市域铁路地下停车场50 kg/m钢轨9号道岔设计与研发

市域铁路地下停车场无砟道床采用50 kg/m钢轨9号道岔,但目前没有成熟产品,需要研制可用于无砟道床的50 kg/m钢轨9号道岔。首先,通过调研总结国铁、城市轨道交通道岔技术研究成果,确定需研制道岔的设计原则;其次,开展道岔平面线形设计、关键参数检算、尖轨扳动力检算、转辙器结构设计、辙叉结构设计,并通过试制、试铺进行验证。研究表明,(1)采用相离半切线型弹性可弯尖轨技术、刨切基本轨加厚尖轨技术,尖轨设1个牵引点及1个可调连杆,可有效减小电务及工务的养护维修工作量。(2)转辙器跟端传力机构采用限位器结构、辙叉加长设计,可满足铺设无缝线路的条件;转辙器设置辊轮滑床板,滑床板采用弹性夹扣压结构,可降低尖轨扳动力并确保扣压稳定;间隔设置防跳限位装置,可确保尖轨稳定。(3)采用分开式可调扣件,具备良好的调轨距、调高功能;采用桁架式混凝土岔枕,岔枕与道床连接稳固;岔枕应预留施工定位孔,以便于施工。

68kg/m钢轨的试验与评价

针对国外重载铁路广泛使用68kg/m钢轨的情况,同时为满足我国发展重载铁路的需要,本文对68kg/m钢轨及其配套技术进行试验研究。按照北美标准,由国内钢厂轧制生产出热轧钢轨(抗拉强度为1 080 MPa)、在线热处理后抗拉强度为1 265MPa的68kg/m钢轨,通过厂内闪光焊、现场气压焊方法焊接成无缝线路,在京包上行线铺设15km试验段,其中半径1 200m以下曲线区段铺设在线热处理钢轨,其他区段铺设热轧钢轨,5年累计通过总重881 Mt·km/km,得到结论如下:在曲线区段,68kg/m在线热处理钢轨至下道时总的平均磨耗速率约为0.03mm/Mt,比60kg/m U75V热处理钢轨的耐磨性提高1倍以上;直线上累计通过总重881 Mt·km/km后,68kg/m热轧钢轨垂直磨耗约为2mm;累计通过总重881 Mt·km/km后,钢轨的重伤率为0.46处/km,远低于相同条件下60kg/m钢轨的重伤率;使用68kg/m钢轨的维修养护工作量比使用60kg/m钢轨减少约一半。综上,无论从技术性、配套性还是经济性上考虑,在我国铁路推广使用68kg/m钢轨是可行的。

我国重载铁路用68kg/m钢轨试验研究

研究目的:目前我国主要的几条重载铁路铺设使用了当今世界上断面最大的75 kg/m钢轨,国外重载铁路发达的国家则大量使用美国铁路保养协会钢轨技术条件(AREMA-2004)中规定的136RE(68 kg/m)断面的钢轨,且较为成熟。因此开展68 kg/m钢轨的试验研究,可为我国重载铁路钢轨的铺用提供更多的选择,对发展我国重载铁路运输具有重要的意义。研究结论:热轧钢轨室温抗拉强度为1 080 MPa,轨顶面硬度达到300 HB;成品钢轨中的氢含量为0.5×10-4%,氧含量为12.3×10-4%;轨头踏面及轨角处的显微组织为片状珠光体及少量铁素体;轨底最大残余拉应力为200.2 MPa;-20℃断裂韧性KIC为32.5MPa.m1/2;裂纹尖端强度因子ΔK=10 MPa.m1/2及13.5 MPa.m1/2时疲劳裂纹扩展速率da/dN分别为9.55 m/Gc和31.98 m/Gc。由以上试验研究结果可知,我国68 kg/m热轧钢轨的各项性能指标均达到了《68 kg/m钢轨暂行技术条件》的要求,可以上道试铺。

