基本轨和尖轨匹配廓形扫描的可行性分析

针对道岔产品外形轮廓质量检验,分析使用Miniprof轮廓仪对基本轨和尖轨匹配廓形匹配进行测量的思路和过程。通过制作基本轨和尖轨匹配廓形的基准廓形,并将所测量廓形与基准廓形进行对比,验证轮廓仪扫描测量方式的可行性。结果表明,利用Miniprof轮廓仪,可以获得完整的断面处基本轨和尖轨匹配廓形。     

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。     

U75V在线热处理尖轨廓形及伤损特征分析

通过对U75V在线热处理尖轨进行在线观测,并对其服役状态下的廓形和伤损特征进行分析,初步探讨了伤损状态与通过总重之间的内在联系。研究表明:U75V在线热处理尖轨的寿命至少为U71Mn热轧尖轨的3.5倍,尖轨伤损的主要形式为顶面磨耗、侧面肥边以及剥离掉块;随着通过总重的增加,U75V在线热处理尖轨的磨耗和肥边均持续增加;曲尖轨的平均磨耗速率高于直尖轨,宽断面高于窄断面;肥边多集中在宽断面位置,窄断面的肥边相对较小且不明显,存在因肥边被磨损而导致肥边面积波动的现象。     

高速铁路轮轨匹配存在问题及对策

对我国高速铁路因轮轨匹配问题而导致轮轨接触位置不良、动车组构架横向加速度超限报警、动车组异常抖动、钢轨波磨、道岔直尖轨非工作边疲劳裂纹等的具体成因进行研究,并主要从轮轨接触关系、等效锥度、轮轨匹配、钢轨打磨、道岔直尖轨处理等方面提出对应的解决方案。结果表明:车轮型面与60钢轨廓形不匹配导致了轮轨接触位置不良,采用60N钢轨可使轮轨的接触位置居中;按设计的钢轨廓形或60N钢轨廓形进行钢轨打磨,可以有效降低轮轨的等效锥度,从而抑制动车组异常抖动和构架横向加速度超限;采用GMC96—B型和GMC96—X型钢轨打磨车打磨产生的钢轨周期性磨痕波深较大时,容易发展成钢轨波磨,而采用大机打磨可有效治理钢轨波磨;道岔直尖轨非工作边因未倒棱且长期承受应力集中作用是造成其产生疲劳裂纹的根本原因,可采用倒圆和组合断面轨面修型处理,有效控制直尖轨非工作边的疲劳伤损。     

U75V在线热处理尖轨服役状态下廓形演化规律分析

通过对U75V在线热处理尖轨服役状态下的廓形变化进行统计分析,初步探讨顶面磨耗和侧面肥边的变化情况,总结出尖轨的廓形演化规律。研究表明,随着服役时间的增加(即通过总质量的增加),磨耗和肥边均持续增加,但统计显示肥边面积存在波动;波动的主要原因为在岔区轮轨复杂应力作用下,部分肥边被磨损,当磨损的肥边与新增肥边面积相等时,肥边面积显示为零增长状态,但轮廓线已沿着载荷方向进行了迁移,发生了肥边实质性的增加。该研究具有重要的理论意义和实际工程价值。     

9号单开道岔尖轨扳动力及不足位移计算分析

为保证9号道岔牵引点位置、牵引点动程、转辙机选取等的合理性,建立了尖轨扳动力的计算模型,对尖轨扳动力及不足位移进行计算分析。结构表明:9号道岔尖轨不足位移较小,为非控制因素;尖轨扳动力较大,为控制因素,主要受尖轨跟端扣件刚度、尖轨跟端扣件组数、滑床台摩擦系数和牵引点动程的影响;当将尖轨跟端设置3组扣件,第一、二牵引点的动程分别设置为160 mm和70 mm时,尖轨扳动力、不足位移和最小轮缘槽宽都符合要求。     

曲线尖轨踏面伤损原因分析北大核心

为了研究伤损曲线尖轨轨头宽15 mm断面处踏面连续掉块的原因,对其进行断口宏观形貌观察、金相分析、非金属夹杂物检测、化学成分分析、淬火层形貌观察及硬度分布检测。结果表明:在距轨顶面约3.5~6.0 mm处存在较粗大夹杂物是引起尖轨内部起裂的主要原因;曲线尖轨使用过程中,在轮轨接触应力的作用下,在踏面次表层粗大夹杂物处萌生纵向疲劳裂纹,降低了尖轨的承载能力,最终导致尖轨连续掉块。为防止该类伤损发生,应提高钢轨钢的纯净度,加强钢轨钢冶金质量的控制和检验,减小钢中非金属夹杂物的数量和尺寸,尤其应控制道岔尖轨小尺寸断面的冶金质量。     

