特种焊修工艺在包神铁路伤损钢轨修复中的应用

随着运量的增加和重载电力机车的运行，尖轨、钢轨的伤损数量激增，更换伤损轨料的费用在线路维修养护材料费用中所占比例较大，对伤损尖轨、钢轨进行线上或线下焊修可以降低线路设备维修成本。本文对特种焊修工艺和传统焊修工艺在工艺流程、技术性能以及特种焊修工艺在神华包神铁路公司的现场使用情况和经济效益进行对比，结果表明，采用特种焊修工艺能提高运输效率、降低线路维修成本，保证运行安全。     

神朔铁路重载道岔病害成因分析及整治措施

道岔区病害形式多种多样,重载铁路由于其大轴重、高密度和大运量的性质,道岔部件的伤损更为严重,因而其平均使用寿命要短于普通线路相同型号的道岔。通过对神朔重载铁路现场调研,发现重载铁路道岔常见的几种病害有尖轨与基本轨不密贴,轨距、水平超限,钢轨剥离掉块,钢轨疲劳裂纹,扣件及轨枕伤损等。通过道岔病害产生机理分析,提出定期检测、更换和调整部件、定期打磨钢轨等一系列整治措施,并对重载道岔养护维修方式提出建议。     

高速铁路道岔钢轨材质及强度等级选用研究

针对高速铁路道岔关键部件使用中存在磨耗快、出现剥离掉块等问题,通过对钢轨材质性能对比及配套技术研究,再综合考虑道岔使用情况,尤其参考新铁德奥350HT在线热处理钢轨道岔使用情况的基础上,为了进一步延长道岔使用寿命,简化道岔生产,便于现场更换,提出高速铁路道岔用轨选用建议:全部采用在线热处理钢轨(U71MnH G或U75VHG)制造高速铁路用道岔,包括道岔基本轨、尖轨、心轨、翼轨和导轨。同时建议尖轨、心轨的跟端锻造热处理要采用电感应加热、轨头喷风冷却的锻后热处理工艺,岔区铝热焊剂的选用要与在线热处理钢轨硬度相配套。     

基于LamB波的道岔断轨监测系统研究与应用

针对现有探伤技术对道岔尖轨、心轨作业效率较低、探伤周期内存在断轨风险的现状，通过研究钢轨中导波的传播特性、导波模态的选择、导波与自然裂纹的相互作用、伤损识别算法等，研发了一种基于LamB波的道岔断轨监测系统，并分别对道岔长心轨、导曲轨、尖轨进行了模拟伤损试验，验证该系统的功能。结果表明：导波与自然裂纹相互作用时会产生明显的反射波，其幅值随着伤损增大而增加；该系统可以实现高速道岔尖轨、心轨、导轨等区域的全覆盖，伤损识别精度满足TG/GW 116—2013《高速铁路有砟轨道线路维修规则（试行）》的要求。     

基于声发射技术的道岔尖轨伤损监测系统研究

道岔尖轨是轨道的风险控制关键点，针对现有伤损检测技术在道岔尖轨处存在盲区的问题，提出一种基于声发射信号的铁路道岔尖轨伤损监测方法，研发出道岔尖轨损伤监测系统。系统基于伤损模式分类算法对列车经过钢轨时所产生的声发射信号进行分析，实现对尖轨伤损状态的识别。现场测试数据表明该方法能够有效识别道岔尖轨的伤损。     

新制高速铁路道岔尖轨和心轨超声波检测方法研究

为提升高速铁路道岔使用寿命，保障列车安全运行，针对新制道岔尖轨及心轨超声波检测工艺方法开展研究。简述对比试块人工伤损的位置和尺寸设置。利用A型脉冲反射式超声波探伤仪，检测人工伤损对比试块和实际产品，对比分析采用不同规格探头检测结果的差异。基于检测结果，对尖轨、心轨超声波检测工艺方法进行验证。验证结果表明：钢轨原材料材质伤损宜采用纵波直探头，同时增加60AT2钢轨轨腰不同埋藏深度平底孔人工伤损，以评定伤损当量大小。     

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。     

铁路道岔钢轨激光纳米表面强化技术的研究

针对铁路道岔的伤损情况,分析道岔钢轨伤损失效原因。研究钢轨表面强化处理技术,研制个性化纳米级材料,采用激光对钢轨表面进行强化,实现了道岔钢轨使用寿命、表面硬度及耐磨性的提高,该技术适用于各类轨件,可为重载线路道岔钢轨寿命延长提供新手段。     

