浅谈国外钢轨焊接的几种新方法

钢轨焊接是传统的线路作业之一。没有焊接，无缝线路是不可想象的。焊接的特点取决于钢轨材料的特性，包括其中的高碳量会使焊接过程出现困难。因此要求用专门的焊料和准确遵守温度工况的特殊工艺。焊缝应符合同钢轨本身一样的技术条件，它不得妨碍列车的运行。最近，德国国家铁路（ＤＢＡＧ）允许用以下几种焊接方法连接钢轨：接触焊接（ＲＡ）针对用接触焊接法进行焊接，德国国家铁路研制出了与固定设备同样能确保高质量焊接的移动式装置。ＤＢＡＧ采用的装置有两种类型：ＡＳＭ５０／２００（由瑞士的Ｓｃｈｌａｔｔａｒ公司生产）和ＡＰ…     

无缝线路钢轨温度应力检测装置的设计与研究

由于无缝线路钢轨不能自由伸缩,当钢轨温度发生变化时将产生很大的轴向温度力。过大的温度力会导致钢轨扭曲失稳、断裂,甚至车辆脱轨,危及行车安全。无缝线路钢轨温度应力检测装置通过采集来自铁磁材料应力传感器、温度传感器的信号并进行综合处理最终输出实际锁定轨温和被测钢轨的温度应力。     

钢轨温度力检测设备量值溯源方案及其验证

钢轨温度力大小是我国铁路工务部门评判线路是否安全的重要指标之一。我国常用的钢轨温度力检测方法有多种。为了研究通用、有效的方法评定各检测设备测量结果的准确性和可靠性,提出一种量值溯源方案,构建一个能够准确模拟钢轨温度力大小,并且可以向更高准确度等级计量标准溯源的校准装置,来验证不同检测设备测量结果的准确性与可靠性。经过不确定度评定和实际试验验证,量值溯源方案能够评定不同钢轨温度力检测设备测量结果的准确性。     

日本キヤ97系列钢轨运输车

介绍日本东海铁路公司开发的キヤ97型钢轨运输车，它的动力装置为电子燃油喷射控制式柴油机（C-DMF14HZC型）；制动装置为电气指令式空气制动装置；空车时最高速度110km／h，重车时最高速度为95krn／h；动力转向架为C-DT66型；非动力转向架为C-TR254型；其编组分为标准尺寸钢轨运输和长钢轨运输两种形式。     

钢轨钢材低温力学性能的试验研究

研究目的:钢轨钢材在低温下力学性能变差,容易发生脆性破坏,这直接威胁着铁路运输的安全。随着青藏铁路等低温地区的铁路建设大规模的展开,了解钢轨钢材力学性能指标受温度的影响规律成为越来越迫切的课题,本文试验测得我国常用钢轨钢材在低温下的各项力学指标将给寒冷地区的铁路建设提供试验依据。研究方法:本文通过制造人工低温环境,在 20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃五个温度点下对我国目前铁路工程中常用的60 kg/m的U71Mn和U75V两种钢轨钢材进行拉伸试验,得到这两种钢轨钢材低温下的强度和塑性指标,并根据已有研究成果对试验数据进行分析和拟和。研究结果:本文试验得到了U71Mn和U75V两种钢轨钢材抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率和断面收缩率随温度的变化规律,计算了2种钢轨钢材的温度敏感系数,得到预测钢轨钢材低温下抗拉强度的公式。由2种钢轨钢材低温力学性能的比较,本文对低温地区铁路建设选用钢轨提出了建议。研究结论:随着温度的降低,钢轨钢材的抗拉强度和非比例延伸强度略有升高,但断后伸长率和断面收缩率下降,塑性变差。U71Mn钢材在-60℃时仍具有良好的塑性,而U75V钢材在低温下塑性明显变差,呈现出脆性破坏,所以在寒冷地区的铁路建设中宜优先选用U71Mn钢轨钢材。     

城市轨道交通钢轨电阻测量及电耗研究

讨论了钢轨电阻室内，外测量的仪器、方法及内容。通过室内测量数据建立了电阻测值与钢轨的测点位置，测段长度，支撑条件、温度，使用程度等的变化关系模型，通过现场测量得到了PD3型60kg/m轨，U71MnSi型50kg/m轨的大样本电阻实测值的统计分析结果。最后，对上海莘闵线两种钢轨轨道结构下的电能消耗差进行了估算，对我国城市轻轨交通的钢轨选型有借鉴意义。     

