纵向定线轨条损伤的探测

纵向定线超声波探伤

超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。

纵向定线磁粉探伤

磁粉探伤利用了钢铁制品表面和近表面缺陷（如裂纹，夹渣，发纹等）磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉探伤。

纵向定线涡流探伤

涡流探伤是以交流电磁线圈在金属构件表面感应产生涡流的无损探伤技术。涡流磁场方向与外加电流的磁化方向相反，因此将抵消一部分外加电流，从而使线圈的阻抗、通过电流的大小相位均发生变化。管的直径、厚度、电导率和磁导 率的变化以及有缺陷存在时，均会影响线圈的阻抗。若保持其他因素不变，仅将缺陷引起阻抗的信号取出，经仪器放大并予检测，就能达到探伤目的。

钢轨伤损是铁路轨道交通中较为严重的问题，直接影响了列车运行的安全与平稳，与运输成本、钢轨材料的选定以及相关的设计制造有着密切的关系。钢轨需要支持并且引导机车按照规定的方向来行驶。然而在长期的使用过程中，钢轨会出现损伤，例如常见的折断、裂纹以及其他影响性能的各种情况。只有明确钢轨伤损及其成因，才能更好地提高钢轨探伤的工作质量。

纵向定线钢轨核伤

主要是因为钢轨在冶炼或者是轧制的过程中，所使用的材质比较差，或者是在使用过程中存在着缺陷，使得机车在反复荷载的作用下，应力得以集中，疲劳源不断增加并且扩展。钢轨核伤主要发生在钢轨的头部位置内侧，并且伴随核伤的直径加大，钢轨所承载的能力便会随之降低。因此在高速重复载荷的作用下，钢轨极其容易发生折断。

纵向定线钢轨接头损伤

这是线路当中最为薄弱的一个环节，机车车辆车轮不断作用于钢轨的接头上，使得承受最大的惯性力要比其他部位增加55%左右。因此在平常的钢轨探伤过程中，经常会发生螺孔裂纹或者是马鞍形磨耗等。

纵向定线钢轨纵向与垂直水平裂纹

钢轨纵向与垂直水平的裂纹主要是因为钢轨制造工艺较差，没有重视钢锭中存在的严重偏析、缩孔、夹杂等问题。使得钢锭在轧制成为钢轨之后，那些缺陷就会成片状地残留在钢轨头部、钢轨轨腰部位还有钢轨轨底部位，相反地与钢轨纵向平行，呈现水平或者是垂直的状态。

纵向定线钢轨轨底裂纹

从钢轨腰垂直纵向裂纹向下发展，便成为了钢轨轨底裂纹。钢轨轨底锈坑或者是划痕便会形成钢轨轨底横向裂纹。另外在制造钢轨的过程中，钢轨轨底有轧制、与垫板轨枕间不密贴等缺陷，使得钢轨底部受到极大的应力，从而导致钢轨轨底横向裂纹或者破裂。

钢轨的类型是以每米长的钢轨质量千克数表示的。我国铁路上使用的钢轨有75kg/m、60kg/m、50kg/m，43kg/m和38kg/m等几种。钢轨的断面形状采用具有最佳抗弯性能的工字形断面，有轨头、轨腰以及轨底三部分组成。为使钢轨更好地承受来自各方面的力，保证必要强度条件，钢轨应有足够的高度，其头部和底部应有足够的面积和高度、腰部和底部不宜太薄。以上各种类型钢轨中，38kg/m钢轨现已停止生产，60kg/m、50kg/m钢轨在主要干线上铺设，站线及专用线一般铺设43kg/m钢轨。对于重载铁路和特别繁忙区段铁路，则铺设75kg/m钢轨。此外，为了适应道岔、特大桥和无缝线路等结构的需要，我国铁路还采用了特种断面（与中轴线不对称工字型）钢轨。现采用较多的为矮特种断面钢轨，简称AT轨。

锰具有脱氧、脱硫及调节作用(如阻止钢的粒缘碳化物的形成)，还能增加钢材的强度、韧性、可淬性，在钢铁以及不锈钢制造过程中的应用非常广泛，此类用量占到了锰需求的85%一90%。

