重载铁路曲线上钢轨磨耗和剥离原因及整治措施

朔黄铁路自开行重载列车以来,部分平纵断面复杂的路段尤其是曲线地段,钢轨伤损情况日趋严重,集中表现为侧面磨耗、剥离掉块、轨头压宽及波纹磨耗等。通过对曲线地段钢轨病害的现场调查与观测,从轮轨接触应力与钢轨轨底坡的变化、钢轨磨耗的机理及现有养护维修方法存在的问题等方面对曲线地段钢轨磨耗和剥离掉块的原因进行了分析,并结合朔黄铁路设备实际情况,提出了朔黄铁路钢轨磨耗和剥离整治措施。     

重载快速区段线钢轨交替不均匀侧磨及其防治对策

随着开行５０００ｔ重载列车和旅客列车提速，在京沪线重载快速区段上出现了大量的直线钢轨交替不均匀侧面磨耗，使直线轨产产顺性指标恶化，     

无缝线路断轨故障处理方法及其预防措施

无缝线路受自然界气温变化影响会热胀冷缩,在钢轨内部形成巨大的温度应力,加上重载列车对钢轨冲击碾压等其他外部环境因素,无缝线路断轨故障时有发生。断轨后,要通过焊复处理来恢复无缝线路的技术状态和锁定轨温。采取有效措施防止断轨事故发生或降低断轨率已成为铁路工务系统技术研究的重要方面。     

换轨一体化施工安全道的安全性研究

长轨列车组在通过施工安全道曲线段时,所载长轨对列车有较大的横向挤压,直接影响列车、轨道及扣件的安全性。采用有限元软件Abaqus模拟计算了500 m长轨列车通过曲线段时长轨与每节运载车的相互作用力,建立了单节运载车、钢轨、扣件、轨枕相互作用的有限元模型,计算出三组不同扣件约束方式下的受力状态。研究结果表明:长轨车组低速通过半径为300 m的曲线轨道时,列车组第二节车受到的作用力最大;现有的"松8留1"扣件约束方式是安全的;扣件挡板与钢轨轨道接触处有危险的应力集中。     

提速线路轨温对轨道横向位移影响实测分析

通过对某条提速线路曲线段的轨温及横向位移进行现场测试,分析了曲线段轨道结构在轨温变化时对轨排横向位移变化的影响.分析结果表明:在轨温较低的情况下,列车荷载激扰等随机因素是轨排横向位移的主因;在轨温较高时,轨排横向位移的主因则是轨道温度力.曲线段轨排横向位移的波形差异性较大,在日常工务养护中应以缓圆点附近的曲线作为养护重点.     

重载铁路钢轨磨耗演变过程的数值模拟

建立重载铁路钢轨磨耗演变的数值仿真模型。基于UM软件建立货车-轨道耦合动力模型,对减振楔块、心盘等细部构件精细建模,采用多点-面接触模型模拟部件间各种接触摩擦,并充分考虑部件间隙。基于Hertz理论及FASTSIM算法进行轮轨接触计算;基于Specht材料磨损模型进行钢轨磨耗计算,根据磨损程度采用不同磨耗系数。针对各种车型和通过速度,开展多工况计算并设置权重因子,模拟线路实际行车条件。为提高数值计算稳定性,基于累积磨耗深度更新钢轨型面;基于磨耗演变模型研究重载铁路不同地段钢轨磨耗的发展规律。结果表明:曲线地段钢轨磨耗比直线地段严重;曲线外轨侧磨明显,内轨磨耗相对较轻,主要分布在轨头中部,外轨磨耗大于内轨;圆曲线地段外轨磨耗强于缓和曲线地段,而内轨磨耗弱于缓和曲线地段;直线地段左右钢轨磨耗相差不大,均主要分布在轨头中部。     

40t轴重68kg/m钢轨18号道岔设计

提出了适用于40 t轴重铁路18号道岔的设计原则与技术指标。新型重载铁路道岔采用68 kg/m钢轨制造,道岔全长69 m,前长31 729 mm,后长37 971 mm。平面线型采用相离量24 mm、半径1 100 m的单圆曲线,仿真分析显示该线型动力学性能良好,曲线尖轨具有较好的耐磨性能;尖轨采用60AT1钢轨制造,曲线尖轨为"直曲组合型",直线段长度7 276 mm,直曲尖轨采用刨切基本轨加厚尖轨技术。辙叉采用可动心轨辙叉,翼轨采用TY钢轨、心轨采用60AT1钢轨制造,直向不设护轨,侧向增设一段护轨,用于保护叉跟尖轨的薄弱断面;尖轨、长心轨、翼轨通过锻压与68 kg/m钢轨顺接。     