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。     

基于动态参考的钢轨轮廓失真校准方法

有效修正车体运行过程中轮轨振动引起的廓形检测误差是钢轨廓形动态检测的关键。本文对轮轨振动的多个要素进行系统分析,指出引起廓形失真的点头和摇头振动是检测误差的主要来源;与标准轮廓相比,实测正常轮廓更适合作为曲线校准时的参考轮廓,因此本文提出一种参考轮廓构建方法,并通过在参考轮廓与待校准轮廓轨腰曲线上分别构造凸壳,实现特征点对的快速提取与仿射参数的求解。为验证本文方法的有效性,在室内基于二维激光位移传感器搭建钢轨轮廓测量平台,并进行模拟振动试验。试验结果表明:该方法能有效修正轮轨振动引起的廓形检测误差,检测速度可达225 km/h,具有一定的理论及工程应用价值。     

高速道岔尖轨热处理新工艺研究

高速铁路道岔尖轨制造工艺中,国外用特种断面钢轨整体热处理后,再加工成尖轨;国内用成型尖轨进行热处理的方法,两种工艺各有利弊。本文介绍了道岔热处理采用道岔尖轨非工作面预留,轨底预热和轨头加热相结合的新工艺,降低了轨头与轨底的温差,解决了尖轨热处理过程中上弓变形大、尖轨小断面热处理质量不稳定、与基本轨密贴差的技术难题。道岔尖轨性能指标达到了客专道岔尖轨热处理规定的技术指标,能够满足高速客运专线的使用要求。     

地铁道岔尖轨线型复核及矫正

地铁道岔尖轨是道岔实现转换功能的主要部件之一，尖轨线型不良不仅使列车产生晃动，也会影响与基本轨的正常靠贴和自由状态平面位置。尖轨与基本轨靠贴时存在离缝、卡阻和尖轨原始位置不准，会使尖轨失去稳定刚度和增大道岔锁闭“框动”、转换动力以及出现转换反弹现象，继而恶化通号转辙设备的工况，影响道岔的正常使用。由此，轨道专业人士应高度重视尖轨的线型控制。在实践的基础上，认真分析尖轨从生产制造、运输、存放、上道使用过程中线型发生不良变化的成因，提出相应对策措施；并介绍尖轨线型的检测复核和矫正手段。其中，首次倡导“一弦矢距法”检测复核整根尖轨线型的现状，特别针对曲线型尖轨，通过建立数学模型计算得到“一弦”条件下尖轨各检测点理论矢距值，为尖轨上道前进行预矫正提供了依据，这对地铁停运后的有限时间天窗内圆满完成尖轨更换作业意义重大。     

基于轮轨动力学的道岔尖轨切削方式选型研究

为给不同号码道岔选取合适的尖轨切削方式,以获得较好的行车性能和钢轨磨耗性能,基于轮轨系统动力学建立车辆-转辙器动力耦合模型,分别以18号和42号道岔转辙器为例分析5种尖轨切削方式下轮轨系统的动力响应及钢轨磨耗情况,对影响磨耗指数的相关因素进行计算。结果表明:从动力学角度对各种尖轨切削方式进行评判,可以为尖轨选型提供准确合理的指导;号码较小的18号道岔选择切线型及半切线型尖轨时使用性能较优,钢轨磨耗程度低,相离半切线型尖轨粗壮度大,也可作为主要线型之一;号码较大的42号道岔以半切线型尖轨适用性较强;计算运营中道岔转辙器动力性能时需考虑几何不平顺等因素的影响。     

道岔尖轨淬火温度自动控制系统的研究

道岔尖轨淬火是提高其使用寿命的主要途径之一。目前国内道岔尖轨淬火温度靠人工观察,难以保证淬火质量。为确保其淬火质量,研制了道岔尖轨淬火温度自动控制系统。本系统依据手动经验总结出道岔尖轨表面淬火温度与工作台车运行速度之间的控制规则,设计了模糊控制器。同时进行了硬件与软件的设计,实现了道岔尖轨淬火温度的自动控制。现场试验结果表明,本控制系统稳定性强,道岔尖轨淬火质量符合TB/T1779-93标准。     

