浅析重载条件下的钢轨磨耗和剥离问题

对重载条件下钢轨磨耗和剥离掉块进行分析，阐述了轮轨作用力与钢轨磨耗、塑性变形、剥离之间的关系，并对防止钢轨磨耗和剥离提出建议。     

重载铁路曲线上钢轨磨耗和剥离原因及整治措施

朔黄铁路自开行重载列车以来,部分平纵断面复杂的路段尤其是曲线地段,钢轨伤损情况日趋严重,集中表现为侧面磨耗、剥离掉块、轨头压宽及波纹磨耗等。通过对曲线地段钢轨病害的现场调查与观测,从轮轨接触应力与钢轨轨底坡的变化、钢轨磨耗的机理及现有养护维修方法存在的问题等方面对曲线地段钢轨磨耗和剥离掉块的原因进行了分析,并结合朔黄铁路设备实际情况,提出了朔黄铁路钢轨磨耗和剥离整治措施。     

1300MPa级在线热处理钢轨使用性能研究

对铺设在北京、太原、上海和郑州铁路局的半径为300~500 m曲线上的60 kg.m-1PG4在线热处理钢轨的使用性能进行跟踪观测,研究提高重载小半径曲线钢轨的使用寿命。研究结果表明,60 kg.m-1PG4在线热处理钢轨硬度高、耐磨性能好;在使用初期,钢轨磨耗少,钢轨表面容易出现剥离掉块,此时如果采用液体润滑,会加剧钢轨表面的剥离掉块;钢轨的磨耗主要出现在曲线的圆缓或缓圆部位,当钢轨磨耗到一定程度后,侧磨加快,如果采用正确的固体润滑方法,可使钢轨的侧磨得到有效地控制,且钢轨不会出现严重的剥离掉块;PG4在线热处理钢轨的综合使用性能良好,耐磨性能比U75V热处理钢轨提高1倍以上,适合在钢轨磨耗严重的重载铁路小半径曲线上使用;对钢轨实施预防性打磨、设置适当的欠超高、采用1∶20的轨底坡等改善轮轨匹配关系降低接触应力的措施,均对提高重载铁路曲线区段上钢轨的使用寿命具有重要的作用。     

基于现场测试对波浪形磨耗钢轨打磨处理效果的研究

波浪形磨耗是钢轨在使用过程中钢轨顶部沿其纵向出现一种规律性的类似波浪形状的周期性不平顺磨损现象,是轮轨系统普遍存在的一种损伤形式。在各不同铁路运输系统中均有出现,波磨对轨道的危害巨大,不仅会缩短轨道使用寿命,增加养护维修的工作量;同时会影响旅客乘坐的舒适性。本文对钢轨波磨的国内外研究现状进行分析总结,指出了波磨问题的复杂性,同时对神朔重载铁路钢轨波磨病害进行现场调查,结合动力学等相关波磨现场测试手段,利用CAT波磨测试仪获取波磨的基本数据,对比分析钢轨打磨前后动力学指标和平顺性指标,观测结果表明,钢轨打磨可以作为波浪形磨耗的及时处理措施。但是钢轨波浪形磨耗往往还存在着钢轨剥离掉块等病害,仅依靠钢轨打磨不能消除这些病害,因此钢轨打磨不能作为钢轨波磨的长期整治措施。     

重载快速大运量干线60kg/m钢轨接头波形磨耗成因分析及防治对策

通过对津浦、沪宁重载快速大运量区段60 kg/m钢轨接头波形磨耗情况的现场调查,总结钢轨接头波形磨耗发生发展规律及主要基本特征,运用轮轨动力学理论,分析接头波形磨耗的成因,提出减缓和整治钢轨接头波形磨耗的对策措施。     

重载铁路钢轨焊接接头磨耗特征研究

本文对重载线路钢轨焊接接头与母材相对磨耗进行了测量与分析,测量结果分析表明,热处理钢轨焊接接头相对磨耗明显大于热轧钢轨,且钢轨强度越高,磨耗越严重;铝热焊接头磨耗明显大于闪光焊.影响焊接接头不均匀磨耗的主要因素是接头部位的硬度;对接头磨耗与硬度关系的分析表明,钢轨焊接接头(含软化区)平均硬度与母材接近相等时,接头与母材磨耗量也大致相当,此时,接头热处理区(或焊缝及热影响区)硬度约为母材的1.05倍.建议在重载铁路条件下,对于高强度热处理钢轨的焊接应分情况处理:铝热焊应进一步提高焊缝硬度,闪光焊应进一步优化接头热处理工艺.     