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。     

钢轨波浪磨耗检测系统的研究开发

在了解国外各种检测方法基础上，研制完成了钢轨波磨在线检测系统RCIU－1，该系统是一个安装在轨检车上，对钢轨波浪磨耗进行动态在线检测的装置，它采用惯性法原理，利用虚拟仪器技术，在Windows操作平台下实现对轴箱加速度信号的等距离采样、显示和存储，实现了多任务并行处理，同时通过数字处理、积分滤波输出代表钢轨波磨幅值的位移量或标准差。从系统构成、检测原理、数据处理、多任务运行机制、系统标定和动态试验等几方面作了详细阐述。     

分级式钢轨电位限制装置的研究

目前,国内城市轨道交通针对钢轨电位过高的问题,多采用钢轨电位限制装置来抑制钢轨电位。当钢轨电位超过规定值时,钢轨电位限制装置会动作,将钢轨与大地直接短接。但这一保护动作造成杂散电流的泄露量明显增加。为此提出了一种新型的分级式钢轨电位限制装置。该装置在钢轨与大地之间增设了大功率小阻值电阻,不仅可抑制钢轨电位,还能有效减少杂散电流的泄漏。     

ZGW-Ⅲ型智能轨温计

ZGW—Ⅲ型智能轨温计是采用集成电路传感器为感温元件，用二次仪表数字显示钢轨及其它金属表面温度的温度计，符合JJG（铁道）140—2002《钢轨测温计检定规程》的要求。2009年通过路局技术鉴定，并获路局科技进步二等奖。目前，已在上海铁路局各工务段推广应用。     

单向导通装置和钢轨电位限制装置对钢轨电位影响的仿真研究

针对国内地铁运营时钢轨电位过高和钢轨电位限制装置频繁动作的问题,从直流牵引供电系统建模的角度出发,通过多种情况下钢轨电位的仿真计算,研究了单向导通装置和钢轨电位限制装置对正线钢轨电位的影响规律。仿真结果表明,单相导通装置的导通会使正线和车辆段的钢轨电位升高,钢轨电位限制装置的闭合会抬高其它较远处区间的钢轨电位。     

道岔钢轨铣削精度在线检测技术

采用非接触式测量技术,通过分布在被测钢轨两侧的传感器扫描钢轨断面,由计算机处理软件进行数据采集和分析处理,将最终结果与设计值进行比较分析,对钢轨铣削精度予以评价。利用数字处理技术,由协议转换模块实现检测系统与移动式镗铣床数控中心之间的数据交换,实时获取铣削工装精确位置;采用机械结构紧凑、便于装拆与维护的传动机构,实现测量装置的横向和垂向调整,保证在线检测系统与铣削工装互不干扰。通过数字处理和集成技术,实现道岔钢轨断面尺寸的自动化检测和精细化管理。     

城市轨道交通钢轨电位异常问题研究

针对国内某地铁线路出现的车辆段和正线钢轨电位限制器（OVPD）频繁动作的问题，搭建了综合考虑正线和段场的回流系统仿真模型，研究正线和段场钢轨电位的传播机理。在某停车场及邻近3个正线车站进行了同步试验，通过对单向导通装置电压、电流以及钢轨电位的测试结果进行分析，利用供电仿真模型还原了该线路正常运营期间单向导通装置对停车场和正线钢轨电位的影响过程，得出结论：设置单向导通装置会恶化段场钢轨电位并导致OVPD动作；段场OVPD分合闸过程中会产生操作过电压，该过电压会通过单向导通装置传递至正线，进而导致正线车站Ⅰ段甚至Ⅱ段OVPD动作。     

基于车致振动响应的无缝线路温度力识别研究

无缝线路温度力过大会导致胀轨或断轨,现场需实时监测钢轨温度力。以钢轨在温度力作用下受到的车致振动加速度为研究对象,提出一种利用多元回归算法拟合温度力特征指标反向识别钢轨温度力的新方法。通过对温度力作用下车致钢轨振动加速度进行希尔伯特黄变换,提取钢轨加速度的HHT灰度时频直方图方差和边际谱在1 300～1 500 Hz内的瞬时幅值变化率作为温度力特征指标,将2指标分别输入到回归算法和灰色算法中,对比钢轨温度力识别误差。结果表明,钢轨所受温度力越大,识别结果的相对误差越小;利用多元回归算法识别温度力的平均识别误差可达到3.24%,相比于灰色预测模型降低了3.54%,为现场实时监测钢轨温度力提供借鉴。     

