钢轨缺陷预测与打磨控制

NRC（加拿大国家研究院）的钢轨预防性打磨模型可为不同位置的钢轨提出具体的打磨建议方案。     

德国铁路网公司的钢轨处理

白2007年德国铁路网公司开始追求预防性钢轨维修。重点在明显影响钢轨使用寿命的滚动接触疲劳损伤的防止和消除。现在的结果完全证明了预防性钢轨维修的成功。作为安排打磨计划的基础，在德国铁路公司的路网上使用钢轨表面测量动车，v〉120km／h。2000年初在约50000km长度的贯通正线上，打磨效率为每年约3000km。自2007年钢轨处理成为轨道预防性维修战略的核心。     

德国研发城市用高速钢轨打磨车

<正>德国Vossloh公司研发的城市用高速钢轨打磨车HSG-City已于2014年投入使用,并在杜塞尔多夫有轨电车轨道和地铁网打磨了约350km钢轨,结果表明,这种预防性钢轨打磨对城市轨道交通减少噪声十分有益。HSG-City钢轨打磨车适用于各种形式的钢轨打磨维修任务,从消除钢轨波纹和波形磨耗以及滚动接触疲劳到清除润滑油膜。该钢     

钢轨打磨原理及其应用

本文详细介绍了国外广泛采用的两类钢轨打磨方法。重点论述了“预防性打磨（又称外形打磨）”方法的原理、适用范围和优缺点。指出：外形打磨能有效地控制钢轨侧磨、疲劳和小磨，改善轮轨接触状况，减小轮轨动力作用，降低轮轨噪声，延长钢轨使用寿命。     

防止钢轨滚动接触疲劳的预防性打磨技术

由于滚动接触疲劳引起的波浪形磨耗、裂纹和裂缝已成为钢轨维护所面临的巨大挑战。高速打磨作为一种预防性技术可以温和去除轨面的脆化和裂纹。高速打磨列车已在德国铁路成功应用。     

钢轨打磨对轮轨滚动接触斑行为影响研究

高速铁路钢轨轨头非对称打磨有效地减缓了钢轨疲劳斜裂纹的形成与发展.利用三维弹性体非Hertz滚动接触理论及数值程序CONTACT分析了钢轨轨头非对称打磨对轮轨接触斑行为的影响.结果表明,打磨后轮轨磨耗数有所增加,有利于预防钢轨疲劳裂纹的形成.     

德国试用高速轨道打磨车

随着现代新钢种的采用，钢轨磨耗显著减少，但滚动疲劳引起的裂纹发展很快，最终还会导致钢轨的损坏。试验表明，钢轨滚动疲劳发展随载荷成指数的增长。在裂纹发展到一定程度前，应当采用微量打磨的方法除去材料疲劳层，重新形成轨头的断面。如果定期采用预防性打磨，及时消除损害和疲劳的表层，可抑制裂纹增长，减少维修，延长钢轨的寿命。德国Stahlberg Roensch公司于2002年开发出一种新型打磨技术，打磨石不需要电机驱动。     

钢轨滚动接触疲劳的进一步研究

2000年底至2001年初大面积钢轨滚动接触疲劳引起了英国铁路断线，钢轨滚动接触疲劳由三部分组成：轮轨接触面表面引起的初级裂纹，由接触应力场引起的浅角裂缝的发展；钢轨内部深层次大面积的应力场裂缝的延伸，这三个因素在转换时就产生了开裂的可能，另外自然磨耗或打磨产生的磨耗可能促进裂纹的发展，科研人员认为对钢轨滚动接触疲劳的认识和现在理解的现场实践战略有待进一步研究。     

广州地铁线路钢轨打磨应用技术

介绍广州地铁采用的2种钢轨打磨方法,重点论述“预防性打磨”方法的原理、应用和优缺点,指出预防性打磨能有效地控制钢轨侧磨、疲劳和波磨,改善轮轨接触状况,降低轮轨噪声,延长钢轨使用寿命。     

