30 t轴重铁路钢轨技术体系及标准研究

论述国外重载铁路钢轨技术体系及标准,分析我国重载铁路钢轨使用现状,开展30t轴重铁路钢轨技术体系及标准研究.针对轨型/单重研究、轨头廓形优化及新廓形75N钢轨的研发、重载铁路用新钢种钢轨研究、维修养护策略研究、30t轴重钢轨的选用、重载铁路钢轨标准研究进行分析,提出30t轴重铁路钢轨使用单重75 kg/m钢轨,直线铺设钢轨强度等级为980 MPa或1080 MPa,曲线铺设钢轨强度等级为1300MPa及以上;钢轨廓形选用新廓形75N钢轨廓面.建议设置试验段,对技术体系进行试验验证.     

客货混运线路重载运输条件下钢轨适应性分析及强化措施

为解决大包铁路客货混运重载运输条件下钢轨长期适应性问题,从钢轨疲劳伤损、曲线钢轨磨耗和钢轨接头伤损方面进行论述和分析。根据现场调研及动态测试结果,提出大包铁路提升钢轨等级、强化小半径曲线、道岔等特殊区段轨道结构等强化措施;建议新建列车轴重25 t及以上的线路应铺设75 kg/m钢轨或60 kg/m及以上高纯度钢轨,并铺设跨区间无缝线路,按《铁路线路修理规则》规定的修理周期进行大型机械养护维修作业。     

我国重载铁路用68kg/m钢轨试验研究

研究目的：目前我国主要的几条重载铁路铺设使用了当今世界上断面最大的75kg／m钢轨，国外重载铁路发达的国家则大量使用美国铁路保养协会钢轨技术条件（AREMA-2004）中规定的136RE（68kg／m）断面的钢轨，且较为成熟。因此开展68kg／m钢轨的试验研究，可为我国重载铁路钢轨的铺用提供更多的选择，对发展我国重载铁路运输具有重要的意义.研究结论：热轧钢轨室温抗拉强度为1080MPa，轨顶面硬度达到300HB；成品钢轨中的氢含量为0．5×10^-4％，氧含量为12.3×10^-4％；轨头踏面及轨角处的显微组织为片状珠光体及少量铁素体；轨底最大残余拉应力为200.2MPa；-20℃断裂韧性KIC为32．5MPa·m^1/2；裂纹尖端强度因子△K=10MPa·m^1/2及13．5MPa·m^1/2时疲劳裂纹扩展速率da／dN分别为9，55m／Gc和31．98m／Gc。由以上试验研究结果可知，我国68kg／m热轧钢轨的各项性能指标均达到了《68kg／m钢轨暂行技术条件》的要求，可以上道试铺。     

山西中南部铁路30t轴重75kg/m钢轨重载道岔设计研究

30 t轴重重载运输是货物运输的主要发展方向之一。结合山西中南部铁路的建设,前期研究开发了30 t轴重60 kg/m钢轨12号、18号重载道岔,经在既有线上道试验,总体使用效果良好。但根据目前的相关技术标准,30 t轴重重载线路应使用75 kg/m钢轨,为此有必要研究开发75 kg/m钢轨重载道岔。简要介绍75 kg/m钢轨12号、18号重载道岔的研究设计,包括平面线型及结构设计,通过增大导曲线半径、尖轨加宽技术,设置轨撑、采用镶嵌式合金钢组合辙叉和高锰钢组合辙叉(爆炸硬化)等优化道岔结构设计,经动力学仿真分析研究表明:75 kg/m钢轨重载道岔的结构部件位移及加速度均低于标准限值,并且能够满足行车安全性要求。     

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。     

基于轮轨磨耗对30t轴重货车车轮踏面优化研究

通过对30t轴重铁路货车的仿真,对比分析车轮采用LM磨耗型踏面与75kg/m、60kg/m两种钢轨匹配后各磨耗评定指标,得出LM型踏面与75kg/m重型钢轨匹配时存在一定不适应的结论。为了满足我国大轴重铁路货车技术的发展需求,从减少轮轨磨耗考虑,设计出两种与75kg/m重型钢轨匹配性能更优的车轮踏面。基于FASTSIM算法和Archard磨耗模型,对30t轴重货车车轮磨耗进行仿真计算,并对比分析优化前后车轮踏面磨耗状态及相关指标。研究结果表明:两种优化型踏面与75kg/m钢轨匹配下的车轮磨耗程度均比LM型踏面车轮磨耗要小,而且随着运行里程的增加,这种趋势更加明显。     

钢轨轨底坡对重载铁路轮轨关系影响的研究

为研究我国重载铁路钢轨轨底坡对轮轨关系的影响,计算分析不同轨底坡条件下,重型钢轨75kg/m(CHN75)与LM车轮踏面匹配时的静态轮轨接触参数.采用多体动力学软件SIMPACK建立我国重载货车模型,采用数值积分方法仿真计算两种轨底坡工况下车辆的曲线通过性能.分析结果表明,对于75 kg/m(CHN75)-LM接触副,与1/40轨底坡相比,采用1/20轨底坡时接触点的分布更为均匀、合理.当轨底坡由1/40增为1/20后,相同轮对横移量下的轮径差和接触角差均有所增大,改善了轮对重力刚度,提高了车辆的曲线通过能力;并使轮轨接触斑面积增大,降低了滚动接触疲劳发生的几率.为我国重载铁路轨底坡的取值提供参考.     

