我国高速铁路钢轨早期伤损研究

对我国高速铁路出现的典型钢轨早期伤损进行现场跟踪及总结分析,对伤损原因进行讨论,并提出相应的维修措施。结果表明:钢轨擦伤、波磨、异物压入轨面、锈蚀、母材缺陷产生的重伤以及小半径曲线侧磨是我国高速铁路主要的早期伤损形式;伤损原因包括开通运营前的工程作业、高速运营中的问题、母材缺陷等。针对伤损及原因,提出大机打磨、合理使用钢轨、提高钢轨质量稳定性等建议措施。     

普速铁路钢轨伤损的分布规律

根据上海局提供的钢轨库、伤损库、曲线库、运量库以及2004—2016年间上道及下道线路钢轨情况,对局管内京沪线、沪杭线及全局普速铁路钢轨伤损情况进行了全面统计分析。结果表明:京沪线和沪杭线的主要伤损类型为焊接伤损、核伤和孔裂,控制钢轨伤损主要是提高铝热焊和气压焊的焊接质量以及胶结绝缘接头质量,按目标廓形对钢轨进行周期性打磨;冬季钢轨伤损率明显大于夏季钢轨伤损率;站区线路每公里钢轨平均伤损量是区间线路的6.5倍;每公里钢轨伤损量与累计通过总质量呈二次函数关系,累计通过总质量8～10亿t时钢轨垂磨量约为3.5～4.5 mm,远未达到钢轨垂磨重伤标准11 mm。     

高速铁路用钢轨的若干问题

钢轨是轨道结构的重要部件,是高速铁路重要的基础设施.根据高速铁路钢轨的服役条件以及出现的伤损特点,提出了高速铁路钢轨应重点关注的性能指标,介绍国外高速铁路采用的钢轨强度等级,论述国内钢轨生产厂家应进行的技术改造,讨论了高速铁路采用长定尺钢轨的可行性包括长定尺钢轨的生产、运输、焊接,以及钢轨焊接体系.     

基于置信水平的钢轨焊接接头设备状态评定方法

[目的]为解决我国无缝线路钢轨设备状态评定体系不完善的问题,需要建立基于置信水平的钢轨焊接接头设备状态评定方法。[方法]阐述了目前我国规定的高速铁路钢轨平直度允许偏差、焊接接头平直度允许偏差。以我国某条已开通运营13年的高速铁路为案例,对该线钢轨焊接接头平直度数据进行分析,认为钢轨接头平直度检测数据总体服从正态分布。根据正态分布及置信区间原理,对均值和标准差评定法、置信水平评定法进行对比,提出了基于置信水平的钢轨焊接接头设备状态评定方法,得到高速铁路钢轨设备状态的评定标准。[结果及结论]该方法能够客观、直观地反映出钢轨焊接接头的设备状态,可以准确地掌握钢轨设备状态。该方法可为分析钢轨设备变化规律,以及制定大中修的标准、计划及方案等提供很好的理论依据。     

研发曲线侧磨钢轨铝热焊接新型工艺

<正>杭甬高铁线路使用U71M钢轨其强度等级为880MPa,轨顶面硬度260～300 HB,有较好的韧、塑性,焊接性优良。U71Mn钢轨为高速铁路用钢轨,铺设线路时采用长轨条闪光焊接方法,道岔采用现场铝热焊接技术。开通6年来,部分道岔基本轨、尖轨出现疲劳伤损达到维修周期。道岔维修一般采用更换伤损钢轨的方案,利用现场铝热焊接技术。但是无砟轨道施工难度大,质量要求高,更换曲线(曲尖轨及导轨)标准钢轨与磨耗轨焊接尤为困     

我国高速铁路钢轨隐伤形成机理及维护策略

针对我国高速铁路出现的钢轨隐伤伤损,采用现场观测与实验室试验相结合的方法,研究这种钢轨隐伤形成的机理,分析高速铁路钢轨初期、中期及后期隐伤的外观特征、裂纹形貌及微观组织特征;通过分析擦伤白层诱发隐伤和延性耗竭诱发隐伤2种伤损诱发机理,探讨应对隐伤的维护策略.结果表明:初期隐伤以V型裂纹为主,中期隐伤呈现黑斑和低塌,而后...     

