高速铁路用钢轨的若干问题
收稿日期:20031222
高速铁路用钢轨的若干问题
周清跃 张银花 陈朝阳
(铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心 北京 100081)
摘 要 钢轨是轨道结构的重要部件,是高速铁路重要的基础设施。根据高速铁路钢轨的服役条件以及出现的伤损特点,提出了高速铁路钢轨应重点关注的性能指标,介绍国外高速铁路采用的钢轨强度等级,论述国内钢轨生产厂家应进行的技术改造,讨论了高速铁路采用长定尺钢轨的可行性包括长定尺钢轨的生产、运输、焊接,以及钢轨焊接体系。
关键词 高速铁路 长定尺钢轨 技术要求 技术改造
1 高速铁路用钢轨及其主要伤损
日本新干线早期采用断面为50T 的普通碳素热轧钢轨,后期改用强度等级为800MPa 的60kg 普通碳素热轧钢轨,使用中钢轨出现的主要损伤为轨头踏面的黑斑(dark spot )以及钢轨焊接接头部位的低塌所引起的波状磨损[1]。
钢轨轨头踏面的黑斑主要发生在列车的加速驱动以及减速制动区间,在高速行驶车轮的转动作用下,引起钢轨轨顶表面0105～012mm 的表层金属加工硬化。此加工硬化层将成为剥落损伤的起源(或核),随着通过总重的增加,黑斑缺陷发展成纵向水平裂纹甚至引发钢轨断裂。日本学者称这种伤损为钢轨中的癌症[2,3]。
高速铁路列车轴重轻,运行速度快,钢轨磨损轻微。钢轨表面的伤损以接触疲劳伤损以及短波波磨为其主要特点。目前,高速铁路比较发达的许多国家除了正在积极研究和试验由具有优良抗表面伤损性能的新材料制成的钢轨如贝氏体钢轨外,主要采用对钢轨进行定期打磨的办法来解决这种接触疲劳伤损。钢轨打磨还能去除引起钢轨剥落的表面细微裂纹并降低钢轨与车轮接触面发生的转动噪声。
焊接接头是无缝线路的薄弱环节。焊接接头的平直度以及轨顶面的硬度是否与母材匹配,将决定其在使用过程中是否出现低塌以及影响列车平顺运
行,严重时将发生焊接接头断裂。如日本东海道新干线在运行初期钢轨伤损大部分(约占80%)发生在铝热焊接头处[1]。从日本的情况来看,铝热焊接头强度难以满足铁路高速运行的需要。
而法国的情况与日本不同[4]。法国高速铁路早期采用60kg/m UIC700普通热轧钢轨,后来采用60kg/m UIC900A 普通热轧钢轨,从1983年开通运营至2001年,断轨80起,其中30%断在焊缝上,而这30%
的焊缝断头中有9/10断在铝热焊焊缝处。从绝对数量看,法国高速铁路最薄弱的铝热焊缝断头率年平均1起左右,而钢轨其它部位的折断率为年平均3起左
右(后者发生在钢轨母材上的断裂主要是由于钢轨擦伤以及道碴飞溅打伤钢轨造成的),这说明铝热焊接头虽然是无缝线路的薄弱环节,但从铝热焊技术本身而言是可以满足高速铁路使用要求的。
2 高速铁路对钢轨的基本要求
针对高速铁路钢轨的服役条件以及出现的伤损特点,要求钢轨钢质洁净,钢轨表面尤其轨头表面基本无原始缺陷,几何尺寸精度高、平直度好。
(1)钢质洁净
材质内部高洁净是对高速铁路钢轨的最基本要求。钢质洁净有利于提高其抗疲劳性能。
(2)表面基本无缺陷
钢轨表面基本无原始缺陷不仅对保证钢轨安全使用有益,而且可以减少表面接触疲劳伤损的出现,延长钢轨的使用寿命。
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(3)脱碳层深度要浅
钢轨表层脱碳,造成表面硬度降低,会导致波状磨损等表面伤损的过早出现。因此,高速铁路在开通运行前均要用打磨列车进行打磨,以除去脱碳层和施工过程中造成的钢轨表面伤损。为了保持打磨后钢轨表面的光洁度以及避免打伤钢轨,新轨打磨深度一般不超过013mm。因此,高速铁路钢轨的轨头表面脱碳层深度应控制在013mm以内为好。
(4)几何尺寸高精度、高平直度
钢轨的几何尺寸高精度、高平直度是高速铁路实现平顺运行的重要保证。高速铁路用钢轨的几何尺寸公差以及钢轨端头和本体的平直度、扭曲等应达到有关规定的要求。为此应采用万能法轧制钢轨,并且应进行钢轨平直度的自动检测以及严格控制3m左右周期性不平顺。
(5)采用长定尺钢轨,减少钢轨焊接接头
高速铁路要求轨道平顺,必须实施焊接铺设无缝线路,而焊接接头是无缝线路的薄弱环节。因此,现代铁路要求增加定尺钢轨的长度,以减少焊接接头的数量。另外,一根钢轨经过矫直机矫直后,在钢轨两端各形成一个非矫直区及过渡区,中部为矫直变形区。各个区域的轨高、头宽尺寸都有不同程度的变化。在正常情况下高差达014mm,头宽差011 mm[5]。钢轨长尺生产采用长尺矫直冷锯定尺工艺,利用热轧头尾余量切除非矫直区和过渡区,使整支钢轨尺寸高度一致,提高钢轨整体的平顺度。例如,法国生产80m的长定尺钢轨时,长尺矫直后冷锯定尺时钢轨两端各切去115m,德国则切去018m[4],这样可充分消除其端部存在的矫直和探伤盲区,同时还提高钢轨的成材率,保证端部平直度、端头内部质量以及钢轨全长的性能质量。钢轨长定尺生产还便于对钢轨进行热预弯,减少钢轨矫直前的弯曲度,以降低钢轨因矫直引起的残余应力和表面损伤。因此,高速铁路应积极采用长定尺钢轨。