大秦重载铁路75kg/m钢轨伤损特点及规律

研究目的:为获得钢轨伤损类型、伤损沿钢轨横截面分布、钢轨伤损随月份(季节)分布规律、钢轨每公里重伤量与累计通过总重变化规律,本文利用太原局提供的大秦重载线2011年至2016年钢轨伤损台账及车站里程图,将线路分为线路区间和站区,进行钢轨自上道至下道完整使用周期内伤损统计分析。研究结论:(1)包含站区与不含站区钢轨伤损类型及其所占总伤损的百分比相差不大;(2)钢轨伤损主要是焊接伤损、核伤、擦伤和孔裂伤损,重车线钢轨伤损主要是焊接伤损;(3)钢轨伤损主要发生在轨底和轨头,轨腰伤损占比不足14%;(4)钢轨重伤量随月份变化,冬季12月～2月份钢轨重伤量是夏季6月～8月份钢轨重伤量的2.1倍;(5)钢轨上道初期伤损主要表现为冶金和焊接质量伤损,中后期表现为疲劳伤损,无论是母材还是焊接或者是总钢轨月度重伤量,都随累计通过总重呈波浪形波动;(6)无论是母材还是焊接或者是总钢轨累计每公里重伤量,都与累计通过总重呈二次函数关系,钢轨累计重伤量随累计通过总重呈二次函数关系上升,但不存在"突变点";(7)月钢轨重伤量高点变化决定累计钢轨重伤量与累计通过总重关系变化趋势;(8)本研究结果可为钢轨使用和管理部门进行伤损检查、维修决策提供决策依据,为制定重载铁路钢轨换轨周期奠定基础。

基于仿真计算的25m钢轨运输偏重问题研究

运用力矩平衡与弯曲变形原理分析25m钢轨跨装运输时6个支点及车辆转向架受力,应用SolidWorks建立25m钢轨实体模型,采用ANSYS进行有限元仿真分析,设计并计算5种典型装载工况,表明现行装载方案中车辆转向架承重过大,确为偏重。为此,提出改变支点高度和支点纵向位置2种改进方案,并应用以上方法分别进行仿真分析;通过计算,改变支点1与支点6的高度和改变支点3与支点4的高度均不能解决偏重问题,调整支点1、3、4、6的纵向位置可以避免偏重;运用MATLAB拟合得出合理的支点纵向位置,确定改进方案并予以验证。

重载铁路采用68kg／m钢轨可行性的仿真研究

对重载铁路采用的136RE断面钢轨对中国铁路的适用性进行研究,利用北美铁道学会(AAR)开发的NUCARS软件,对C64K货车通过60 kg/m6、8 kg/m和75 kg/m 3种钢轨的安全性以及钢轨磨耗进行了仿真对比,计算结果表明重载货车通过68 kg/m钢轨时,安全性明显优于60 kg/m钢轨;同时抗磨耗性能也远优于国产60 kg/m钢轨,达到了与75 kg/m钢轨相同的水平,为68 kg/m钢轨的推广使用提供参考。

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。

客货共线铁路60kg/m钢轨9号与12号道岔统型与结构优化

为解决客货共线铁路60 kg/m钢轨9号、12号道岔几何尺寸保持能力差、部件使用寿命短、养护维修工作量大等问题,本文针对CZ577、SC330、专线4249等主型道岔进行了统型与优化研究。分别从平面线型、通用件、转辙器轨件与扣件系统、辙叉护轨与联结零件等四个方面进行了结构优化设计,可显著提高60 kg/m钢轨9号、12号道岔的服役性能和使用寿命,为客货共线铁路道岔长期安全服役和道岔技术的进一步发展奠定了基础。

黔桂线小半径曲线换铺60 kg/m钢轨问题

为了分析小半径曲线换铺60kg/m钢轨引起的钢轨作用于扣件的横向力和轨道几何误差,建立了力学分析模型,并以黔桂线最小曲线半径(177.1m)为实例进行了计算分析。分析结论说明,在小半径曲线换铺60kg/m钢轨时,钢轨的几何误差在允许范围内,并且无需对轨道结构采取额外的加强措施。