钢轨踏面斜裂纹伤损原因及对策的研究

广深准高速铁路全长139km。对准高速区段和非准高速区段曲线上钢轨进行探伤检查,发现在44个曲线,37km长的范围内存在踏面斜裂纹,斜裂纹主要发生在上下行上股钢轨,斜裂纹呈成段、非连续、跳跃式分布。踏面斜裂纹及断口的宏观形貌和理化检验与分析表明,踏面斜裂纹伤损属于滚动接触疲劳裂纹伤损类型。研究认为:钢轨性能、线路状况、车辆性能及运行速度、车轮踏面形状等是产生斜裂纹的主要原因。提高钢轨的接触疲劳强度,在曲线上使用微合金淬火钢轨,研究和改善轮轨接触方式,加强轨道的养护维修,合理地进行预防性打磨和校正性打磨是解决钢轨踏面斜裂纹伤损的主要措施。     

钢轨预防性打磨技术的运用及效果分析

应用钢轨快速打磨车在工作运行中对钢轨进行在线预防性打磨,能及时有效消除钢轨表面的接触疲劳层、波磨以及焊接不平顺等初生缺陷,预防钢轨病害的发展,最大程度延长钢轨的服役寿命,同时能够保证列车运行的舒适性、安全性和平稳性。分析了钢轨快速打磨车的运用及效果,充分发挥其作业性能、降低作业成本,以带来更大的社会、经济及技术效益。     

国外钢轨滚动接触疲劳研究概述

介绍了欧洲、日本等国家在钢轨滚动接触疲劳和减缓措施方面的主要研究进展,以期为我国研究和解决钢轨滚动接触疲劳问题提供借鉴.     

基于轮轨法向间隙的道岔钢轨廓形优化方法

针对道岔转辙器区钢轨容易出现磨耗和滚动接触疲劳的问题,根据轮轨接触理论,以轮轨法向间隙最小为目标对道岔区钢轨廓形进行优化,获得了钢轨打磨的目标廓形。优化结果表明:优化后的轮轨界面之间有较好的共形特征,能有效降低轮轨接触应力,从而降低轮轨磨耗和滚动接触疲劳损伤,且优化后的轮轨接触点分布更加均匀。     

客运专线钢轨打磨的思考

轨道平顺分为轨道几何状态不平顺和钢轨车轮踏面不平顺。钢轨打磨作业主要消除周期性和非周期性不平顺,分为预打磨、预防性打磨、保养性（轮廓性）打磨和校正性（修理性）打磨。通过对日本、法国、德国和瑞典高速铁路钢轨打磨作业分析,根据我国铁路钢轨打磨作业实际,建议开展客运专线线路开通前的钢轨预打磨、开通后的钢轨预防性打磨及保养性打磨等研究和试验,制定钢轨打磨各种形式与参数、打磨程序、条件和验收标准。     

基于损伤函数的钢轨滚动接触疲劳研究

对不同类型的钢轨滚动接触疲劳损伤函数进行分析.采用基于磨耗数的损伤函数对钢轨滚动接触疲劳损伤系数进行测算,得到疲劳损伤在实际线路轨面上的分布和特征,并比较与不同转向架结构形式相关的钢轨疲劳损伤特征.研究结果表明:车辆在速度和轴重增加的情况下均会加剧钢轨的疲劳损伤;疲劳损伤曲线存在一个拐点,超过拐点后由于钢轨磨损加剧而使损伤减小;在半径小于600 m的曲线上采用轮缘润滑措施会使外侧钢轨的疲劳损伤系数急剧增大,严重影响列车行车安全,故对轮缘润滑要慎用,并应与钢轨打磨配合使用.     