(1)钢轨在使用一段时间后采用打磨方法将钢轨踏面形状打磨成更接近钢轨原有的型(状)线，这样可将轮轨接触点转移到钢轨的踏面中央部位，减小接触应力，控制接触疲劳裂纹的形成和扩展。改变轮轨接触的位置和形态，也可以将火车的车轮打磨成磨耗形踏面来改变轮轨接触的位置和形态。采用磨耗形车轮后将原来的锥形接触变成圆弧接触，减小了横向压力同时也降低了轮轨接触应力磨耗形踏面由于与钢轨面的接触是圆弧接触，因而它的接触应力较锥形踏面降低了70%，防止了钢轨头部疲劳裂纹的形成和扩展。

(2)通过改善线路条件(如线路参数的设置可根据线路的实际情况改变原线路下股轨底坡的设计，将原1/40改为1/20可以降低上股的横向压力，即减轻了轮轨接触间的接触应力;提高道床的平顺度，加强道渣的清理等措施完善线路的维修与养护，维修与养护的好坏直接关系到轮轨接触应力的大小，即直接影响钢轨产生接触疲劳损伤的时间)，也可以达到改变轮轨接触形态，改善和降低轮轨接触应力和横向压力，从而达到减少和消除接触疲劳伤损的目的。

(3)在线路上可选用耐磨性一般的U71Mn钢轨即可。 2100433B

其主要内容是用纸上定线和现场定线的手段，确定铁路线位置并协调其与各种建筑物的位置。

纸上定线与现场定线

①纸上定线。从可行性研究一直到技术设计各步骤中都必须使用。在原有地形图上，进行规划性工作。例如，在可行性研究中可绘出若干个有比较价值的走向方案；在初步设计阶段，主要先规划沿线坡度、曲线和车站分布标准，而后在图上设计平面、纵断面，并根据所计算的列车运行时间，调整车站位置。在自然坡度陡峻的山区，纸上定线常根据设计坡度参照地形图上的等高线，绘出曲折的概略线路，通称导向线。然后根据导向线设计铁路线平面及纵断面，这样可以很有效地在复杂地形中找出合理的铁路线位置。②现场定线。自初测一直到施工测量等阶段都要进行。把纸上定线设计移放在地面上，但常常因图上所反映的地形与地物究竟不如当场观察的那么细致。因此，现场定线时常进一步修正纸上定线。

平原地区的定线

坡度一般不受限制。如地区人口稀少,城镇及构筑物不多,在两据点间应以直线定线。车站按列车走行时分均匀分布。铁路的高度在满足洪水位及泥石淤积的要求下，用低路堤通过。如沿线有较大的城镇时，为地区的客货运输提供方便条件需要设站；铁路线需与城镇规划配合，尽量避免造成对城镇的干扰与污染，并少占农田，还要避开较大建筑物和名胜古迹以及灌溉渠道；车站的分布也就不能完全按行车时分均匀分布，更不能完全按直短方向布置。

山岳地区的定线

山岳地区都是由山脉和水系所构成。山脉有主脉与支脉；水系有主流与支流，都形成一定的系统。在山岳地区定线的最主要的一条原则就是要顺应山川形成的规律，利用自然，并改造自然。在两据点间找出顺沿基本走向，在地形起伏不大、地质条件较好的地带设置铁路线。通常是沿较大的河流的两岸定线，即所谓河谷线。一般较大河流纵坡平缓，两岸开阔，有明显的阶地，地形平坦，地质稳定，是山岳地区设置铁路线的最优地带（图1a）。如中国的天兰线天水至陇西段沿渭河定线，宝成线的秦岭至广元段沿嘉陵江定线。河流有时弯曲较大，或者地形陡峻，或者地质不良，致使铁路线延长过多，或工程困难，应根据情况作桥跨河（图1c），作隧道裁弯取直，或改移河道（图1b）。图1b及图1c皆为宝成线改河实例。图1b河流弯曲很多，以改河方式，可以节省四座桥，并新造农田多亩。图1c为河流弯曲很大，沿河绕行铁路（虚线）延长很多，直穿则多建一座桥，最后选择后者。当河谷狭窄，纵坡较陡，水流湍急，两岸地形陡峻，无明显阶地，只得沿山坡定线，即所谓山坡线。较平缓的山坡，仍然是设置铁路线的良好地段。但陡峻的山坡，沟谷纵横，悬崖峭壁林立，使桥隧相连，工程艰巨（见彩图）。在工程地质不良地段应考虑将铁路线靠山内移以隧道通过，或外移作桥通过，或跨河至对岸山坡。

