35～40 t轴重重载铁路有砟轨道结构方案及试验研究

基于国外重载铁路现状,并结合前期研究成果,提出了35~40t轴重重载铁路有砟轨道结构方案。在高速铁路轨道技术国家重点实验室铺设了有砟轨道实尺模型,通过轨道结构刚度试验、荷载垂向传递试验获得了35~40t轴重有砟轨道的轨道刚度、枕上支点压力、枕下0.55m和0.95m位置基床压应力;通过钢轨倾翻试验得知轨道结构在垂向荷载400 kN、横向荷载165 kN同时作用下,重载扣件安全可靠,轨道结构稳定,验证了该轨道结构具有良好的防钢轨倾翻性能;通过轨枕荷载弯矩试验验证了重载轨枕在垂向荷载单独作用、垂向和横向荷载耦合作用等不同的荷载组合工况下,轨下截面弯矩以及枕中截面弯矩均有一定的安全余量,轨枕强度能够满足35~40t轴重铁路的承载要求。

35~40 t轴重重载铁路钢轨验证试验及适应性研究

为研究35~40 t轴重钢轨和焊接接头的适应性,在美国交通技术中心加速测试试验线开展此轴重条件下实车验证试验,分析钢轨伤损变化规律。结果表明:68 kg·m^(-1) U78CrVH钢轨在通过总质量为254 Mt时曲线上股侧磨速率为0.0054 mm·Mt^(-1),在近200 Mt时出现1处轨头纵横裂型核伤,与钢质洁净度和轮轨关系相关,在科学养修条件下,U78CrVH钢轨适应35~40 t轴重铁路;由于闪光焊接接头硬度高于母材硬度,接头磨耗不显著,其出现疲劳伤损的主要原因是焊筋尖缺口处存在大的应力集中,综合考虑磨耗和疲劳伤损,闪光焊接接头适应35~40 t轴重铁路;铝热焊接接头出现明显的马鞍形磨耗和低塌,磨耗最大值为0.62 mm,其出现疲劳伤损的最小通过总质量为46 Mt,因初始硬度偏低,易产生磨耗和低塌,且为铸态组织,不适应35~40 t轴重铁路。为此,通过提高钢质洁净度、减少铝热焊接接头数量以及研究更适合的焊接方式,可提高大轴重条件下钢轨和焊接接头的服役寿命。

35~40 t轴重轨道结构关键参数优化

为适应国际重载铁路的建设和运营需求,以中国铁道科学研究院集团有限公司提出的35~40 t轴重重载铁路有砟轨道结构方案为基础,结合几内亚西芒杜铁路的运营条件及设计参数,参考国内外规范要求,探讨优化方案。经计算分析,在轨枕间距、道床断面参数方面进行了一定的优化。轨枕间距由600 mm优化为625 mm;道床厚度由350 mm优化为300 mm;砟肩宽度由400~500 mm优化为300~400 mm;边坡坡率由1∶1.75优化为1∶1.50。优化后的方案轨枕、道砟使用量均有一定程度减少,在保证铁路运输安全的前提下可节约铁路建设成本,减轻投资压力。

40CrNiMo钢35t多边形铸锭凝固过程的数值模拟

运用三维铸造软件Procast建立了40CrNiMo合金钢（/%：0.37-0.44C,0.17-0.34Si,0.50-0.80Mn,≤0.035P,≤0.035S,0.60-0.90Cr,1.25-1.65 Ni,0.15-0.25Mo）35 t多边形铸锭凝固过程的数学模型,模拟铸锭的浇注（1 313 s）、充型凝固（73 942 s）过程铸锭的温度场和钢的凝固收缩率。结果表明,模拟计算得出铸锭完全凝固时间20.5 h与现场测量的凝固时间22 h基本一致;钢的凝固收缩率≤2.5%,铸锭无二次缩孔,疏松轻微。