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。     

在役U75V和U71Mn钢轨伤损及其统计分析方法

利用获得的年钢轨伤损量与对应累计通过总重和每日记录的钢轨伤损量与对应的累计通过总重的数据,研究钢轨发生伤损的特点并进行误差分析。结果表明:在累计通过总重较大时,钢轨累计伤损量与累计通过总重服从二次函数拟合关系,其导数表示钢轨重伤速率,是累积通过总重的一次函数,钢轨重伤量不会有突变点(拐点),不会迅速进入到疲劳状态,但随累积通过总重的增加呈二次方增加。应用二次函数拟合累计伤损量与累计通过总重的方法推导出钢轨伤损的拟合公式,据此可获得具体线路对应一定通过总重下的钢轨伤损量。     

重载铁路75 kg/m钢轨的换轨周期研究

通过持续调研大秦重载铁路75 kg/m钢轨使用和重伤情况,进行钢轨重伤类型和每千米重伤量统计分析,获得钢轨主要重伤类型、不同地段一定累计通过总重对应的每千米钢轨重伤量;针对不同长度地段钢轨重伤量数据,提出钢轨重伤加权统计方法,利用回归分析方法和不同地段钢轨重伤量数据,获得大秦重载铁路75 kg/m钢轨整亿吨通过总重下加权重伤量数据;利用大秦重载铁路各种钢轨维修费用数据进行经济分析,获得钢轨经济下道周期;通过2006年和2016年钢轨重伤统计数据对比分析,结合我国运输特点及经济分析结果,提出累计通过总重与每千米钢轨重伤量相结合的大修换轨周期,并估算了延长换轨周期的经济效益。     

大秦铁路75kg/m钢轨伤损变化及影响因素研究

研究目的:在大秦重载线多数货车轴重23～25 t情况下,2014年钢轨强度等级从980 MPa提高到1 280 MPa,2005年～2007年加强了钢轨内在质量和焊接控制、采用加强型弹条、热塑性弹性体垫板等技术加强了轨道结构,2011年后进行了预防性打磨。这些综合技术使钢轨伤损率发生极大变化,本文试图通过2006年、2010年和2016年三个时间节点钢轨伤损率统计分析,获得钢轨伤损类型和伤损率变化及其影响因素,为钢轨使用和管理部门进行大秦重载线伤损率控制及选用合适的钢轨强度等级提供依据。研究结论:(1) 980 MPa级的钢轨伤损率低于1 080 MPa和1 280 MPa级钢轨伤损率,累计通过总重17亿吨,980 MPa级钢轨伤损率比1 280 MPa级钢轨伤损率降低约17%;(2) 2016年钢轨焊接伤损率比2006年减少了9%;(3)钢轨内在质量和焊接质量提高、轨道结构加强综合技术作用下,累计通过总重10亿吨伤损率降低约65%;(4)采用钢轨预防性打磨技术,累计通过总重10亿吨钢轨伤损率降低约20%;(5)本研究成果可为钢轨使用和管理部门选用钢轨及维修决策提供依据。     

大秦重载铁路大修换轨周期的探讨

为了延长大秦重载铁路大修换轨周期,在介绍国内外相关规定的基础上,按不同情况,重点对大秦重载铁路重车线钢轨重伤率进行了统计分析,对其影响因素进行了讨论.结果表明,通过总重1 000 Mt左右时,2005年铺设钢轨重伤严重区段直线钢轨总的累计重伤率为16.2处/km,钢轨总的重伤率为28 2处/km.通过采用净化钢质、研发使用高性能钢轨、按廓形及时打磨钢轨等技术措施,2007年铺设上道的U75V钢轨重伤率明显下降,当通过总重约1 680 Mt时,直线钢轨总的累计重伤率为6.2处/km,钢轨总的重伤率为9.6处/km.结合大秦铁路实际情况,大修换轨周期可暂按直线钢轨总的重伤率＜10处/km来考虑.     

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。     

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。     

重载铁路高强钢轨的试验研究

为延长大秦重载铁路钢轨的使用寿命,研制适应重载铁路的高强钢轨。通过对高强钢轨的性能、热处理和焊接以及选用的新钢轨服役行为进行分析,结果表明,新钢种中加入合金元素Cr,可以提高轨钢的强度,推迟珠光体转变时间,使钢轨既易于热处理,又节省能源和降低成本,而且钢轨强度的提高还增加了曲线钢轨的耐磨性能和耐伤损能力;提高轨钢的纯净度,可增加钢轨的抗疲劳性能,延长钢轨的使用寿命;重载铁路曲线下股应铺设热处理钢轨;铺设新钢种PG4和U77MnCr的线路,钢轨打磨时间可延长至通过总重4亿t,而铺设U75V钢轨的线路在通过总重6000万t后就需打磨1次,才能有效抑制轨面剥离的产生和发展。新钢轨的综合使用性能良好,适合在重载铁路上使用。     

京广铁路列车通过总重对钢轨伤损的影响

为得到客货共线铁路列车通过总重对钢轨寿命的影响规律,对京广铁路下行K807+000—K1110+000区段钢轨伤损数据进行统计分析,并以实际工况下列车通过轴重为荷载条件,建立钢轨三维实体有限元模型,对钢轨在循环荷载作用下的疲劳寿命进行研究。研究结果表明:随着列车通过总重的增大,钢轨伤损数量以及增长速率呈非线性增加,在200 Mt时增长速率有一突变;钢轨累计重伤率与列车通过总重符合幂函数关系,利用拟合公式预估钢轨寿命为10.62亿t～16.03亿t;在实际轮载条件下,钢轨疲劳寿命次数为4841万次,换算为列车通过总重后与统计分析结果吻合。研究结论可为线路设备维护决策和线路大修周期界定提供技术理论支撑。     