钢轨铝热焊缝伤损分析与防止措施

针对钢轨铝热焊焊接不良等原因造成伤损的问题,提出了消除气孔、缩孔、未焊透、夹渣、裂纹等钢轨焊接接头伤损的技术、工艺操作要求,以达到减少钢轨铝热焊焊接所造成的伤损,保证行车安全。     

重载铁路道岔区钢轨冻结接头的现场试验与数值分析

重载铁路道岔与正线钢轨连接处需要一个位移限制作用强的接头,冻结接头恰好能够满足要求,但接头的存在破坏了钢轨的连续性,造成轮轨之间产生较大的动载冲击作用,长期作用下轨道结构易产生伤损病害。鉴于此,首先通过对运营现场服役过程中的冻结接头进行大量的静态测试,分析接头平顺性的波形特点。其次,选取典型的病害接头进行列车动态试验,对其动态冲击特性进行现场实测。最后,通过有限元建立列车-钢轨接头三维耦合模型,对接头的维修标准进行研究。研究结果表明：长期服役过程中的冻结接头在轨缝附近易形成局部的低塌下凹不平顺;对这种凹接头进行动态行车测试后,接头轨缝左右两侧钢轨动位移在垂向空间存在一个明显的错台分布,迎轮侧钢轨的动位移要大于顺轮侧钢轨的动位移,当车轮驶过这种凹接头时易产生逆轮错牙冲击模式;从接头夹板的动弯应力来看,车轮在经过接头轨缝左右侧时分别产生了2次较大的冲击作用,驶过轨缝后产生的冲击作用更大;对重载车轮驶过接头的动态作用力进行分析得,运营现场冻结接头最大低塌深度应控制在0.5 mm以内。研究结果可为揭示冻结接头现场服役状态及维修加固措施提供一定的借鉴。     

重载铁路钢轨的伤损及预防对策研究

通过对重载铁路钢轨伤损的现场调查分析,确定出钢轨伤损的主要类型和规律,在此基础上提出了预防对策措施并进行了试验验证。结果表明:①在半径小于1 200 m的曲线上铺设轨面硬度大于370 HB的含铬热处理钢轨(U77 MnCr和PG4)、采用每天1次固体润滑并设置欠超高,可以减少钢轨的严重侧磨;②热塑性弹性体垫板可以增加轨道弹性,减少轨道动应力和钢轨的疲劳核伤;③在减少所用钢轨表面脱碳层深度和钢中夹杂物的基础上及时进行钢轨打磨,可有效抑制钢轨轨距角剥离掉块伤损的发展;④虽然热轧轨出现的剥离掉块深度较浅,但会在轨面外侧出现严重的深层肥边掉块,影响钢轨的安全使用,因此,重载铁路曲线下股仍应铺设高强度的热处理钢轨;⑤在优化焊接工艺和提高接头内部质量的基础上,对焊接接头采用焊后再淬火,以提高接头轨面的硬度,从而明显减少焊接接头轨面的低塌和焊接接头的伤损。     

钢轨焊接接头低塌的原因分析与对策

焊接接头伤损是钢轨伤损的主要类型之一。根据在钢轨探伤过程中积累的大量数据,对重伤焊接接头发展规律进行统计分析,观察焊接接头部位伤损的发展过程,对低塌焊接接头轨面硬度进行测试以探讨接头低塌的原因,提出了焊后喷风（或喷雾）的热处理措施。     