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。     

68kg/m钢轨的试验与评价

针对国外重载铁路广泛使用68kg/m钢轨的情况,同时为满足我国发展重载铁路的需要,本文对68kg/m钢轨及其配套技术进行试验研究。按照北美标准,由国内钢厂轧制生产出热轧钢轨(抗拉强度为1 080 MPa)、在线热处理后抗拉强度为1 265MPa的68kg/m钢轨,通过厂内闪光焊、现场气压焊方法焊接成无缝线路,在京包上行线铺设15km试验段,其中半径1 200m以下曲线区段铺设在线热处理钢轨,其他区段铺设热轧钢轨,5年累计通过总重881 Mt·km/km,得到结论如下:在曲线区段,68kg/m在线热处理钢轨至下道时总的平均磨耗速率约为0.03mm/Mt,比60kg/m U75V热处理钢轨的耐磨性提高1倍以上;直线上累计通过总重881 Mt·km/km后,68kg/m热轧钢轨垂直磨耗约为2mm;累计通过总重881 Mt·km/km后,钢轨的重伤率为0.46处/km,远低于相同条件下60kg/m钢轨的重伤率;使用68kg/m钢轨的维修养护工作量比使用60kg/m钢轨减少约一半。综上,无论从技术性、配套性还是经济性上考虑,在我国铁路推广使用68kg/m钢轨是可行的。     

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.     

关于统一我国钢轨顶面轮廓的建议

由于历史原因，我国铁路钢轨有多种型号，钢轨的最新铁标TB／T2344—2003保留r43、50、60、75k咖4种形式。其中60kg／m轨符合国际标准，是按照实际线路钢轨磨耗后稳定的形状设计的，我国主要干线及高速线都采用60kg／m轨，43、50kg／m轨的轨顶形状与60kg／m轨不同，是早期引进设计的，磨耗后外形显著改变，外形不稳定。75kg／m轨用在大秦线，其轮廓是从俄罗斯购近的钢轨的形状尺寸，不符合国际标准。     

“重载铁路75kg/m、60kg/m钢轨12号合金钢辙叉单开道岔”通过上道试铺试验审查

2008年8月2日，太原铁路局科委组织铁道部运输局、科技司、工管中心，北京交通大学，中铁工程咨询有限公司，广州铁路（集团）公司，上海、太原铁路局和大秦铁路股份公司的有关专家对太原铁路局主持研究的“重载铁路75kg／m、60kg／m钢轨12号合金钢辙叉单开道岔”进行上道试铺试验前审查。     

TD型复合橡胶垫板在重载铁路上的应用

某铁路为适应扩能的需要,正在进行全面的技术改造,在采用Ⅲ型枕及75kg/m钢轨后,轨道的弹性就更显不足了。通过运用考验及观察分析表明,TD型复合橡胶垫板对于重载铁路有较好的适应性。     

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。     

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。     

68kg/m重型钢轨无缝线路铺设及使用

攀钢按照美标AREMA—2004生产的68 kg/m重型钢轨,于2006年在京包线上行重载区段试铺,使用21个月后,68 kg/m钢轨在抗侧磨、抗接触疲劳伤损以及养护维修等方面均优于在相同线路条件下铺设的60 kg/m钢轨。     

浅析重载条件下的曲线钢轨磨耗和剥离问题

从朔黄铁路重载列车实际运行现状出发,阐述轮轨作用力与钢轨磨耗、塑性变形、剥离之间的关系,从而对重载条件下,钢轨磨耗和剥离掉块现象的成因进行技术分析。在此基础上,提出减缓钢轨磨耗、防止剥离现象的具体技术措施和建议。     

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。     

重载货车轴重与速度匹配关系研究

基于重载货车轨道耦合动力学模型,采用机车车辆与线路最佳匹配设计方法,进行货车轴重与速度的匹配研究.结果表明:25,27,30和40t轴重重载货车容许通过轨道低接头的速度应分别小于110,100,90和60km·h-1;40t轴重重载货车以60km·h-1速度在直线线路上运行时,其轮轨垂向力为249.6kN,非常接近英国铁路250kN轮轨垂向力的限值;在我国现有以60kg·m-1轨为主的干线铁路上开行30和40t轴重重载货车,对轨道结构的破坏比现有低轴重货车严重得多,但开行27t轴重重载货车是可行的;40t轴重重载货车在600m半径的曲线轨道上以40～120km·h-1速度运行时,轮轨垂向力最大值超过了英国铁路的250kN轮轨垂向力限值,轮轨横向力最大值非常接近我国《铁道车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》所规定的77.80kN容许限值,另外轮轨磨耗功非常大,因此40t轴重重载货车还不能直接应用于我国现有60kg·m-1钢轨的轨道.     

重载铁路钢轨伤损原因探析与预防措施

随着神华铁路运量的大幅提升,钢轨病害增多,疲劳伤损程度加重,换轨周期缩短,运营成本增加,严重影响了企业的运输安全。通过对重载铁路常见的钢轨伤损分析,提出延长重载铁路钢轨使用寿命的综合技术措施。