直向通过速度为200km/h的60kg/m钢轨12号道岔的研制

新型直向过岔速度为200 km/h的60 kg/m钢轨12号可动心轨单开道岔,汲取近几年道岔发展的成熟技术,在保证与既有提速道岔互换性的基础上,改进了平面线型和尺寸,优化了道岔结构,提高了道岔各部件的强度和稳定性。

43kg/m钢轨混凝土枕弹条扣件扣压力保持性能的研究

43 kg/m钢轨混凝土枕采用70型扣板式扣件,普遍存在着扣压力保持能力差、不易调整轨距、养护困难等诸多问题。通过分析病害产生的原因,研发采用了弹条Ⅰ型扣件的A型弹条、挡板座、平垫圈、螺母等部件,及配套的23号、29号轨距挡板替代既有43 kg/m钢轨70型扣板式扣件,提高扣压力保持能力,适用于曲线半径300 m及以上43 kg/m钢轨混凝土轨枕既有线路的扣件改造。经过铺设对比,病害明显减少。

采用QPCJ铝热焊焊接75kg/m钢轨的问题分析及预防对策

通过分析采用QPCJ铝热焊焊接75 kg/m钢轨所存在的焊缝区应力集中,焊接预热所用燃料,寒冷气候下焊接,以及现场焊接工艺等质量问题,找出相应的对策,在降低焊缝伤损频率方面取得了满意的效果。

朔黄铁路铺设75kg/m钢轨跨区间无缝线路的实践

为适应年运量增长和重载运输的需要,朔黄铁路加大技术投入改善线路条件,在神池南—三汲区段铺设75kg/m钢轨跨区间无缝线路。在设计过程中,针对线路平纵面技术条件差、小半径曲线集中且数量多、桥隧多且延展长、坡度大等特点制定相应技术方案,组织技术攻关,通过采用4h天窗施工、500m长轨条、现场胶接绝缘等先进的技术配套和组合,确保无缝线路顺利铺设,单元轨节长度在国内首次突破2500m。在三汲—黄骅港区段,结合地处平原、坡度小、曲线少、半径大等平纵断面技术条件好的优势,优化改进无缝线路设计施工技术方案。

60kg/m钢轨万能轧制过程有限元模拟研究

以鞍钢大型厂60 kg/m钢轨轧制过程为研究对象,通过MSC.Marc软件,建立三维弹塑性热-机耦合有限元模型,模拟分析了万能轧机轧制生产过程中轧件的变形和受力情况。模拟结果与实际结果吻合较好,应用所建立的有限元模型对万能轧制机组轧制过程进行模拟,获得了轧制过程轧件变形、受力以及速度等参数的分布情况。

大秦铁路75kg/m钢轨伤损变化及影响因素研究

研究目的:在大秦重载线多数货车轴重23~25 t情况下,2014年钢轨强度等级从980 MPa提高到1280 MPa,2005年~2007年加强了钢轨内在质量和焊接控制、采用加强型弹条、热塑性弹性体垫板等技术加强了轨道结构,2011年后进行了预防性打磨。这些综合技术使钢轨伤损率发生极大变化,本文试图通过2006年、2010年和2016年三个时间节点钢轨伤损率统计分析,获得钢轨伤损类型和伤损率变化及其影响因素,为钢轨使用和管理部门进行大秦重载线伤损率控制及选用合适的钢轨强度等级提供依据。研究结论:(1)980 MPa级的钢轨伤损率低于1080 MPa和1280 MPa级钢轨伤损率,累计通过总重17亿吨,980 MPa级钢轨伤损率比1280 MPa级钢轨伤损率降低约17%;(2)2016年钢轨焊接伤损率比2006年减少了9%;(3)钢轨内在质量和焊接质量提高、轨道结构加强综合技术作用下,累计通过总重10亿吨伤损率降低约65%;(4)采用钢轨预防性打磨技术,累计通过总重10亿吨钢轨伤损率降低约20%;(5)本研究成果可为钢轨使用和管理部门选用钢轨及维修决策提供依据。