大秦重载铁路75kg/m钢轨伤损特点及规律

研究目的:为获得钢轨伤损类型、伤损沿钢轨横截面分布、钢轨伤损随月份(季节)分布规律、钢轨每公里重伤量与累计通过总重变化规律,本文利用太原局提供的大秦重载线2011年至2016年钢轨伤损台账及车站里程图,将线路分为线路区间和站区,进行钢轨自上道至下道完整使用周期内伤损统计分析。研究结论:(1)包含站区与不含站区钢轨伤损类型及其所占总伤损的百分比相差不大;(2)钢轨伤损主要是焊接伤损、核伤、擦伤和孔裂伤损,重车线钢轨伤损主要是焊接伤损;(3)钢轨伤损主要发生在轨底和轨头,轨腰伤损占比不足14%;(4)钢轨重伤量随月份变化,冬季12月～2月份钢轨重伤量是夏季6月～8月份钢轨重伤量的2.1倍;(5)钢轨上道初期伤损主要表现为冶金和焊接质量伤损,中后期表现为疲劳伤损,无论是母材还是焊接或者是总钢轨月度重伤量,都随累计通过总重呈波浪形波动;(6)无论是母材还是焊接或者是总钢轨累计每公里重伤量,都与累计通过总重呈二次函数关系,钢轨累计重伤量随累计通过总重呈二次函数关系上升,但不存在"突变点";(7)月钢轨重伤量高点变化决定累计钢轨重伤量与累计通过总重关系变化趋势;(8)本研究结果可为钢轨使用和管理部门进行伤损检查、维修决策提供决策依据,为制定重载铁路钢轨换轨周期奠定基础。     

钢轨铝热焊接头断裂失效分析研究

针对U71Mn钢轨铝热焊接头发生的横向断裂,对铝热焊接头的外观、断裂位置及断口宏观形貌进行检查,以确定铝热焊接头断裂起源和断裂特征;对其进行扫描电镜观察,以检验断口的微观形貌特征;对其进行金相检验,以确定裂纹源附近的组织形态。根据检验结果分析铝热焊接头伤损的状态、特点及原因。分析表明,U71Mn钢轨铝热焊接头焊缝在高温状态下,受焊接热应力及钢轨纵向拉应力的作用,沿疏松处形成横向热裂纹缺陷,最终造成焊接接头的横向断裂。     

重载铁路75 kg/m钢轨移动闪光焊焊接施工技术

朔黄铁路是我国西煤东运的第二条主干线,2013年年运量已达2亿t以上,日开行70对万吨列车。目前国内重载铁路钢轨现场焊接方式主要为气压焊和铝热焊,随着运量及轴重的不断增加,工地焊接接头伤损日趋严重,影响重载列车的运输安全。针对朔黄铁路主要采用的75 kg/m的U78CrV钢轨,通过焊接设备的分析,选用LR1200型钢轨闪光焊机进行焊接;通过大量的厂内试焊试验研究给出了重载铁路移动闪光焊焊接工艺参数,采用该焊接参数及焊接工艺的钢轨焊接接头已通过型式检验;为进一步验证焊接工艺,在朔黄铁路选择一条半径600 m曲线进行焊接试验,共焊接了50个接头,提出了工地锁定焊接施工技术方案和技术要求。现场焊接试验表明,焊接工艺参数以及焊接施工方案能满足重载铁路钢轨焊接施工要求。     

伤损钢轨加固急救器的结构与工艺研究

采用胶接绝缘技术和夹板与钢轨的楔形配合，设计绝缘夹板和施力机构及其加工工艺，研制出多适用性、优绝缘性和强防松力的高速铁路伤损钢轨加固急救器，经实验室测试和现场试用，可在现场对伤损或断轨钢轨进行快速地急救加固。     

高速铁路道岔区无砟轨道伤损现状及分类研究

高速铁路道岔区无砟轨道服役状态是影响列车安全及运行质量的重要因素之一。为确保道岔区无砟轨道在设计年限内安全服役,在调研我国高速铁路道岔区无砟轨道伤损现状的基础上,基于高速铁路道岔区无砟轨道结构特征,分类研究了道岔区无砟轨道伤损形式及伤损特点,分析了不同伤损的形成原因,为高速铁路道岔区无砟轨道设计创新提供参考,也为道岔区无砟轨道伤损快速修复技术提供依据。     