神朔铁路钢轨使用寿命研究

神朔铁路是我国西煤东运的重要通道之一,为国家Ⅰ级双线电气化重载铁路,重车线铺设U75V和U78Cr V热处理75 kg/m钢轨,空车线主要采用U71Mn和U76Cr热轧60 kg/m钢轨。随着运量的逐年增加,重车线部分区段钢轨已接近或超过维修规范的使用要求。钢轨伤损出现概率呈现明显随机性,伤损类型呈多样化。本文采用威布尔模型,统计分析重车线伤损发展的规律,预测钢轨寿命。结果表明,以每km伤损3~4根钢轨作为失效标准,当直线区段钢轨通过总质量达到13亿~17亿t时,应进行更换。基于神朔铁路分公司线路实际情况和现有的养护维修模式,拟以通过总质量14亿t为参考指标制定钢轨更换维修计划。对曲线区段而言,根据曲线半径的不同制定相应的养护维修标准。     

地铁道岔尖轨早期伤损分析

近年来国内地铁线路建设和开通呈井喷形势,但是新开通线路尖轨出现早期异常伤损现象较为普遍,给列车安全运行、线路运营带来隐患。通过对地铁新建线路道岔尖轨早期出现伤损的调研,深入研究伤损形貌与特征,结合轮轨关系、道岔转辙器结构特性、运动特性、尖轨线型、尖轨轨顶坡、轨道弹性等影响因素进行分析,判断地铁尖轨的破损型属于接触疲劳伤损,得出产生轨头接触疲劳伤损的主要原因是轮轨接触应力过大,提出一致性新车轮的运营条件引起的接触应力集中,是产生伤损的主要原因的结论,并提出改善轮轨关系、改善运营条件、提高材料性能、加强维护保养等延缓地铁道岔早期伤损的措施。     

高速铁路道岔钢轨磨耗发展规律的试验研究

既有区间线路及道岔钢轨磨耗研究多采用仿真计算和理论分析的方法,岔区钢轨磨耗测试工作较为零散,缺乏时间上的连续性。针对此不足,以沪宁(上海—南京)城际高速铁路镇江站11#道岔作为研究对象,采用MiniProf钢轨廓形测试设备,对转辙器区特征断面尖轨和基本轨的型面及磨耗情况进行长期跟踪测试,探究高速道岔钢轨磨耗的分布和发展规律。研究结果表明:尖轨和基本轨磨耗发展呈现逐渐收敛的趋势;基本轨垂向磨耗在轮载过渡区前后较大,在轮载过渡区相对较小,直尖轨垂向磨耗比曲尖轨更严重;曲尖轨侧向磨耗明显大于直尖轨,在轮载过渡区前侧向磨耗较小,轮载过渡区侧向磨耗明显,基本轨侧向磨耗主要集中在尖轨前端及岔前区域,直基本轨侧向磨耗比曲基本轨更严重。试验结果可为磨耗仿真研究提供试验验证,同时可为高速道岔的养护维修提供科学指导。     

道岔部位特殊轨件探伤方法

由于道岔的几何尺寸和结构特殊性,探伤检查时容易发生伤损漏检。分析道岔部位常见伤损特点及产生原因,针对道岔部位轨件的特殊情况,总结钢轨手工及外观检查、辙叉部位探伤检查、道岔尖轨部位探伤检查和轨底核伤的具体操作方法。     

朔黄铁路无缝道岔纵向力分析与应用

朔黄铁路道岔采用75 kg/m钢轨12号单开道岔,无缝道岔采用半焊式,侧线未进行焊接或冻结,道岔转辙器部位是无缝道岔结构受力最不利的部位,道岔基本轨承受纵向力较大,且尖轨易产生爬行。为分析无缝道岔在温度力作用下的受力和变形规律,指导现场维修和管理作业,采用三节点力学模型和二次松弛法对无缝道岔温度力和变形进行了分析,并结合线路实际问题,对重载铁路无缝道岔提出改进和加强建议。     

