爆炸硬化高锰钢组合辙叉水平裂纹伤损分析

爆炸硬化高锰钢组合辙叉是近几年针对重载铁路使用条件开发的一种新型固定型辙叉产品,在批量上道使用后,水平裂纹伤损发生频次逐渐增加,引起广泛的关注。对水平裂纹伤损产生的原因进行分析,并提出多项改进措施。通过改进措施的实施,在朔黄线取得了较好的改进效果。实际结果表明,通过不断改进工艺、提高质量、加强维护,爆炸硬化高锰钢组合辙叉能够实现通过总重3亿t以上的目标。     

重载铁路道岔关键技术研究与应用

我国重载铁路道岔核心部件伤损频繁且发展迅速,威胁行车安全并影响运输效率,导致运维成本高昂。研发重载铁路系列道岔的过程中,首次提出增大道岔导曲线相离值、"直曲组合型"曲线尖轨、刨切基本轨加厚尖轨、优化辙叉结构、加宽辙叉心轨、采用岔枕带预埋铁座的弹条分开式扣件系统等多项优化措施。通过在大秦铁路、朔黄铁路和浩吉铁路等项目的试用及推广实践证明,重载铁路道岔整体强度较高,可有效降低养护维修工作量,能够达到直尖轨通过总重4亿t、曲尖轨1亿t、固定型辙叉3亿t、可动心轨辙叉7亿t的预期目标。     

基于Archard磨耗模型的合金钢心轨组合辙叉道岔钢轨磨耗研究

基于Archard磨耗模型并结合有限元静动力分析方法,对重载铁路合金钢心轨组合辙叉道岔岔区钢轨垂直磨耗特性进行了研究,给出了一种研究钢轨磨耗的新方法。研究结果表明:受不同断面轮轨接触特性及轮轨力差异的影响,岔区各断面轮轨接触斑内磨耗量的大小及分布存在差异;辙叉轮载过渡区翼轨磨耗严重的机理是轮轨法向接触应力大于翼轨材料硬度的0.8倍导致了磨耗系数的突变,建议将此区域翼轨镶嵌合金钢材料或采用深度爆炸硬化技术处理;轮轨接触应力随行车速度的增加有所增加,随列车轴重的增加而大幅增加,建议有条件的情况下降低C80,C70列车的侧向过岔速度,以减缓道岔的磨耗速率。     

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。     

30t轴重重载道岔合金钢组合辙叉应力分析

基于有限元法建立弹性基底约束条件下30 t轴重重载道岔合金钢组合辙叉结构的轮轨接触耦合计算模型,对重载铁路道岔中典型的12号和18号合金钢组合辙叉,分别取3个特征位置进行钢轨应力和轮轨接触应力计算分析。结果表明:模型中辙叉受力与实际情况一致;2种辙叉计算结果一致;翼轨、心轨上的应力最大值分别发生在咽喉区、心轨顶宽20 mm处;考虑到顶宽20 mm处心轨的钢轨应力超出合金钢强度极限,建议对该处进行适当加强,并调整翼轨与心轨相对位置以减小心轨承载比例;由于心轨顶宽不足,轮轨接触面积过小导致顶宽20 mm处心轨承担过大的接触应力。     

合金钢组合辙叉合理受力优化方案研究

以60 kg/m钢轨12号单开道岔合金钢组合辙叉为研究对象,建立合金钢组合辙叉强度计算模型与间隔铁用螺栓的强度检算模型、岔心强度检算与间隔铁用螺栓的强度检算工况、边界条件,采用有限单元法分析不同数量的间隔铁和不同道岔焊接形式下,合金钢组合辙叉的受力状况.通过对岔心计算和间隔铁用的螺栓计算结果进行分析,并与合金钢组合辙叉改进方案计算结果进行比较,提出间隔铁用的螺栓在温度变化下的剪切性能可通过改变间隔铁数量或道岔焊接形式改善.     