音频无绝缘数字轨道电路在城市轨道交通中的应用

数字轨道电路相对于传统的轨道电路来说，不仅具有无绝缘、钢轨接头少、列车运行安全性高等优点外，还可以起到传输信息的作用，本文从音频绝缘数字轨道电路的功能和结构着手，阐述了这种新型的轨道电路的基本工作原理，并对几种常见的音频无绝缘数字轨道电路进行了比较。     

有轨电车小半径曲线连续钢梁桥上无缝线路布置及其伸缩工况

为研究有轨电车小半径曲线连续钢梁桥上铺设无缝线路，利用有限元法建立轨道-桥梁曲线线型相互作用模型，分别对有缝线路布置、不设钢轨伸缩调节器无缝线路布置、设钢轨伸缩调节器无缝线路布置进行了降温伸缩工况计算。研究结果表明：有缝线路轨缝在大跨度桥梁梁端较难协调桥梁伸缩位移，轨缝存在夏季顶死、冬季拉大的病害；不设钢轨伸缩调节器的无缝线路导致曲线连续梁桥墩承受较大的钢轨温度力径向分力，曲线与直线线型衔接处存在轨向不平顺；设钢轨伸缩调节器的无缝线路通过钢轨伸缩调节器释放了钢轨温度力，桥墩承受的钢轨温度力径向分力较小。考虑到梁轨的纵向和横向耦合作用，采用曲线线型建立计算模型较为符合实际工况。     

桥上无缝道岔与桥梁布置有限元分析

桥上无缝道岔设计同时涉及桥梁—钢轨相互作用力及道岔基本轨—尖轨相互作用力两方面问题。对典型桥上咽喉区普通桥上无缝线路及桥上无缝道岔群进行了对比检算,检算结果表明,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。无缝道岔布置于连续梁上时,其钢轨伸缩附加力较区间桥上无缝线路增幅要大,尤其在咽喉区多联连续梁且两组道岔对向布置情况最为不利,如道岔对向布置情况不可避免,此时应在两连续梁间插入简支梁,道岔距梁缝应保持一定距离,以尽量减少连续梁温度跨度与道岔限位装置钢轨附加力叠加效应。     

城市轨道交通钢轨电位和新型回流装置研究

以成都地铁为例,基于钢轨绝缘节的老化和单向导通装置频繁导通问题,将车辆段及停车场等效为小电阻接地支路进行仿真。仿真结果表明,小电阻接地支路可使正线钢轨电位最大提升27.2 V,威胁了正线的安全运营。据此提出一种应用于车辆段与停车场的新型钢轨回流装置,并介绍其控制方法。该新型钢轨回流装置具有辅助列车安全通过绝缘节遏制车辆段与停车场内杂散电流、评估钢轨绝缘节绝缘性能和测量出入段线钢轨过渡电阻的功能。     

基于有限元的车轮纯滑动时钢轨三维热弹性分析

运用有限元软件ABAQUS,建立车轮纯滑动时钢轨三维热弹性的有限元模型。分析钢轨的温度场及应力场分布,以及不同轴重、不同摩擦系数和不同车轮滑动速度等工况情况对结果的影响。分析表明:钢轨表面温度场呈现细长的条带状,钢轨表面温度变化是一个快速升温,缓慢降温的过程,温度最高区分布在钢轨表面;钢轨应力最大处不在钢轨表面,应力变化图中有两个峰值;钢轨的最大温度和应力都随着轴重、摩擦系数和滑动速度的增加而增加。     

钢轨全断面有效温度的测量及数据分析

论述了自行研制的钢轨全断面有效温度测试仪的原理及结构。提出了钢轨全断面有效概念，并给出了数学模型。对实验数据进行了数理统计，从而得出了钢轨一断面温度的分布曲线，并分析了有效温度与平均温度、环境温度与有效温度、轨顶温度与轨底温度的相关关系。