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。     

40t轴重68kg/m钢轨18号道岔设计

提出了适用于40 t轴重铁路18号道岔的设计原则与技术指标。新型重载铁路道岔采用68 kg/m钢轨制造,道岔全长69 m,前长31 729 mm,后长37 971 mm。平面线型采用相离量24 mm、半径1 100 m的单圆曲线,仿真分析显示该线型动力学性能良好,曲线尖轨具有较好的耐磨性能;尖轨采用60AT1钢轨制造,曲线尖轨为"直曲组合型",直线段长度7 276 mm,直曲尖轨采用刨切基本轨加厚尖轨技术。辙叉采用可动心轨辙叉,翼轨采用TY钢轨、心轨采用60AT1钢轨制造,直向不设护轨,侧向增设一段护轨,用于保护叉跟尖轨的薄弱断面;尖轨、长心轨、翼轨通过锻压与68 kg/m钢轨顺接。     

我国高速铁路道岔尖轨廓形研究

对我国高速铁路道岔区钢轨运营现状进行总结分析,得出2种道岔区典型尖轨廓形。建立轮轨接触和动力学模型,分析尖轨廓形对应力分布特征和动力学性能的影响规律。分析结果表明:尖轨轨肩较低时将导致接触区域集中分布于非工作边侧,形成较高的应力水平,大幅增加产生接触伤损的风险,而采用设计廓形的尖轨应力水平较低,接触区域分布合理。尖轨廓形对道岔区动力学性能的影响较小,道岔区基本轨采用60N廓形可在一定程度上改善道岔区动力学性能。建议高速铁路道岔区尖轨、心轨机加工段廓形仍沿用现有尺寸参数,轨件非加工段采用60N廓形。     

道岔健康状态综合评估方法

为了更好地指导道岔大修更换，提出一种整组道岔健康状态评估方法。根据道岔结构特征和使用特性确定了整组道岔健康状态评估的9个当前状态项点，包括道岔静态几何尺寸、动态平顺性、轨件磨耗、轨件伤损、扣件性能、尖轨降低值、工电接口、岔枕状态、道床状态，并考虑道岔轨件更换、道床捣固等维修减扣项点的影响；明确了各项点的评分规则，采用层级分析法确定了各当前状态项点的权重系数；通过计算道岔健康评估指数（Turnout Health Assessment Index,THI）综合评定整组道岔健康状态。根据计算结果将道岔状态分为优秀、良好、一般、失格4个等级。现场应用结果表明，该方法得出的评估结果与现场技术人员的判断一致，可作为道岔健康状态评估与养护维修决策的技术指导。     

普速铁路60 kg/m钢轨的换轨周期

利用不同线路钢轨伤损、曲线要素、通过总质量等数据,应用加权统计方法进行钢轨伤损统计分析,获得钢轨主要伤损类型及其分布和伤损率与累计通过总质量的关系;选取典型线路进行大量钢轨使用和伤损情况现场调研,获得影响钢轨使用寿命的主要因素;提出换轨周期确定原则和方法,利用各铁路局集团公司提供的换轨、重伤轨抢修、钢轨养护维修等数据,进行最佳钢轨经济下道时机分析;结合换轨实际并参考我国具体情况,提出累计通过总质量10亿t和伤损率2～4处/km相结合的60 kg/m钢轨换轨周期,分析计算了提高换轨周期的经济效益。     

高速铁路钢轨服役状态及病害整治研究

对多条典型高速铁路钢轨服役状态进行调研,分析多发性病害产生原因及其整治对策,总结钢轨养护维修现状与经验。结果表明:目前我国高速铁路钢轨的服役状态良好,钢轨主要伤损形式为焊接接头伤损及钢轨擦伤;焊接接头伤损多与现场焊接质量有关;高速铁路钢轨的擦伤多为工程车造成的;各铁路局均能按规定完成钢轨探伤、外观及表面伤损检查工作,钢轨维护满足运营需要。建议高速铁路小半径曲线区段采用在线热处理钢轨,根据线路实际情况选择钢种;加强现场钢轨焊接质量监管,防止工程车对钢轨造成擦伤;按通过总质量和使用状态制定钢轨打磨周期,定期进行钢轨廓形的检测。     

SC325型可动心道岔尖轨的探伤方法

SC325型可动心道岔长心轨尖轨断面的变化,使普通探伤仪不能对该范围的钢轨进行全面探伤,利用GHCT 1型焊缝探伤仪的37°探头,K2.5单探头,通过对探头保护膜加工改进、设置仪器、扫查方法及伤损判定方法的介绍,以及现场判定后与实际重伤伤损对比,对可动心尖轨探伤问题进行解决,从而保证运输安全。