如果铁路线的必经点在山岭的两侧，则形成铁路线先沿山坡持续上升，越过山顶，然后再沿另一侧山坡下降，形成所谓的越岭线。山坡一般下缓上陡，越岭的高度越高，两侧的引线越长，坡度越陡。为了减少越岭的高度，越过山岭时，可以在低的垭口开挖路堑，或在薄山体开凿隧道；隧道的长度越长,降低高度越多（图2），故越岭选线应首先选好越岭垭口。最好的越岭垭口为较少偏离直短方向，高度低，山体薄，地质良好，两侧引线条件好。越岭线往往短距离内的高差大，在一定的距离内地面坡度大于铁路线所采用的坡度，则需要用展长铁路线的办法以达到预定的高度,这就是所谓展线。展线所用的坡度越小,长度也就越长。所以在越岭地段往往需要加大坡度，用多机牵引。越岭展线要顺应地形避开不良地质，既要用足最大坡度，以最短的长度达到预定的高度，又能使工程最节省。世界各国都有很好的展线实例，如中国的京张铁路（北京至张家口），詹天佑工程师曾选了三个基本走向不同的方案（图3）,经过反复比较，并结合当时的技术条件，选定在八达岭用之字形展线的方案跨过军都山脉；宝成、成昆、川黔等线，也都用展线方法跨越山区的大小分水岭。

不良工程地质地区的定线

在不良工程地质地区定线，地质条件为决定铁路线位置的主要因素。对铁路危害严重的不良工程地质现象有：岩堆、滑坡、泥石流、岩溶、沼泽、沙漠、冲沟、永冻土、盐渍土、水库坍岸等。为克服不良工程地质现象，需要十分艰巨昂贵的工程，有时还不易奏效。故铁路定线必须特别重视工程地质问题。成昆铁路羊臼河至黑井采用各种展线和约一公里跨河一次的办法，以避开不良工程地质地段。在不能绕避时，也要找危害比较轻微的地带通过，并查明情况，采取有效的工程技术措施彻底根治，保证施工及运营的安全。

铁路定线尽量少破坏自然，在山岳地区，避免大填大挖，隧道洞口挖方不可过大，以免破坏植被及山体稳定，造成水土流失、坍方、滑坡、泥石流等现象的发生或发展。

定线与桥隧等建筑物的协调

定线的同时，必须考虑到桥梁、隧道、车站、路基等项建筑物的位置与工程规模。铁路线的定位，必须与这些建筑物的优良位置相协调。一般情况，优良的桥位应是水流顺直、河道狭窄、无浅滩、无沙洲、无支流会合，地质条件良好并与铁路线正交。中小桥涵的桥位应服从铁路线位置，大桥及特大桥，铁路线应与优良的桥位相协调，在不过多偏离基本走向时，铁路线应服从桥位。隧道进出口处铁路线原则上应与地面等高线正交。越岭隧道进出口宜避开沟心，因为沟心工程地质一般较差，排水不利。傍山的隧道外侧洞壁不可过薄，以免造成偏压，影响隧道的稳定。2100433B

现场定线是设计人员直接在现场定出道路中线的具体位置。现场定线的工作对象是现扬实际地形，地形地物山脉水系真实，线位精度高，不需要洲大范围大比例尺地形图只要设计人员肯下功夫地形不复杂，经反复试线也能定出比较合适的路线。

但因实地视野受限、劳动强度大，不允许过多返工,存在研究利用地形不彻底、平纵线形难以很好组合的局限性，定线质址受到影响。适用于标准较低成地形、地物简单的路线，现场定线需要设计人员根据路线所经地区的地形，地物、地质及水文等自然条件，充分掌握资料,考理路线的平、纵、模三个面,反复试线，多次改进，才能把路线定在比较合适的位置。2100433B