重载铁路钢轨磨耗演变过程的数值模拟

建立重载铁路钢轨磨耗演变的数值仿真模型。基于UM软件建立货车-轨道耦合动力模型,对减振楔块、心盘等细部构件精细建模,采用多点-面接触模型模拟部件间各种接触摩擦,并充分考虑部件间隙。基于Hertz理论及FASTSIM算法进行轮轨接触计算;基于Specht材料磨损模型进行钢轨磨耗计算,根据磨损程度采用不同磨耗系数。针对各种车型和通过速度,开展多工况计算并设置权重因子,模拟线路实际行车条件。为提高数值计算稳定性,基于累积磨耗深度更新钢轨型面;基于磨耗演变模型研究重载铁路不同地段钢轨磨耗的发展规律。结果表明:曲线地段钢轨磨耗比直线地段严重;曲线外轨侧磨明显,内轨磨耗相对较轻,主要分布在轨头中部,外轨磨耗大于内轨;圆曲线地段外轨磨耗强于缓和曲线地段,而内轨磨耗弱于缓和曲线地段;直线地段左右钢轨磨耗相差不大,均主要分布在轨头中部。     

采用250m长轨条单侧更换曲线磨耗轨施工探讨

铁路提速、重载，加剧了曲线钢轨的伤损和磨耗超限，缩短了钢轨的使用寿命。本文介绍了在超长无线路地段以250m长轨条更换曲线磨耗轨并同时焊接，降低了成本延长钢轨的使用寿命，增加了旅客列车的舒适度。     

重载铁路采用68kg／m钢轨可行性的仿真研究

对重载铁路采用的136RE断面钢轨对中国铁路的适用性进行研究,利用北美铁道学会(AAR)开发的NUCARS软件,对C64K货车通过60 kg/m、68 kg,m和75 kg/m 3种钢轨的安全性以及钢轨磨耗进行了仿真对比,计算结果表明重载货车通过68 kg/m钢轨时,安全性明显优于60 kg/m钢轨;同时抗磨耗性能也远优于国产60 kg/m钢轨,达到了与75 kg/m钢轨相同的水平,为68 kg/m钢轨的推广使用提供参考.     

小半径曲线钢轨磨耗研究

随着铁路运输向高速、重载发展,小半径曲线钢轨的侧面磨耗问题日益严重,直接影响到铁路运输的安全和效率.对小半径曲线钢轨的佣面磨耗成因理论进行了系统的总结,并提出整治措施.     

重载铁路曲线几何参数对钢轨磨耗影响的研究

重载线路小半径曲线外股钢轨侧磨速率明显加快.采用仿真计算结合现场测试,分析我国重载铁路轨道几何参数(超高和轨底坡)对曲线钢轨磨耗速率的影响规律.采用多体动力学软件 NUCARS 建立我国重载货车—轨道模型,改变超高和轨底坡两项轨道几何参数,采用数值积分方法仿真计算车辆通过曲线的性能.分析结果表明,设置合理的曲线欠超高和非对称的轨底坡可改善车辆通过曲线时的轮轨接触状态,降低了轮对冲角、外轨横向力和磨耗指数,从而在一定程度上减小钢轨磨耗速率.现场试验段长期观测的数据表明,两种措施对改善小半径曲线钢轨侧磨起到积极的作用.     

重载铁路小半径曲线钢轨减磨措施试验研究

论述延长朔黄铁路小半径曲线钢轨使用寿命采取的综合技术措施,开展曲线钢轨非对称型面打磨、曲线钢轨润滑、采用优质钢轨、轨道结构优化等研究与试验。阐述试验段设置原则和轨道结构配置等,并在朔黄铁路设置试验段,验证重载铁路小半径曲线钢轨减磨综合技术措施。通过分析试验段与对比段的减磨效果,以及与既有磨耗数据对比,钢轨减磨综合技术措施效果明显,并建议对打磨型面进行优化。     

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。     

浅谈和谐机车及重载列车对小半径曲线的破坏及对策

随着列车提速和重载列车的开行,大轴重大功率的和谐机车大范围运用,山区小半径曲线钢轨磨耗伤损的病害日益凸显,轨道结构强度经受严峻的考验,工务维修工作量成倍增加。分析了轮轨参数,轨头侧面磨耗的变化规律,重点分析了轨道不平顺对钢轨不均匀侧磨的影响,通过拟合得到了钢轨侧磨量与运量的关系曲线,并总结了曲线上股钢轨侧面磨耗的特征和发生、发展规律。     

