高速铁路无砟轨道运营初期钢轨伤损分析及对策措施

在高速铁路无砟轨道结构中,作为轨道结构最重要组成部件的钢轨伤损时有发生 以上海局管内已开通运营的沪宁城际、沪杭高铁、京沪高铁上发现的钢轨伤损为例,总结高速铁路开通运营初期钢轨伤损的特点,分析伤损产生的原因,提出针对性对策措施,为高速铁路养护维修,特别是开通运营初期的高速铁路钢轨养护维修提供经验.     

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。     

上海地铁轨面接触疲劳裂纹伤损的产生、影响及防治

随着上海地铁运营年限的不断增加,系统设备也不断老化,特别是钢轨的伤损越来越频繁.对上海轨道交通1号线钢轨伤损的类型特点进行了分析,并依据其特点对1号线自1999年来发现的伤损钢轨进行了统计.在众多的钢轨伤损中,轨面裂纹伤损非常严重.运用轮轨接触力学分析了轨面裂纹伤损产生及发展的主要原因,并提出了防治措施.     

城市轨道交通钢轨伤损分析

随着上海市轨道交通运营年限的不断增加,钢轨伤损已经成为影响线路安全性的一个重要因素.根据上海轨道交通1号线的钢轨损伤情况,对引起钢轨伤损的原因和伤损的数量进行统计分析.结果发现:上行和下行线路的伤损种类与分布大致相同;引起钢轨伤损的三个主要原因分别是焊接、轮轨作用以及钢轨的材质;钢轨裂纹主要发生在曲线地段.针对性地提出了关于减轻钢轨伤损的对策措施.     

高速铁路钢轨材质选择

阐述高速铁路对钢轨的基本要求,介绍高速铁路钢轨的主要伤损类型以及我国钢轨存在的主要差距,并介绍我国高速铁路钢轨的选材要求.     

高速铁路轮轨硬度匹配试验研究

针对我国高速铁路出现车轮磨耗相对较大的问题,对国内外高速铁路轮轨硬度匹配关系的研究及应用现状进行分析,并在实验室进行3种硬度车轮与3种硬度钢轨的对磨试验,对比分析硬度不同的车轮与钢轨对磨时的轮轨磨损、变形和接触疲劳伤损等。结果表明:适当提高车轮的硬度即提高轮轨硬度比以减轻车轮磨耗较大的问题已成为国际上通行的做法;9组轮轨磨损试验中,轮轨硬度比为0.95∶1~1.15∶1时轮轨总磨耗量较小,轮轨硬度比大于1∶1时,轮轨变形和表面接触疲劳伤损较轻,轮轨硬度比为1.15∶1时轮轨总磨耗量最小,且接触疲劳伤损也最轻;随着车轮硬度的提高,不但车轮的磨耗减小,而且其抗变形能力也显著增加。建议动车组车轮与U71MnG钢轨的硬度比控制在1∶1以上,以解决我国高速铁路车轮磨耗较大的问题。     

我国高速铁路钢轨和道岔打磨技术应用与实践

针对我国高速铁路早期由于轮轨匹配不良出现的高铁动车组构架横向加速度报警、抖车、晃车和波磨等现象,提出用钢轨打磨方法解决轮轨匹配不良问题,进行廓形打磨技术研究与实践,改善和优化我国高速铁路轮轨型面匹配关系,从工务方面解决了高铁动车组构架横向加速度报警等问题。通过大量现场调研及实践,提出钢轨和道岔打磨工艺规范及标准,形成了我国高速铁路钢轨和道岔打磨成套技术。     

钢轨波磨测量及评价标准的制定

钢轨波磨的产生机理复杂、治理困难,是引起列车运行时产生啸叫、轮轨在固有频率范围内产生接触共振的主要原因,带来轨道及车辆部件过快伤损,环境振动与噪声超标等问题。而针对钢轨波磨的准确测量及评价,是研究钢轨波磨问题的基础,也是制定合理的钢轨波磨维修养护策略的重要前提。通过对国际上有关钢轨波磨的测量及评价标准进行论述,对标准中的各种规定及指标进行比较分析,为制定适用于我国城市轨道交通的钢轨波磨及评价指标提供参考。     

高速铁路钢轨波磨对车辆—轨道动态响应的影响

在对高速铁路钢轨波磨现场调查、测试的基础上,根据铁道车辆—轨道耦合系统动力学理论,建立高速铁道车辆—板式无砟轨道动力学数值分析模型,采用现场测试得到的高速铁路钢轨波磨数据作为系统激励,研究不同深度的钢轨波磨对高速铁路轮轨相互作用、车辆运行稳定性的影响。结果表明:不同深度的钢轨波磨虽不会改变轮轨力波动的相位特征,但随着钢轨波磨深度的增加,轮轨垂向作用力、轮重减载率和轮对振动加速度均有明显增加,而构架和车体的振动加速度增加很小,可忽略不计;高速铁路钢轨波磨虽不影响乘坐舒适度,但会加速车辆簧下部件的伤损和破坏。     