大秦线75kg/m钢轨18号道岔可动心轨辙叉改造方案研究

随着重载铁路运量的增大,道岔区可动心轨辙叉养护维修工作量增大、使用寿命缩短。为了适应重载铁路运输的需求,将原18号可动心轨道岔更换为拼装式固定型辙叉,辙叉采用全贝氏体钢轨加工,现场改造方案中道岔的转辙器和导曲线部分不作改动,道岔扣件系统不作改动,改造过程中护轨垫板、胶垫、弹条等能够利用的部件尽量使用,只将可动心轨辙叉更换为固定型辙叉,试铺8个多月,通过总重达到3.01亿t,说明该改造方案可行。     

新型重载道岔研制

重载道岔是重载铁路的关键设备,也是线路的薄弱环节,其尖轨、辙叉心轨的寿命是影响重载道岔寿命的决定因素。针对既有重载道岔调研情况,研究近年来我国重载道岔关键部件(尖轨、辙叉)的结构改进技术方案,并且结合上道试用验证。实际效果证明,改进后的方案能够适应我国重载铁路"大轴重、高密度和超大运量"的使用要求,且大大延长了主要部件的寿命,提高了重载铁路运能,减少了养护维修工作量。     

重载铁路75 kg/m钢轨12号单开道岔铸锻式高锰钢组合辙叉研制

设计速度160 km/h及以下铁路道岔大多采用固定型辙叉，固定型辙叉分为高锰钢辙叉、合金钢组合辙叉2大类。辙叉用高锰钢按成型工艺划分为铸造和锻造2种方式：铸造高锰钢可能存在缩孔、缩松、夹杂物等缺陷，辙叉使用寿命相对较短；锻造高锰钢通过锻压工艺弥合了缩松、缩孔等缺陷，其组织致密，能更好地发挥高锰钢材料韧性强的优良特性，辙叉使用寿命远超铸造高锰钢。锻造高锰钢辙叉使用效果良好，但造价过高，为了兼顾使用寿命与成本，从结构设计、焊接工艺等方面开展研究，以铸造高锰钢辙叉为基体，在心轨小断面上焊接锻造高锰钢材料，通过铸造和锻造的有机结合延长辙叉寿命，为相关应用提供参考。     

贝氏体钢组合辙叉心轨过早失效原因微观分析

对陇海铁路一车站过早失效的贝氏体钢组合辙叉心轨进行材料及力学性能试验,从微观角度对其过早失效的原因进行了分析。结果表明,贝氏体钢组织中存在大量不稳定的块状残余奥氏体和较多的带尖锐棱角的TiN及Ti类复合夹杂物,是辙叉心轨过早失效的主要原因。从辙叉钢组织角度,要控制贝氏体组织形态,尤其是消除块状残余奥氏体;从辙叉钢冶金质量角度,不仅要控制较大尺寸夹杂物的数量和尺寸,也要控制细小的夹杂物,尤其是TiN等带尖锐棱角的夹杂物。     

组合辙叉火焰淬火设备及工艺的研究

辙叉是轨道结构的重要组成部分 ,其质量直接影响行车安全。介绍组合辙叉火焰淬火原理、方法及所用设备 ,并通过试验选择正确合理的工艺参数 ,以提高火焰淬火质量。     

轴重25t重载辙叉使用寿命延长技术

固定型辙叉是我国重载铁路轨道结构中的常用形式,具有结构简单、性能可靠、造价低等特点,但此类型辙叉轮轨冲击耐受性能较差,钢轨表面接触疲劳伤损和磨耗发展迅速,辙叉寿命较短。理论分析表明将心轨加宽可以延长辙叉寿命。试制心轨加宽辙叉,并在现场试铺。观测结果表明:采用心轨加宽技术可保证轮对安全通过辙叉区;与既有辙叉结构相比,心轨加宽后辙叉寿命可延长一倍以上。因此,心轨加宽措施可有效延长重载辙叉寿命,具有推广价值。     

固定辙叉轮轨接触关系算法研究及软件开发

基于轮轨接触理论,考虑固定辙叉复杂的轨头廓形变化及轨距线不连续,提出能够准确计算固定辙叉轮轨接触参数的算法并编制相应计算软件。通过现场试验,对LM型踏面通过60 kg/m钢轨12号合金钢组合辙叉时的轮轨接触点位置(包括沿辙叉纵向和各关键断面)进行测量,并与软件计算结果对比分析;采用该算法分析60 kg/m钢轨12号提速道岔整铸辙叉翼轨加高这一优化设计对轮轨接触参数的影响。结果表明,沿辙叉走行方向和辙叉各关键断面,实测值与软件计算的轮轨接触点变化规律基本一致;对翼轨适当加高可以优化轮轨接触关系,降低辙叉竖向不平顺,验证了该算法的正确性和软件的可行性,便于准确、高效地对固定辙叉区轮轨关系进行优化设计。     

既有普速铁路合金钢辙叉优化研究

为解决既有普速铁路锻制合金钢心轨组合辙叉使用寿命短,养护维修量大,更换作业频繁等问题,针对现场辙叉翼轨磨耗过量、心轨伤损、胶垫压溃窜出、间隔铁螺栓断裂等典型病害,采用延长翼轨平直段范围至心轨理论尖端增加轨头实际承载面积、刨切翼轨轨头0～4 mm减小轨侧连接圆弧所占宽度、强化叉心结构及下部支承避免弹性垫板失效、调整间隔铁...     