桥隧过渡段轨温与钢轨纵向位移的映射关系

研究目的:桥隧过渡段处钢轨在梯度温度力作用下将发生纵向爬行,影响无缝线路稳定性。本文以轨温过渡区钢轨为研究对象,建立钢轨位移微分方程,推导轨温分布与钢轨纵向位移的映射关系,从而揭示影响无砟轨道钢轨爬行的规律。研究结论:(1)考虑扣件阻力非线性的钢轨纵向位移量和变形范围均远大于线性阻力模型;对钢轨最大位移量而言,轨温非线性分布相较于线性分布高出5.3%～38.6%,建议同时考虑轨温和纵向阻力非线性以准确获得过渡段钢轨爬行位移;(2)轨温差一定时,随着最大温度力梯度倍数k从1.5变化至3.5,轨温过渡区长度为10 m时,钢轨最大纵向位移增加了7%,而过渡区长度为40 m和50 m时分别增加了26.7%和32.8%,因此对于轨温差大、轨温过渡区长的过渡段,更应关注轨温非线性分布;(3)扣件极限阻力增大将使钢轨爬行量显著降低,但影响程度有限,极限阻力从6.5 kN/(m·轨)增加至12 kN/(m·轨),钢轨位移量下降40.8%～49.2%,而从24 kN/(m·轨)增加至30 kN/(m·轨),仅下降12.8%～24.4%;(4)推导的解析表达式能够准确描述各参数与钢轨纵向位移的映射关系,对于进一步研究过渡段钢轨受力特性以及改善无缝线路稳定性具有参考价值。     

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.     

30t轴重重载铁路钢轨轨型和材质对比试验

在某重载铁路铺设不同轨型、不同廓形、不同材质计8种组合的钢轨,通过实测和仿真,从轮轨接触几何关系、轨道结构动力学、货车动力学性能和钢轨使用性能等方面进行对比试验,对钢轨的廓形、轨型、材质进行分析和比选,提出30t轴重重载铁路的用轨策略。结果表明:与标准型面LM车轮接触时,60钢轨的轮轨接触光带偏向于轨距角一侧,60N和75N钢轨的则移向踏面中心部位,且轮轨接触应力显著降低;与实测廓形60,60N和75N钢轨接触时,车轮的等效锥度分别为与标准廓形75N钢轨接触的1.35~1.5,0.77~0.86和0.94~1倍;在8 000和12 000t载重条件下,60N和75N钢轨对轨道结构动力学指标的影响基本相当,60钢轨最大;3种廓形钢轨对货车动力学指标的影响不显著。建议在30t轴重重载铁路上,选用轨型为75kg·m~(-1)、廓形为75N的钢轨,在直线线路上铺设980 MPa级及以上、曲线线路上铺设1 300 MPa级及以上强度等级的钢轨,在小半径曲线且伤损形式以滚动接触疲劳为主的线路上可推广使用贝氏体钢轨。     

浅谈和谐机车及重载列车对小半径曲线的破坏及对策

随着列车提速和重载列车的开行,大轴重大功率的和谐机车大范围运用,山区小半径曲线钢轨磨耗伤损的病害日益凸显,轨道结构强度经受严峻的考验,工务维修工作量成倍增加。分析了轮轨参数,轨头侧面磨耗的变化规律,重点分析了轨道不平顺对钢轨不均匀侧磨的影响,通过拟合得到了钢轨侧磨量与运量的关系曲线,并总结了曲线上股钢轨侧面磨耗的特征和发生、发展规律。     

淬火长轨运输防翻衣装置的研制与应用

运输淬火长轨的列车在运输途中通过小号码道岔或进入小半径曲线时,钢轨会发生横向位移、互相撞击、钢轨翻倒滚压等,轻者造成钢轨变形,列车偏载;重者使钢轨向曲线内侧翻倒,严重影响行车安全,须研制淬火长轨在运输中的防翻装置.分析淬火长轨在运输途中位移和翻倒原因,设计了防翻装置,取得了较好的效果.     

