浅析高速铁路钢轨隐伤形成机理及维护策略

高速铁路作为现代化交通工具,本身具有线路顺、速度快、安全性高等多种优势,在运行中对钢轨造成的垂直磨耗相对较低。但不可否认的是,由于车辆运行的同时,钢轨和轮对会相互作用,所以容易导致钢轨产生滚动接触性疲劳损伤,并且这种损伤具有隐蔽性特点,寻常探伤技术难以识别,如果不及时处理,会直接影响行车安全性。因此,本文将结合工作经验,分析高速铁路钢轨隐伤的特点和形成机理,并提出几点行之有效的维护策略,旨在为高速铁路安全投入使用奠定基础。

基于载荷因子和牵引系数的钢轨踏面隐伤形成机理及预测研究

基于安定曲线，确定载荷因子和牵引系数是钢轨踏面隐伤形成的重要影响因素。采用有限元分析软件ABAQUS建立钢轨的有限元模型，并以广深线车辆-轨道耦合动力学计算得到的轮轨接触力及接触斑为该模型的输入，对钢轨踏面特别是轮轨接触部位及其附近区域的应力场进行仿真。结果表明：V型裂纹在轨头内部的扩展使得裂纹所在区域在轮轨力的作用下产生凹陷，形成钢轨踏面隐伤；载荷因子为2～3、牵引系数≥0．36是钢轨踏面形成隐伤的线路工况条件。应用该条件对我国典型线路是否可能产生钢轨踏面隐伤进行预测，广深线、浙赣线满足钢轨踏面葫生隐伤的条件，而大秦线则不可能产生隐伤，这与实测结果一致，表明基于载荷因子和牵引系数的钢轨踏面隐伤预测方法是可行的。

高速铁路钢轨隐伤的特性及现场检查监测方法

由于高速铁路具有列车运行速度快、轴重轻、线路平顺性好等特点,其引起的钢轨垂直磨耗和水平磨耗均较小,因而钢轨与轮对相互作用产生的钢轨滚动接触疲劳伤损成为目前高速铁路钢轨主要的伤损形式,突出表现为隐伤,且目前的探伤手段很难发现,严重威胁行车安全。本文以京沪高速铁路蚌埠工务段管内钢轨伤损为例,总结分析了近年来隐伤发展规律。现场通过人工目视法结合小型测厚仪检查光带异常的方法来弥补大型探伤车与人工探伤仪器对钢轨隐伤存在探伤盲区的不足。本文总结的经验可为高速铁路钢轨静态检查和钢轨防断措施提供参考。

重载铁路钢轨隐伤病害处振动特性分析

钢轨隐伤病害在重载铁路中大量存在,病害发展后期会导致病害位置整个轨道-路基动态响应增大,严重影响轨道-路基正常服役状态。为研究重载铁路典型隐伤病害产生后对整个轨道-路基的时频域影响特征,开展了现场静态测试与病害原因分析,以及分别进行了病害断面和正常断面的动态行车测试对比试验,得出了病害断面的时频域及振动传递特征。结果表明:病害断面钢轨轨头存在局部低塌、剥离掉块及多裂纹病害,轨头表面会存在明显的裂纹扩展区,其呈Y型扩展并有贯通整个轨头的趋势。病害断面轨道-路基振动明显较正常断面大,其中钢轨、轨枕、道床及路基振动大小均值分别是正常断面的26倍、23倍、13倍及5倍;病害断面轨道-路基频谱峰值存在转向架和邻轴距为基频10 Hz左右的周期性调制频率;病害断面轨枕下道砟粉化严重导致振动能量在2000 Hz附近几乎无衰减,而正常断面在2000 Hz附近由上至下各层之间振动能量依次减小;车速增大对病害断面钢轨振动冲击影响最强烈,对其下部轨枕及路基影响在45~75 km/h内逐渐减弱。

我国高速铁路钢轨隐伤形成机理及维护策略

针对我国高速铁路出现的钢轨隐伤伤损,采用现场观测与实验室试验相结合的方法,研究这种钢轨隐伤形成的机理,分析高速铁路钢轨初期、中期及后期隐伤的外观特征、裂纹形貌及微观组织特征;通过分析擦伤白层诱发隐伤和延性耗竭诱发隐伤2种伤损诱发机理,探讨应对隐伤的维护策略。结果表明:初期隐伤以V型裂纹为主,中期隐伤呈现黑斑和低塌,而后期隐伤则发展为剥离掉块或内部核伤;高速铁路钢轨由擦伤白层诱发的隐伤伤损多集中在站区和长大坡道,隐伤裂纹附近存在较浅的白层组织,厚度小于0.2 mm;由延性耗竭诱发的隐伤伤损多集中在站内和道岔区,隐伤裂纹附近未发现白层组织,轨面较大的切应力(加速区与制动区)或轨面不平顺(如周期性硌伤)均可能诱发此类隐伤。为此,应加强隐伤频发线路(站内、道岔区及长大坡道)轨顶面硬度、平直度及白层马氏体检测。

客运专线钢轨踏面掉块原因分析

某客运专线钢轨在上道使用近10年后,多处钢轨踏面部位出现局部裂纹及掉块伤损。对钢轨的伤损特征、伤损宏观微观形貌、金相组织进行了检测分析,并对钢轨进行了化学成分分析和力学性能评价。结果表明:钢轨的伤损类型属于轨头踏面斜线状剥离裂纹伤损(又称踏面隐伤),为钢轨滚动接触疲劳中的主要伤损形式之一。裂纹起源于轨头表面,初始时沿金属形变流线方向以一定角度向深处扩展,扩展到约5 mm深度时,裂纹转向水平扩展,后续形成掉块,严重时也可能继续斜向扩展形成横向疲劳断裂。科学合理地进行钢轨预防性打磨和矫正性打磨,可以防止或减缓此类伤损的形成和发展。

我与《盛夏的果实》

一开始并不喜欢这个女子。过于瘦削的身形,太过肆无忌惮的眼神,狂放热情的作风总在看似冷漠的表面下蠢蠢欲动。 直到有一天,行走在陌生城市的大街小巷。那无所谓却又隐隐伤痛的声音充塞着盛夏的每个街头,我在极度的疲累下紧紧抓住身边朋友的手。

An Improved Ductile Fracture Criterion for Fine-blanking Process

In order to accurately simulate the fine-blanking process, a suitable ductile fracture is significant.So an evaluation strategy based on experimental and corresponding simulation results of tensile, compression, torsion and fine-blanking test is designed to evaluate five typical ductile fracture criteria, which are widely-used in metal forming process.The stress triaxiality and ductile damage of each test specimen are analyzed.The results show that none of these five criteria is sufficient for all tests.Furthermore, an improved fracture criterion based on Rice and Tracey model, taking the influence of both volume change and shape change of voids into account, is proposed.The characterization of this model for fine-blanking process is easily done by the tensile test and the prediction result shows good.