过共析钢轨使用性能研究

对铺设在郑州铁路局直线上和半径600~1 000 m曲线上的在线热处理过共析钢轨的使用情况进行跟踪观测。结果表明:过共析钢轨硬度高,耐磨性能好。使用1年后,铺设在直线和半径1 000 m曲线上的钢轨表面光洁,基本无伤损,铺设在半径600 m曲线上的钢轨出现鱼鳞伤和剥离掉块。钢轨闪光焊接头硬度基本满足标准要求,铝热焊接头硬度低于标准要求,使用后个别焊接接头存在低塌现象。过共析钢轨耐磨性能明显优于U75V热处理钢轨,预防性打磨可以提高钢轨在小半径曲线上的使用寿命。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

朔黄铁路曲线下股热处理钢轨剥离伤损成因分析

对朔黄铁路的5段75 kg·m^-1的U75V钢轨性能进行检验,分析伤损钢轨裂纹附近的性能。分析表明：U75V热轧钢轨母材的组织和硬度均合格,但U75V热处理钢轨的淬火层深度及横断面硬度均未满足TB/T 2635—2004的要求;显微硬度数据显示,在钢轨横断面存在较薄的硬化层;曲线下股钢轨踏面中心裂纹的深度在1.3 mm左右,并呈现不同程度的剥离掉块,与钢轨硬度分布特征有关;裂纹萌生于钢轨轨头表面塑性流变层内,裂纹起始的发展与列车运行方向成一定的锐角,出流变层后基本以垂直方向朝轨头内部扩展,到一定程度后,裂纹呈鱼钩状,以大致与列车运行的相反方向朝轨顶面扩展,最终导致剥离掉块。建议使用符合标准的热处理钢轨;对曲线钢轨及时进行大机打磨;采取措施,降低纵横向蠕滑力。     

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。     

U71Mn钢轨踏面剥离掉块缺陷分析

U71Mn钢轨在铁路曲线线路外轨使用一段时间后,在钢轨踏面上出现不同程度的剥离掉块缺陷。对产生缺陷的钢轨进行性能检验的结果表明:钢轨的化学成分和氢氧含量、拉伸性能、脱碳层、金相组织、非金属夹杂物和踏面硬度等均满足TB/T 2344-2012标准的要求,因此剥离掉块缺陷的产生与钢轨自身质量没有直接关系。对缺陷特征进行分析的结果表明:出现在曲线线路外轨踏面工作边轨距角圆弧区域的剥离掉块是一种典型的滚动接触疲劳伤损,这主要是由于轮轨长期在此区域接触导致该区域接触应力过大所致。通过改善轮轨匹配关系使轮轨形成共形接触,合理进行预防性和校正性打磨,并严格执行钢轨分级使用规定,可以有效预防和减轻钢轨剥离掉块缺陷的产生。     

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。     

道岔区轮轨力转移与分配特性研究

道岔区复杂的轮轨接触状态决定了其轮轨力特性与一般线路相比存在较大的差异。利用空间轮轨接触几何关系理论和Hertz非线性弹性接触理论，研究道岔区车轮与同侧并列的2股钢轨同时接触的2点接触问题。依据2点接触时轮轨弹性压缩量计算每一接触点上的轮轨力，由此确定车辆侧向和直向通过时的轮轨2点接触范围以及轮轨力转移和分配特性。结果表明：2股钢轨上轮轨力转移和分配特性不仅与钢轨外形、轨顶高度和宽度有关，而且与车辆过岔方式有关；考虑轮轨2点接触后的计算方法，消除了单点接触轮轨力计算中轮轨接触点从一股钢轨转移到另一股钢轨上时引起的轮轨力突变，使得轮轨力变化更为平顺和真实。     

基于探头声场特性的钢轨超声检测研究

摘要：在分析钢轨主要缺陷分布规律的基础上,引入多元高斯声束模型,结合钢轨形状特征进行了圆形平面探头和矩形平面探头辐射入钢轨内声场的模拟。通过钢轨内部的声场分析模拟,确定各探头的有效检测区域,并对相应的钢轨超声检测工艺开展研究。针对钢轨内部不同位置缺陷进行了超声检测实验,实验结果的A波图显示：轨头内部、轨底及轨腰部的缺陷能够被有效检测,与超声探头声场模拟结果预期能够良好吻合。     

客运专线无缝道岔心轨跟端传力结构研究

辙叉跟端间隔铁的设置一方面需满足纵向温度力传递的要求,另一方面也要保证心轨的线型在温度力作用下不发生改变,保证行车安全。根据双肢弹性可弯心轨辙叉的结构形式,建立有限元模型,研究心轨跟端传力结构不同时心轨在温度力作用下的变形。结果表明:在大号码无缝道岔中,应在心轨与翼轨以及两心轨间设置长大间隔铁;仅在心轨与翼轨间设置间隔铁时,心轨在纵向力作用下会产生较大的方向不平顺,通过在心轨与心轨间设置间隔铁,可以明显改善纵向力作用下的心轨方向不平顺;对于减小由于温度力引起的心轨间相互错动、心轨方向不平顺,设置长大间隔铁较设置多个小间隔铁更为有利,设计中应尽量采用长大间隔铁。     