钢轨铣磨车非对称成型铣削方法研究

基于对称标准廓形设计的钢轨铣磨车无法满足特殊应用需求,针对曲线路段内、外轨廓形及伤损分布的非对称性,提出轨道曲线路段钢轨的非对称铣削方法,提高列车曲线路段的通过能力。基于非对称铣磨原理和最小二乘法,对非对称目标廓形进行等间距多段直线拟合,得到钢轨铣磨车非对称成型组合切削刃的空间布局;介绍非对称成型铣削所用可转位成型刀粒和大直径铣盘的设计方法,解决曲线路段钢轨非对称铣磨难题,扩大了钢轨铣磨车适用范围。     

重载铁路曲线几何参数对钢轨磨耗影响的研究

重载线路小半径曲线外股钢轨侧磨速率明显加快.采用仿真计算结合现场测试,分析我国重载铁路轨道几何参数(超高和轨底坡)对曲线钢轨磨耗速率的影响规律.采用多体动力学软件 NUCARS 建立我国重载货车—轨道模型,改变超高和轨底坡两项轨道几何参数,采用数值积分方法仿真计算车辆通过曲线的性能.分析结果表明,设置合理的曲线欠超高和非对称的轨底坡可改善车辆通过曲线时的轮轨接触状态,降低了轮对冲角、外轨横向力和磨耗指数,从而在一定程度上减小钢轨磨耗速率.现场试验段长期观测的数据表明,两种措施对改善小半径曲线钢轨侧磨起到积极的作用.     

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。     

护轨对桥上无缝线路稳定性的影响

运用ANSYS软件,建立铺设护轨的桥上无缝线路有限元模型,研究护轨中集聚不同温度力对桥上无缝线路稳定性的影响。结果表明:对于采用50kg·m-1钢轨铺设护轨半径大于1 200m和采用60kg·m-1钢轨铺设护轨半径大于800m的曲线线路,当护轨中集聚小于20℃的温度力时,铺设护轨可提高桥上无缝线路的稳定性,而对于采用50kg·m-1钢轨铺设护轨半径小于1 200m和采用60kg·m-1钢轨铺设护轨半径小于800m的曲线线路,当护轨中集聚大于20℃的温度力时,铺设护轨则会不同程度地降低桥上曲线无缝线路的稳定性,且半径越小,线路稳定性的降低越明显;对于桥上直线无缝线路,采用50或60kg·m-1钢轨铺设护轨后,当护轨中集聚小于30℃的温度力时,桥上无缝线路稳定性均可得到提高,且护轨温度力越小其稳定性提高程度越高。通过减小护轨中的温度力,可减少伸缩调节器的使用,提高桥上无缝线路铺设的温度跨度。     

曲线上钢轨横向位移影响因素分析

为研究曲线上钢轨横向位移的影响因素,建立了包括钢轨、轨下垫层、扣件的有限元模型,分析了在有、无列车荷载的作用下钢轨的横向位移随曲线半径、升温幅值的变化规律,及钢轨在受温度力这种分布力作用时扣件参数对钢轨横向位移的影响。结果表明在升温幅值较大的小半径曲线上,温度力会使钢轨产生较大的横向位移;扣件对钢轨横向位移的影响与钢轨所受的荷载有关,适当增加弹条的扣压刚度可减少温度力引起的钢轨横向位移。     

高速铁路桥隧过渡段钢轨温度和纵向变形试验

研究目的:为得到高速铁路过渡段处钢轨温度沿纵向分布规律以及钢轨纵向位移变化特征,以合福高铁某桥隧过渡段为研究对象,对钢轨温度和纵向变形进行连续监测,以期为过渡段处无缝线路的稳定性研究提供参考。研究结论:(1)隧道洞口20 m范围内将形成轨温过渡段,局部最大温度梯度可达6.9℃/m,远大于温度梯度按线性分布计算所得的1.55℃/m;(2)过渡段处钢轨随着日温差的变化,其纵向位移变化显著,最大日轨温差为34.9℃,最大日变化量为1.6 mm;(3)过渡段处钢轨纵向位移呈现由桥梁向着隧道方向线性累积增加的趋势,最大累积变形量为2 mm;通车后累积变形速率为0.016 9 mm/d,大于通车前的0.014 7 mm/d;(4)基于最小二乘法建立了轨温过渡段钢轨温度沿线分布模式,以及钢轨日温差与钢轨纵向位移日变化量预估模型,得出:拟合精度较高,回归模型可靠;(5)本研究结论可为高速铁路无砟轨道桥隧过渡段钢轨温度力和纵向爬行提供研究基础。     

道旁固定式轨侧固体润滑技术研究与设计

针对侯月线准重载铁路曲线磨损,研究设计道旁固定式轨侧固体润滑装置,采用列车车轮携带涂抹方式,实现了固体润滑剂对曲线上股钢轨、道岔曲尖轨的自动涂覆,为重载运输线路钢轨的减磨维护工作提供了有效地技术手段。     

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。