大秦重载铁路轨道强化技术方案的探讨

我国现有重载铁路轨道结构体系的安全储备不足,重载线路各种伤损和破坏现象严重,本文分析研究了重载铁路轨道强化技术,并在大秦铁路安装了轨撑、加强型弹条和横向阻力器等加强设备,各种加强措施经过了设计、结构分析、室内疲劳试验、现场铺设、动态测试试验、现场长期观测和效果评估等验证程序。研究结果表明:在小半径曲线、长大下坡道地段和特殊伤损地段上采取轨道加强措施后,轨道强化效果显著,起到了保持轨道结构线形的作用,间接减小了小半径曲线上钢轨磨耗,延长了小半径曲线钢轨使用寿命,减少了养护维修工作量。     

朔黄重载铁路钢轨服役寿命研究北大核心

基于钢轨磨耗、钢轨重伤、换轨修理、线路运营等数据,分析曲线段外轨侧面磨耗和直线段(包括大半径曲线段)钢轨重伤量随累计通过总质量的发展规律并建立预测模型,提出朔黄重载铁路钢轨换轨周期建议值。结果显示:对于半径R≤800 m的曲线段,侧面磨耗是钢轨服役寿命的决定因素;对于直线段和R> 800 m的曲线段,钢轨寿命由钢轨重伤量决定。本文建立的预测模型能够有效预测钢轨磨耗、钢轨重伤量的发展规律。对于R≤400 m的曲线段,换轨周期(服役寿命)建议不超过通过总质量700 Mt;对于400 m 800 m的曲线段,换轨周期建议不超过通过总质量2 000 Mt。     

朔黄铁路钢轨润滑与摩擦控制技术应用功效分析

重载铁路小半径曲线地段曲上轨侧面磨耗速度快,钢轨更换频繁,换轨成本大,严重影响铁路运能。采用车载式和地面润滑设备对轨面和轨顶进行润滑,通过钢轨涂覆前后数据对比,探讨减缓钢轨侧面磨耗的方法,以减缓小半径曲线地段钢轨侧磨,延长曲线地段钢轨使用寿命,减少换轨成本投入,提升铁路运能。     

大准铁路小半径曲线钢轨打磨廓形及工艺研究

针对大准铁路小半径曲线钢轨伤损和磨耗严重开展钢轨打磨技术研究,进行打磨模板设计。本文通过分析实测轮轨廓形的磨耗和接触特征,确定钢轨打磨目标廓形,据此设计得到适合于大准铁路小半径曲线的钢轨打磨廓形,并采用重载货车-轨道动力学模型和轮轨接触有限元模型进行理论计算与分析。结果表明:车轮与实测钢轨廓形匹配时,上股易形成过共形接触,下股接触点偏向轮缘根部,形成反向轮径差,降低曲线通过性能;车轮与打磨廓形匹配时轮轨接触状态得到明显改善,轮对冲角、轮轨横向力、脱轨系数、磨耗指数和轮轨接触应力均显著降低,大幅提高了曲线通过性能。     

通霍铁路钢轨廓形打磨效果分析

随着重载铁路高速发展,钢轨磨耗快、疲劳伤损增加等问题严重困扰铁路工务部门。为解决通霍铁路钢轨磨耗、伤损发展、焊缝低塌等问题,针对通霍铁路货车、客车、机车车轮踏面及钢轨廓形情况,设计适合通霍铁路的钢轨廓形,根据个性化设计的钢轨廓形对通霍铁路廓形进行修正,有针对性地解决钢轨疲劳伤损及焊缝低塌等问题,并基于CONTACT数值计算程序对打磨前后轮轨接触情况进行分析。结果表明,通过廓形打磨可改善轮轨接触关系,降低钢轨磨耗速率,有效控制钢轨病害的产生和发展,延长钢轨使用寿命,降低维护成本。     

北美重载铁路钢轨技术及发展趋势

从北美铁路钢轨标准、钢轨的选用及使用寿命、美国交通运输技术中心及试验场钢轨试验、钢轨焊接和伤损修复技术、钢轨养护维修技术、换轨周期等方面,介绍北美重载铁路钢轨技术。通过标准的变化、钢轨技术的变化和钢轨寿命的延长,分析北美重载铁路钢轨技术发展趋势。在对比分析我国与北美重载铁路钢轨技术的基础上,提出我国重载铁路钢轨技术发展建议。