钢轨擦伤对动车组动力学性能的影响

以一城际高速铁路存在钢轨擦伤的区段为研究对象,对擦伤钢轨的表面状态进行现场测量,并基于SIMPACK动力学分析软件建立该线路运行的某型动车组的整车动力学模型,分析在直线和曲线工况下擦伤模型与无擦伤模型对车辆动力学性能的影响。结果表明:钢轨擦伤对于车辆的平稳性有一定影响,但影响程度较小;钢轨擦伤对安全性的影响与车速有关,当运行速度小于200 km/h时,钢轨擦伤对安全性影响较小;当运行速度大于200 km/h时,钢轨擦伤对安全性影响较大,尤其是轮重减载率和脱轨系数在速度大于200 km/h时会发生超限现象,动车组通过擦伤钢轨时安全性指标波动性较大;钢轨擦伤对动车组的整车磨耗指数影响较大,钢轨擦伤以后会极大地缩短轮轨的使用寿命。     

某普速铁路曲线钢轨纵向剥离掉块成因分析

针对某条普速铁路下行曲线上股钢轨服役初期出现纵向剥离掉块问题,现场观测3个半径为400 m的曲线钢轨,测量钢轨表面状态及磨耗情况,分析曲线上股钢轨的接触状态及受力,讨论伤损原因。结果表明,形成曲线上股钢轨纵向剥离掉块伤损的原因是轨距角鱼鳞纹和轨面纵向裂纹边界区域接触应力较大且分布集中。该线路下行曲线上股钢轨出现的早期接触疲劳伤损,和钢轨磨耗速率、润滑时机、曲线超高、列车通过速度等因素相关。     

延长大秦重载铁路钢轨使用寿命措施的研究

对大秦重载铁路钢轨伤损的调查和分析表明,钢轨及焊接接头伤损加大了线路养护和维修工作量,缩短了钢轨大修换轨周期。提出设置欠超高、科学润滑、采用热处理轨、提高轨道弹性、改善轨道平顺性、提高钢轨强韧性和纯净性、采用焊后热处理、研制新钢种、提高钢轨性能、采用新型热塑性弹性体垫板、加强钢轨打磨、及时治理钢轨不平顺和接触疲劳伤损等延长钢轨使用寿命的技术措施,现场应用效果良好。     

基于共振解调技术的高速铁路焊接接头状态评判方法

基于广义共振原理,利用共振解调方法将钢轨焊接接头对车辆—轨道系统的低频周期性冲击特征的分析转换为对其高频共振的分析.对轴箱垂向加速度实测数据进行带通滤波,然后利用希尔伯特变换得到轴箱垂向加速度包络,并采用离散时间傅里叶变换对包络进行分析得到细化包络谱.利用细化包络谱第1主频能量与其0～5 Hz内的总能量之百分比反映钢轨焊接接头对车辆—轨道系统的周期性冲击特性,并根据该百分比与滤波频率的关系曲线的峰值确定带通滤波截止频率,由此得到带通滤波的频率范围是20～450 Hz.结合钢轨焊接接头处轴箱垂向加速度有效值出现大值的位置和钢轨焊接接头周期性间距近似为100 m的性质,对钢轨焊接接头进行精确定位.根据300 km·h-1速度级高速铁路钢轨焊接接头处轴箱垂向加速度移动有效值的分布规律,确定其阈值为50 m·s-2,依此作为评判钢轨焊接接头状态的依据.在此基础上,给出了300 km·h-1速度级高速铁路焊接接头状态动态评判方法和实现方式.     

钢轨闪光焊焊接接头轨面横向裂纹成因分析

针对秦沈线17处钢轨闪光焊焊接接头轨面产生的横向裂纹,通过在伤损部位取样,分别进行洛氏硬度、金相组织和显微硬度等试验,结合焊轨生产的实际,分析裂纹形成原因。认为所检闪光焊焊接接头的裂纹起源于钢轨表面的白亮层马氏体组织,并在外力作用下扩展进入正常的珠光体组织区域,裂纹深度达到5mm。研究钢轨精磨方式与焊缝凸起之间的关系,得出:对矫直后具有明显焊缝凸起的焊接接头进行精磨时有可能因打磨中进刀量过大,引起钢轨局部机械热损伤,造成局部金属的急速高温和急速冷却,形成高硬度的脆性白亮层马氏体组织,是导致焊接接头轨面产生裂纹的根本原因。建议进一步研究钢轨焊接生产打磨工艺规范以及客运专线铁路钢轨的预打磨规范,避免钢轨及焊接接头出现马氏体组织。