重载铁路75 kg/m钢轨的换轨周期研究

通过持续调研大秦重载铁路75 kg/m钢轨使用和重伤情况,进行钢轨重伤类型和每千米重伤量统计分析,获得钢轨主要重伤类型、不同地段一定累计通过总重对应的每千米钢轨重伤量;针对不同长度地段钢轨重伤量数据,提出钢轨重伤加权统计方法,利用回归分析方法和不同地段钢轨重伤量数据,获得大秦重载铁路75 kg/m钢轨整亿吨通过总重下加权重伤量数据;利用大秦重载铁路各种钢轨维修费用数据进行经济分析,获得钢轨经济下道周期;通过2006年和2016年钢轨重伤统计数据对比分析,结合我国运输特点及经济分析结果,提出累计通过总重与每千米钢轨重伤量相结合的大修换轨周期,并估算了延长换轨周期的经济效益。

60kg/m钢轨焊缝病害整治方法的探讨

大同工务段管内铺设的60 kg/m钢轨无缝线路接头焊缝均不同程度地存在高、低焊缝、支嘴和台阶焊缝等病害,文章分析了焊缝病害产生的原因,并介绍了预防和整治方法,其整治效果显著。

50 kg/m钢轨新型9号单开道岔设计

基于既有50 kg/m钢轨9号道岔的现场调研和重载铁路道岔关键设计技术,提出新型50 kg/m钢轨9号单开道岔设计原则。新型50 kg/m钢轨9号单开道岔导曲线采用相离半切单圆曲线,导曲线半径为195 m,相离值为20 mm;道岔前长与既有道岔保持一致,为13839 mm,后长较既有道岔增加721 mm,为15730 mm,全长为29569 mm。仿真分析表明,该道岔平面线型各项指标均满足动力学性能要求。道岔尖轨跟端采用弹性可弯结构,设置1个牵引点,对尖轨转换进行仿真计算,确定尖轨长度为10650 mm,跟端设置4组扣件。生产1组9号道岔转辙器进行尖轨转换试验,根据尖轨转换室内试验结果,确定尖轨动程为160 mm,采用加工尖轨非工作边轨头的方式,使转辙器最小轮缘槽宽度满足要求。辙叉为固定型辙叉,采用合金钢组合辙叉结构;直、侧向护轨采用等长设计,均为5400 mm。道岔采用预埋铁座扣件系统,可减少现场养护维修工作量。

基于改善轮轨共形度的60kg/m钢轨廓形优化

重载铁路及客货共线铁路运营条件下,轮轨磨耗问题尤为突出.为了有效减缓轮轨磨耗发展,以不同接触条件下轮轨廓形共形度最优为原则,设计目标函数及约束条件,建立钢轨廓形非线性优化数学模型,并基于序列二次规划法进行求解,提出60 kg/m钢轨廓形的优化方案;从轮轨接触几何关系、车辆-轨道系统动力作用、磨耗的角度对优化廓形的优化效果进行了对比分析.结果表明:1)所提出的60 kg/m钢轨优化廓形相对于原始廓形使目标函数值降低了50%,与LM车轮廓形具有更高的共形度水平;2)优化廓形的轮轨接触点分布更为均匀,在轮对横移量较小的条件下轮径差更小,在轮对横移较大的条件下轮径差更大;3)优化廓形对车辆运行安全性和平稳性无显著影响,可有效增大轮轨接触面积达11.24%,降低接触应力达20.42%,减缓轮轨磨耗发生发展速率.

多探测点超声检测在60 kg/m钢轨缺陷的波形分析

铁路铺设量日益增加,导致行车安全对钢轨的质量要求十分严格。以铺设最广的60 kg/m钢轨为例,分析了多探测点超声波钢轨在线检测系统中各个通道的钢轨缺陷A扫波形;总结了超声波在不同钢轨缺陷中传播的波形特征。结果表明,回波第1周期的波形为缺陷回波主要参考依据,并且缺陷程度越大,回波振幅越高。60 kg/m钢轨的波形分析为钢轨超声波探伤和钢轨的实际生产提供了经验指导。