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。     

重载铁路60kg·m~(-1)贝氏体钢轨试验及应用

为开发适应重载铁路发展和应用的高强高韧高耐磨钢轨,在对60 kg·m~(-1)贝氏体钢轨进行试制的基础上,利用蔡司倒置式光学显微镜、透射电镜及静态液压万能试验机,对钢轨母材和焊接接头的组织性能进行检验,并对钢轨和道岔辙叉翼轨、尖轨进行试铺,系统分析强韧和耐磨性能。结果表明:60 kg·m~(-1)贝氏体钢轨的母材组织均匀,基体为无碳化物贝氏体,存在少量稳定残余奥氏体和M/A组织,硬度较高,耐磨性良好,具有良好的强韧性匹配;焊接接头组织均匀,性能良好;铺设在重载线路曲线段的贝氏体钢轨服役时间达48个月、通过总重近6亿吨时,其使用寿命比珠光体钢轨提高1倍以上,道岔辙叉翼轨和尖轨的使用寿命比U75V钢轨提高3～4倍,且均未出现重伤问题,贝氏体钢轨还具有较强的抗剥离掉块能力。     

大秦线运量逐年递增情况下的钢轨伤损分析及对策

大秦重载铁路运量增加及速度的提高、钢轨焊接工艺不良、线路维修周期得不到满足是造成重伤钢轨大量发生的主要原因。伤损主要表现为曲线上股侧磨、曲线下股剥离掉块、压溃、钢轨核伤。强化设备维修、定期打磨是当前有效降低钢轨伤损的主要手段。     

重载铁路用U77MnCr钢轨的试验研究

研究目的:含Cr低合金钢轨在国外重载铁路已得到了成功应用,而我国重载铁路在含Cr低合金钢轨使用方面还是一个空白.本文对U77MnCr钢轨的母材性能、焊接性能进行试验研究,并跟踪研究其在重载铁路上铺设的使用情况.研究结论:U77MnCr钢轨母材材质具有很好的纯净度和良好的强韧性,适合铺设在重载铁路的直线地段;U77MnCr钢轨不含贵重的钒合金,只加入较便宜的0.25%～0.40%的铬合金,强塑性较好,具有很好的性价比;U77MnCr钢轨母材具有良好的焊接性能,焊接接头具有自硬化性能,正火后无需进行喷风冷却,轨顶面的硬度就可与母材的硬度匹配;U77MnCr钢轨具有良好的抗接触疲劳伤损能力和焊接性能,对提高重载铁路钢轨使用寿命有一定的作用.     

无缝线路锁定轨温衰减规律探讨

根据现场实测到的无缝线路锁定轨温衰减情况,找出钢轨上道后锁定轨温的衰减量与通过总重之间的关系,合理地对无缝线路锁定轨温进行调整,加强对无缝线路的管理,保持轨道结构稳定,确保行车安全。     

喷焊钢轨折损分析及对策

近年来,由于设备超期服役,线路累计通过总重不断增加,大秦线湖东工务段管内钢轨疲劳伤损日益增多,线上喷焊钢轨折损的现象愈加突出.据统计,仅1999年该段发生重伤钢轨803根,平均每千米重伤达4根以上;发生钢轨折断9起,其中7起是焊补过的钢轨;线上尚存喷焊钢轨528根.钢轨喷焊在一定时期内延长了钢轨的使用寿命,节约了维修成本,但由于未能及时更换,无限期延长使用时间,疲劳加剧,产生核伤,一旦伤损,即会造成钢轨横裂甚至折断,威胁行车安全.因此,喷焊钢轨折损问题,已是当前线路工作亟待解决的主要课题.……     

北美最佳钢轨打磨策略

详细介绍北美铁路最佳钢轨打磨策略。从中总结出以下主要结论:(1)在不同服役条件下,不同材质钢轨裂纹处于稳定发展阶段的时间决定了科学的预防性打磨周期,裂纹深度决定了最经济磨耗速率;(2)应对不同磨耗状态的轮对进行应力分析,并以此设计钢轨的最佳打磨廓形,最佳打磨廓形并非一成不变,应根据条件变化及时更新;(3)处理严重轨面RCF伤损时,渐进式预防性打磨比修理性打磨更具经济性;(4)应对曲线下股钢轨非工作边进行适当打磨,避免与假性轮缘发生高应力接触,产生严重伤损与变形;(5)应用高强度钢轨可有效延长钢轨打磨周期,减少金属打磨量,应在新轨上道不久后对其进行廓形打磨,实现轮轨共形接触;(6)最佳钢轨打磨策略是通过预防性钢轨打磨与合理润滑、轨顶摩擦系数控制有机配合实现的。     

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。     

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。     

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。     

美国钢轨原位修复技术

详细介绍美国钢轨原位修复技术的最新进展,通过对比不同的原位修复技术手段,得出以下主要结论:(1)美国钢轨原位修复主要归纳为2类:焊接和轨头焊补;(2)焊接修复方式主要有宽焊缝铝热焊、普通铝热焊和低钢轨消耗闪光焊,铝热焊在应用范围和设备便利性上具有优势,但接头性能不及闪光焊,宽焊缝铝热焊接头存在更为严重的低塌和焊接伤损隐患;(3)焊补主要有铝热焊补和电弧焊补,铝热焊补可焊补整个轨头,电弧焊补更便于处理表层伤损,前者可应用处理轨头核伤或其他内部伤损,后者可处理轨头次表面的剥离掉块等RCF伤损。轨头铝热焊补技术是近年来美国TTCI的重点研究方向之一,我国应在这项技术上开展更深入的研究,实现关键产品与装备的国产化。