城市轨道交通60 kg/m钢轨12号单开道岔设计研究

北京新机场线是时速160 km的城市轨道交通线路,相较于普通城市轨道交通线路,具有列车轴重大、速度高、通过地段复杂多样等特点,有必要对其道岔系统进行专门研究。研究的重点为道岔平面线型、结构构造、轨下基础及工电结合部等几个方面。研究结果:采用60AT2尖轨并设置轨底坡或轨顶坡,提高了列车经过岔区时的平稳性和旅客的乘座舒适度;采用镶嵌翼轨式合金钢组合辙叉提高了辙叉使用寿命,减小了养护维修量;采用不同刚度的板下弹性垫层,实现了城市轨道交通道岔岔区的刚度均匀化及整体低刚度化,有效降低了岔区的振动噪声。     

30t轴重12号重载道岔交叉渡线轮轨力学行为及安全性研究

30 t轴重重载道岔已在山西中南部通道正线上投入使用,但对配套重载交叉渡线的研究尚属空白。基于车辆-道岔耦合动力学,采用多体动力学分析软件SIMPACK建立30 t重载货车-12号交叉渡线动力仿真模型,分析重载列车过岔方式、过岔速度及轨底坡设计对行车安全性的影响,为30 t轴重重载铁路交叉渡线的设计提供合理建议。     

重载货车侧向通过固定辙叉的动力学响应

针对大秦(大同—秦皇岛)重载铁路高锰钢固定辙叉磨耗严重问题,建立车辆-道岔系统动力学模型,比较车轮不同磨耗程度下重载货车侧向通过固定辙叉时的车轮滚动圆半径、轮轨垂向力、轮轨横向和纵向蠕滑力、货车过叉平顺性等动力学响应,分析不同轮叉型面的匹配规律。结果表明:当车辆由翼轨向心轨过渡时,标准车轮与磨耗初期车轮滚动圆半径突变值在4.3～6.5 mm,磨耗中后期车轮滚动圆半径突变值降低50%,减小了对辙叉的磨损,同时磨耗中后期车轮的轮轨垂向力较标准型车轮减小近1/2,降低了对心轨的垂向冲击;标准车轮与磨耗初期车轮对标准辙叉磨损较大,磨耗中后期车轮通过辙叉时各动力学性能指标均较理想,有利于改善轮叉间的相互作用。     

朔黄铁路75kg/m钢轨12号嵌入式组合高锰钢辙叉设计

朔黄铁路是我国"西煤东运"第二条大通道的重要组成部分,随着扩能改造工程的完成,铁路运输能力提升至3.5亿t,既有线路中的辙叉已不能满足运输发展的需求。为此研发设计了75 kg/m钢轨12号嵌入式组合高锰钢辙叉,并进行上道验证。嵌入式组合高锰钢辙叉结构紧凑,质量稳定可靠,与既有固定型高锰钢整铸辙叉可互换使用。运营实践证明,该固定型辙叉使用状态良好,心轨、翼轨磨耗均匀,寿命显著提高,且养护维修工作量小,满足了重载铁路运输的需要,市场前景非常广阔。     

客货混跑线路重载运输条件下道岔设备病害分析及整改对策

分析大包铁路客贷混跑线路重载运输条件下的道岔设备病害表现形式,对主要病害进行统计和分析。对可动心轨道岔和固定辙叉道岔进行动态测试,分析测试结果。结合当前的维修与养护工作,提出道岔设备整改对策和大包铁路道岔结构设置标准建议。     

重载铁路混凝土岔枕预埋铁座定位装置的研制

参考国内现有的预埋铁座在模型中的各种安装工艺特点,结合预应力混凝土轨枕生产中预埋铁座的安装和生产工艺,研制重载道岔用混凝土岔枕预埋铁座定位装置,重点研究预埋铁座在模型中的精确定位、制作工艺以及生产中的安装工艺。通过重载铁路混凝土岔枕预埋铁座定位装置的成功研制,克服了重载铁路混凝土岔枕预制的重难点工艺,一次性成功预制了重载铁路混凝土岔枕,保证了"山西中南部铁路通道300 kN轴重重载道岔技术研究"科研课题的顺利进行和后续岔枕的批量生产。