客专百米钢轨焊前自动测量优选配轨系统研究

通过对钢轨焊前激光自动测量方案的分析、论证，提出计算机仿真拟合虚拟钢轨外型，由计算机与标准钢轨参数比对，计算出钢轨外型数据的测量方法。在此基础上，利用多组钢轨外型轮廓进行自动优选配轨的模式，提高配轨精度和效率。     

热处理钢轨若干问题的探讨

总结和探讨热处理钢轨的化学成分、工艺、性能,以及焊接、铺设等方面存在的问题。分析认为,用于热处理的钢轨应采用中上限的含碳量,较低的锰含量,以及添加少量推迟珠光体转变的元素以提高热处理工艺性能。采用喷风冷却淬火,以提高热处理钢轨性能的稳定性。在大力推广使用性价比高、综合性能好的在线热处理钢轨的同时,应注意进一步提高其硬度。热处理钢轨应进行焊后热处理,以提高无缝线路焊接接头部位的平顺性乃至使用寿命。在重型及以上铁路,半径小于800m或1200m的曲线上应铺设使用全长热处理钢轨。在不具备对钢轨进行打磨的情况下,暂不宜在非重载铁路的直线上成段铺设使用高硬度的热处理钢轨。     

普通轨与槽型轨对现代有轨电车小半径曲线通过能力的影响

为研究不同类型钢轨上有轨电车的小半径曲线通过能力,基于多体动力学理论,建立了四模块低地板现代有轨电车仿真模型。在模型中考虑CHN60钢轨与60R2槽型轨的影响,并依据规范设置了3条小半径曲线线路,最后以车辆脱轨系数和轮重减载率为评价指标,对有轨电车小半径曲线通过能力进行评价分析。结果表明:两种钢轨上的有轨电车非线性临界速度均能满足车辆运行要求,且运行在CHN60轨上的车辆具有更好的非线性运动稳定性;在小半径曲线线路上运行时,60R2槽型轨上的车辆具有更好的稳定性,且槽型轨断面具有一定的护轨功能,因而在有轨电车钢轨选型上,建议使用槽型钢轨。     

首都机场线分叉处大号码道岔的选型及设计应用

为满足分叉运营的需要,首都机场线直线电机系统首次在国内城市轨道交通领域采用了60 kg/m钢轨18号可动心轨道岔.对分叉处大号码道岔的方案经过多次反复、深入的研究论证,并结合直线电机车辆特点、运营要求、造价、工期、轨道结构安全、养护维修、轨旁设备的接口技术要求等各方面的因素,进行了针对性的改进设计,使安全可靠性更高.     

轨道交通桥上无缝道岔群的受力分析

对典型案例的桥上咽喉区无缝道岔群的温度力、道岔部件相对位移和传力件的剪力进行了计算,并与普通桥上无缝线路的温度力进行了对比分析。计算结果表明:桥上无缝道岔较一般区间桥上无缝线路钢轨附加力明显增大,桥上无缝道岔设计应同时兼顾道岔与桥梁孔跨布置;典型案例中的道岔尖轨、心轨位移及限位装置的结构强度均可满足其限值要求。     

无缝线路稳定性分析有限元模型

利用有限元法建立包含钢轨、扣件、轨枕和道床阻力为一体的轨道框架模型。研究在温度力作用下无缝线路的臌曲失稳问题。推导相应的数值计算公式并编制了计算程序。轨道框架模型由4种单元组成：用考虑钢轨非线性变形的平面梁单元代表钢轨；无几何尺寸的两结点弹簧单元模拟钢轨扣件；弹性基础上的普通平面梁单元表示轨枕；弹簧单元模拟道床的横向、纵向阻力，并考虑了道床阻力的非线性特性。运用该模型，分析道床横向阻力、轨枕失效、曲线半径和线路初始弯曲对无缝线路稳定性的影响，得到不同工况下钢轨横向位移-温度曲线、钢轨内应力分布及钢轨和轨枕的横向变形分布曲线。     

上部锁紧式双层非线性扣件在南京地铁的应用效果分析

在南京地铁1号线双龙大道至南京南站地铁隧道正常运行的线路上,采用在线检测和锤击方法对比Ⅲ型减振器与上部锁紧式双层非线性减振扣件(GJ-32扣件)两种轨道结构形式下钢轨的垂向和横向频率响应特性。结果表明:GJ-32扣件相对于Ⅲ型减振器钢轨振动在200～400 Hz有较好的抑制作用;GJ-32扣件轨道结构形式具有较好的减振性能和阻尼特性;Ⅲ型减振器区间钢轨波磨发展严重,而GJ-32扣件十分有效地抑制了钢轨短波的增长。