进口淬火钢轨的性能及应用研究

针对20世纪90年代中期我国进口并铺设使用的日本、法国、奥地利及俄罗斯淬火钢轨,进行性能和应用状况分析,研究钢轨出现滚动接触疲劳缺陷的原因,提出解决措施。研究结果表明,日本、法国、奥地利的钢轨淬火工艺为离线欠速淬火工艺,仅对轨头进行加热和冷却处理,从而得到较高的强度和硬度。这种钢轨虽然在小半经曲线上表现出较高的抗磨耗性能,但在直线段上当通过总重达到4～5亿t.km时,钢轨踏面会出现隐伤、斜裂纹、剥离掉块等较严重的滚动接触疲劳缺陷;俄罗斯的钢轨淬火工艺为淬火+回火工艺,钢轨全断面经过加热和冷却处理,虽硬度和强度略低,但因其不同的廓面形状和较好的轮轨匹配关系,使得滚动接触疲劳伤损较轻;进口淬火钢轨出现的斜裂纹一般形成在轨距角处,与行车方向大致成40°～50°角并向行车方向发展。疲劳裂纹是由材料的棘齿形滞回效应引起的,并在高的接触应力下扩展。因此定期打磨钢轨和使用新廓面钢轨是解决滚动接触疲劳问题的有效方法。     

铁路钢轨预防性打磨型面及其对车辆运行性能的影响

钢轨缺陷威胁列车的运行安全。在钢轨缺陷形成的初始阶段对钢轨进行预防性打磨能有效防治缺陷的发展,延长钢轨使用寿命,同时也能减少在轨道上运行的机车车辆发生危险事故的几率。采用经验设计法设计了一种适用于铁路钢轨预防性打磨的型面,并阐述了其构造过程。然后用SIMPACK软件及CONTACT数值程序对其进行了列车动力学性能及轮轨接触性能的分析。结果表明,设计的钢轨预防性打磨型面能保证车辆的运行性能,符合预期。在钢轨打磨型面设计上做了尝试,为我国铁路钢轨打磨型面优化设计提供了借鉴。     

神朔铁路钢轨打磨技术

随着神朔铁路运量不断增加,钢轨病害呈快速发展趋势,养护维修工作量明显增加。本文基于钢轨病害特点及实际运营环境,提出适用于神朔铁路的钢轨打磨廓形和工艺。通过对比打磨前后的钢轨病害情况、轨检数据和轮缘磨耗数据发现:钢轨打磨可使小半径曲线上股钢轨磨耗速率降低53%,下股钢轨磨耗速率降低64%,并可有效去除钢轨表面接触疲劳伤损并控制其发展速率;钢轨打磨使得轮缘磨耗速率由打磨前的0.085 mm/万km降至打磨后的0.057 mm/万km,平均降幅为32.9%。因此,钢轨打磨不仅能有效去除钢轨接触疲劳伤损,而且可以明显降低钢轨和轮缘磨耗速率。     

地铁线路钢轨表面横向裂纹及掉块伤损原因分析

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。     

钢轨打磨对动车组轮轨匹配及磨耗影响研究

为解决动车组车辆在运行中出现的晃车及加速度异常情况,对磨耗后钢轨型面进行打磨,并通过仿真分析以及跟踪测量对打磨效果进行评估。分析结果表明,打磨后轮轨接触点对分布较打磨前更窄,分布于滚动圆附近,轮对发生横移时滚动圆半径变化较小,但由于其较小的接触面积导致接触应力较大,易产生较大的垂磨;打磨后钢轨匹配时由于等效锥度较小,对车辆运行稳定性及车体振动起到改善作用;打磨后钢轨的磨耗位置居中,磨耗面积小但垂直磨耗大,在运行一段时间后,轮轨接触光带会缓慢增大。因此,钢轨打磨缓解了车辆运行过程中构架横向加速度异常的情况,虽其滚动圆处垂磨较大,但其总磨耗量较打磨前小,且降低了对钢轨的损伤,有利于延长钢轨的寿命。