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。     

高速铁路钢轨隐伤的特性及现场检查监测方法

由于高速铁路具有列车运行速度快、轴重轻、线路平顺性好等特点,其引起的钢轨垂直磨耗和水平磨耗均较小,因而钢轨与轮对相互作用产生的钢轨滚动接触疲劳伤损成为目前高速铁路钢轨主要的伤损形式,突出表现为隐伤,且目前的探伤手段很难发现,严重威胁行车安全。本文以京沪高速铁路蚌埠工务段管内钢轨伤损为例,总结分析了近年来隐伤发展规律。现场通过人工目视法结合小型测厚仪检查光带异常的方法来弥补大型探伤车与人工探伤仪器对钢轨隐伤存在探伤盲区的不足。本文总结的经验可为高速铁路钢轨静态检查和钢轨防断措施提供参考。     

提速线路钢轨的大修周期

通过对全路在役钢轨的使用状况和伤损情况进行调查研究,提出了钢轨伤损加权统计方法,对取得的数据进行统计分析,给出我国线路上在役U71Mn钢轨和U75V热轧钢轨伤损量与累计通过总重对比关系及加权统计基础数据;将工程经济学原理应用于钢轨使用的经济分析,获得钢轨的最佳经济下道时机;在统计分析我国钢轨伤损类型和原因的基础上,提出确定钢轨大修周期的原则,参考国内外钢轨大修周期取得的研究成果,提出了累计通过总重与钢轨伤损量相结合的大修周期模式及其指标。     

全长淬火钢轨踏面伤损及横向疲劳断裂分析

对实际伤损钢轨的宏微观形貌、金相、硬度以及探伤等检验分析,确定轨头踏面下4mm～6mm区域存在纵向水平疲劳裂纹是产生全长淬火钢轨伤损的原因。检验分析表明,在轮轨接触剪应力作用下,由于淬硬层区域存在金相组织、硬度过渡不均匀等淬火缺陷,导致轨头内部纵向水平疲劳裂纹萌生和扩展,引起钢轨伤损;在分析基础上,提出预防和改进措施。     

重载铁路钢轨伤损形成分析及对策

从朔黄铁路75kg/m无缝线路小半径曲线地段钢轨出现的鱼鳞状剥落掉块、焊缝伤损问题出发,与大秦线的技术状态和钢轨伤损状况进行类比、归纳、分析,指出钢轨伤损形成的原因与钢轨接触性疲劳、钢轨材质、列车制动、列车运行速度、焊缝硬度、线路养护维修等有关,并提出病害整治的措施和预防对策及亟待研究的重点。     

高速铁路道岔技术体系及运营现状

道岔是高速铁路关键基础设施之一,我国铺设了CN(德国)、CZ(法国)和客专线(中国)3种技术系列的高速铁路道岔。截至目前,3种技术系列的道岔均经历了8年以上的运营实践,总体状态良好,满足高速行车需求。但运营中也暴露出道岔区车体异常晃动、轨道部件伤损频繁、钢轨快速磨耗等问题,影响道岔区动力学性能。对道岔区存在的问题进行总结分类,并阐述形成机理及应对措施,为相关研究提供借鉴。     

高速铁路钢轨的研究与应用

介绍高速铁路特点及对钢轨的要求、高速铁路钢轨技术条件、我国钢轨化学成分及性能特点、国外高速铁路钢轨的化学成分。论述国外高速铁路和我国高速铁路采用的钢轨材质、钢轨"三精"生产设备和工艺、国外高速铁路钢轨制造技术和我国钢轨生产设备技术改造。阐述我国在高速铁路钢轨焊接、钢轨使用等方面开展的相关技术研究,分析高速铁路钢轨制造质量、焊接、预打磨等问题,并提出应对措施及相关建议。     

淬火钢轨的伤损与失效分析

本文在普碳钢轨伤损分析的基础上，根据淬火钢轨伤损实例的检验结果，综述了淬 轨的伤损特点。为分析和预测淬火钢轨的伤损特点及其原因，简要分析了电感应加热欠速淬火、整体加热油淬火、轧制余热控制冷却等三种钢轨淬火工艺及其性能和质量方面的差异，提出了改进淬火钢轨质量的分析意见。分析讨论了减少轮轨接触疲劳伤损、螺栓孔裂纹、轨底疲劳裂纹的改进措施，并论述了进行淬火钢轨伤损统计分析的目的和意义。     

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。     

高速铁路轮轨关系典型案例研究

针对高速铁路运营过程中出现的高速道岔直尖轨裂纹、弹条断裂、动车组构架横向加速度报警等典型案例进行研究,分析案例产生的原因,介绍采取的相应对策,阐明研究高速铁路轮轨关系的重要性。研究得出:应通过采取加强钢轨状态检查、加强钢轨养护以保持钢轨良好廓形;大力推广应用钢轨打磨新廓形;积极推广使用60N钢轨等措施改善高速铁路轮轨关系。该研究对进一步加强我国高速铁路轮轨关系维护、确保轮轨关系匹配良好,具有指导意义。     

钢轨防断工作问题分析与对策研究

随着高速铁路和重载铁路的迅速发展,钢轨承受的荷载趋于复杂,尽管铁路在钢轨防断管理方面做了大量工作,但钢轨的伤损数量和伤损类型明显增多,断轨事故和故障屡屡发生,给行车安全造成一定威胁。特别是随着高铁运营时间的延长和运营里程的不断增加,高铁防断轨的需求更加紧迫。通过对钢轨防断工作存在问题的阐述和分析,从加强高铁防断安全管理、钢轨的使用管理、探伤专业技术管理、探伤队伍建设、探伤车的管理和使用等方面提出强化防断轨工作的建议和对策。