的伸缩力只与温度力 P t 有关，而 P t =αEF*Δt =2.5FΔt，F 为钢轨断面面积为定值，60kg/m 钢轨中 F=7745mm P t =19363Δt 在温度变化为定值时，钢轨的温度力也为定值，常用温度如下表所示。 Δt(℃) 3 5 10 15 Pt（N） 58089 96815 193630 290445 —无缝线路伸缩区长度 L 计算： L= 625P t /R (mm) R——每处扣件的扣件阻力值， 625mm 为相邻 2 处扣件间距，且 P t /R 需取整数 R=2*r*f r——每个扣件的扣压力值，小阻力扣件每个弹条设计最小值为 5600N f——摩擦系数，f 值理论值取 0.39，f 值最不利情况取 0.2 得出： L= 312.5P t /rf (mm) L=6050937.5Δt /rf (mm) (1)扣件阻力理论值： 当 r=5600N，f=0.39 时，扣件阻力得出理论值： L=0.143P t =2770.6Δt (mm) (2) 扣件阻力最不利情况： 当 r=5600N*70%=3920N，f=0.2 时，扣件阻力得最不利值： L=0.399 P t =7718.0Δt (mm) —伸缩量Δl 计算 Δl=α*L*Δt α——钢轨膨胀系数，为 0.0000118/℃， L——钢轨伸缩区长度， Δl——伸缩量， Δl=71.4(Δt) /rf (1)扣件伸缩量理论值： 当 r=5600N，f=0.39 时，扣件伸缩量得出理论值： L=0.0327Δt (mm) (2) 扣件伸缩量最不利情况： 当 r=5600N*70%=3920N，f=0.2 时，扣件伸缩量得最不利值： L=0.0911Δt(mm) 注：因钢轨中间断开后两端均会收缩，而Δl 为单边收缩量，断轨段钢轨总收缩量为 2Δl。 —接头阻力计算 螺栓拉力： P=T/(K*D) K——扭矩系数，取值范围为 0.18~0.23，本次计算取 2.0； D——螺栓螺杆部分的直径 mm，取 26mm； T——接头螺栓扭矩，取 1200N*M 得：P=T/(K*D)=1200/(0.2*26)=230.8KN 总接头阻力： PH=6f*P*cosφ/sin(α+φ) f——摩擦系数，新扣件为 0.5~0.6，老扣件为 0.18~0.2 60kg/m 钢轨接头螺栓的扭力矩与接头阻力如下表所示： 扭矩(N*m) 800 900 1000 接头阻力(KN) 490 510 570 从表中得出，在Δt<20℃时，接头阻力远大于温度力，故推断接头螺栓能够承受温度力。 —防爬措施的确定 由于钢轨更换采取铝热焊的方式连接新旧钢轨，为防止在焊接时轨条串动导致配轨长度错误或焊接时焊缝宽度变化引发的钢水外漏，需将焊接处前后的轨条严格锁定，防止爬行。 阻止轨条在切开后爬行，需在伸缩区内均匀施加阻力使其总和大于温度力，结合现场情况，加装防爬器是较为简易可行的办法。P60 钢轨防爬器的阻力为 30KN，为使防爬器提供的阻力大于 P t，单向需加装的防爬器最小数量 n=P t/30 现场需两侧双向加装，故现场加装防爬器的最小数量 N=4n=4 P t/30 —相关假设 因钢轨收缩区长度 L 值在 13.2m~54.4m 范围内，而轨条总长度为 7500m，钢轨伸缩只会影响伸缩区范围内的中间扣件受力，不会影响钢轨两端的接头扣件，所以没有把两端钢轨接头阻力计算在内。 当钢轨温度力大于单个节点扣件阻力时，钢轨和扣件之间会发生滑移，但出现扣件折断现象非常少见，所以本次只在摩擦力范围内进行计算，没有考虑对扣件折断进行验算及其他现象计算。 阅读原文