高速铁路钢轨廓形打磨质量评估方法及应用

在借鉴国外钢轨廓形打磨质量指数(GQI)的基础上,结合《高速铁路钢轨打磨管理办法》中的廓形验收标准,提出基于钢轨廓形打磨质量指数和廓形偏差曲线的评估方法。首先根据砂轮打磨角度对钢轨廓形打磨区域进行划分,通过德尔菲法确定各个区域的廓形权重系数,然后根据钢轨廓形与目标廓形的偏差,提出GQI值计算公式,最后辅以廓形偏差曲线,评估钢轨廓形打磨质量;并进行现场应用分析。结果表明:采用的评估方法不仅可对钢轨打磨质量进行评估,而且可对钢轨廓形状态是否会导致动车组异常振动进行预测,进而给出合理的钢轨打磨建议;提出的GQI计算公式既能评判钢轨打磨廓形是否达到要求,又能量化打磨廓形与目标廓形吻合程度;GQI值大于70且变化范围较小,可有效减轻或消除动车组构架报警、晃车等异常振动。     

钢轨轮廓全断面检测中的匹配方法研究

采用激光视觉测量技术对钢轨全断面廓形进行检测,在动态测量过程中由于车辆的随机振动,会影响钢轨轮廓数据的检测精度。因此,在高速动态条件下实现检测钢轨轮廓与标准廓形高精度自动匹配,是当前轨道廓形检测中面临的关键问题。在分析国内外钢轨廓形检测、廓形匹配现状的基础上,通过对目前采用最多的迭代最近点ICP(Iterative Close Point)算法进行简化,同时优化匹配过程中的对应点搜索策略,在保证匹配精度的前提下,解决了钢轨廓形检测中的匹配问题,达到实时性检测的需求。将该算法运用在地铁轨道检测设备中,验证了该方法的有效性。     

高强耐磨贝氏体道岔尖轨的研制

在贝氏体钢轨及贝氏体辙叉研究的基础上,通过成分选择、精炼、精轧及稳定化处理,制成60AT贝氏体钢轨,再加工成贝氏体道岔尖轨。通过对60 AT贝氏体钢轨以及异型钢轨性能的检验可知:60 AT贝氏体钢轨以及异型钢轨全断面抗拉强度、屈服强度和伸长率等均达到相关标准规定的要求,并且强韧性配合非常好;贝氏体道岔尖轨强韧性指标明显地优于珠光体道岔尖轨,同时不需要进行淬火处理,就可以保证全断面具有高且均匀的硬度。通过大秦线的铺设试验可知:贝氏体道岔尖轨无严重的剥离掉块等疲劳伤损;耐磨性能相比珠光体尖轨具有明显优势,使用寿命约为珠光体道岔尖轨的2倍。     

新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力分析

采用有限元方法,建立新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力计算模型,分析摩擦系数、尖轨动程、尖轨与滑床板密贴、道岔轨底坡等取决于安装及维修状态的因素,以及对尖轨扳动力和不足位移的影响.提出在铺设及养护维修过程中应注意的事项.探讨9号道岔取消第2牵引点的可行性,认为在目前的尖轨结构下保持2点牵引较为可靠.     

钢轨轮廓全断面检测中轨廓动态匹配方法研究

钢轨轮廓匹配是钢轨廓形检测的关键步骤,决定轨道几何参数检测精度。在高速动态条件下实现检测钢轨轮廓与标准钢轨轮廓高精度自动匹配,是轨道几何参数高精度动态测量面临的重要问题。本文对钢轨轮廓高精度自动匹配方法进行了研究。首先,根据标准钢轨轮廓曲线曲率固有特征信息,对检测获取的轨腰和轨底廓形中不同圆弧、线段之间切点进行自动识别,实现不同圆弧、线段自动分割;然后,对获取的不同圆弧添加半径约束进行非线性拟合,准确提取各圆弧圆心坐标;最后,针对道岔处钢轨廓形复杂特点,提出采用Kalman滤波器对检测获取的标准轨腰和轨底特征点进行连续在线跟踪和预测,并根据结果构建道岔钢轨虚拟标准轨腰和轨底,以解决道岔处钢轨轮廓匹配问题。将该方法已在轨道检测车中进行实际应用,证明其是切实可行的。     

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。     

尖轨廓形对地铁道岔使用寿命的影响研究

针对地铁折返线道岔伤损严重及使用寿命短等问题,利用有限元方法建立道岔区三维弹塑性轮轨接触计算模型,分析尖轨刨切部位轨距角半径对尖轨接触应力和内部应力的影响。模型中车轮型面采用实测磨耗状态LM型车轮型面。结果表明:轨距角半径从13mm增加到17mm,顶宽20mm断面接触应力最大值从1 170MPa增加到1 606MPa,其Von Mises应力最大值从528.33MPa增大至573.68MPa,进入塑性变形阶段,将导致尖轨的磨耗严重;顶宽35.5mm及其以上断面接触应力最大值变化较小,其Von Mises应力最大值却随之减小,且均处于弹性变形阶段;增大尖轨断面粗壮度可以改善其受力状态,延长使用寿命;综合考虑尖轨受力状态,轨距角半径为13mm时优于其他轨距角半径。