(6)严格出厂检验,确保钢轨质量
要求对高速铁路钢轨进行严格的质量检验包括钢轨平直度激光自动检测,确保钢轨平直度,尤其是3m左右的周期性不平顺应严格控制在规定的范围内;作钢轨轨头顶面和轨底面表面涡流探伤(探测出>013mm深度的表面缺陷),保证钢轨的表面质量;进行多探头钢轨超声波探伤(要求探头12个及以上,采用<210m平底孔当量进行缺陷标定),确保出
厂钢轨的内部质量。
3 国外高速铁路用钢轨的强度等级
日本高速铁路一直采用强度等级为800MPa的热轧珠光体钢轨,要求轨面硬度大于235H B,其化学成分及常规性能指标要求见表1。
法国高速铁路在修建东南线(巴黎—里昂)时采用强度等级为700MPa的热轧珠光体钢轨(UIC700),该线路自1983年开通,至今未大修换轨,也未出现钢轨的波磨,垂磨也很少,更未见严重的滚动接触疲劳伤损。后来修建的高速铁路均采用强度等级为880MPa的UIC900A钢轨(见表1)。
德国高速铁路采用客货混跑,钢轨的强度等级也只采用880MPa的UIC900A钢轨。
其它欧洲国家修建的高速铁路也均只采用强度等级为880MPa的UIC900A钢轨。
表1 国外高速铁路用钢轨的化学成分及其性能
国别钢号
化学成分/%力学性能
C S i Mn P Sσb/MPaδ/%硬度
日本新干线60kg0163～01750115～01300170～1110≤01030≤01025≥800≥10≥235H B 法国东南线(巴黎—里昂)UIC700(220)0140～01600105～01350180～1125≤01050≤01050680～830≥14220～260H B 法国其它高速铁路UIC900A(260)0162～01800115～01580170～1120≤010*******～01025≥880≥10260～300H B 德国、意大利、韩国等UIC900A(260)0162～01800115～01580170～1120≤010*******～01025≥880≥10260～300H B 注:括弧中的钢号为欧洲钢轨标准E N13674-1规定的钢号,其中化学成分作了优化
由上可知,无论是采用动力分散的日本高速铁路(轴重11～14t),还是采用动力集中的法国TG V (轴重19～21t)、客货混跑的德国以及其它国家的高速铁路,在较大半径的曲线以及直线地段所采用的钢轨强度等级均未超过880MPa级。日本高速铁路为了降低曲线上钢轨的磨耗,采用了部分热处理钢轨。德国客货混跑的高速铁路,经过对不同强度等级(220,260,350HT)钢轨的试验结果表明,强度等
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级为260的UIC900A钢轨在直线和大半径曲线上未出现明显的滚动接触疲劳伤损,在半径为3000～6 000m曲线上热处理钢轨具有较好的抵抗滚动接触疲劳伤损的能力。由于热处理钢轨强度高,韧塑性也好,在曲线上使用可以减少钢轨的打磨次数,但由于硬度高,对车轮使用寿命的影响值得关注。鉴于高速铁路的使用安全性能尤为重要,国外高速铁路均未使用强度等级较大但韧塑性、焊接性能较差的合金轨。
4 我国高速铁路使用长定尺钢轨的可行性随着炼钢技术的进步,特别是炉外精炼、真空脱气以及大方坯连铸技术的配套使用,为钢轨的长定尺生产创造了前提条件。目前,国外钢轨生产技术较为先进的国家纷纷进行钢轨长尺生产的技术改造以满足高速铁路的需要。出厂钢轨长度,德国(蒂森公司)、奥地利(奥钢联)可达120m,法国(C orus公司)为80m,日本(NSC,NKK)为50m。因此,在高速铁路上使用50～100m长定尺钢轨是技术上的进步,具有十分重要的意义。但是长定尺钢轨的生产、焊接等对我国而言都是首次,需要尽快对其进行研究。
411 长定尺钢轨的生产
鞍钢已完成50m长定尺钢轨的生产改造,经过完善取消钢轨缓冷技术以及进行热预弯试验等工作后,已于2003年10月生产出国内首批50m长定尺钢轨并已结合沈阳局大修铺设在既有线上。
攀钢按生产100m长定尺钢轨方案进行改造,预计2005年以后可完成。
作为轨梁改造的第二步,包钢已经预留50～100m长定尺钢轨生产的场地,计划待25m钢轨万能轧制技术改造完成以后,再看情况进行50m或100m长定尺钢轨的改造。
从上述钢厂技术改造的情况看,目前鞍钢已基本具备生产符合高速铁路要求的50m长定尺钢轨条件。而符合高速铁路要求的、采用万能法轧制的100m长定尺钢轨何时能生产并规模供货,取决于攀钢、包钢以及鞍钢进一步改造的进度。
因此,只要抓紧工作,高速铁路采用国产50～100m长定尺钢轨是完全有可能的。
412 长定尺钢轨的运输
(1)25m定尺钢轨的运输
目前,我国采用通用平板车进行25m定尺钢轨的运输。具体运输方案为:采用2个平板车跨装,一次满载约70根钢轨105t(60kg/m钢轨)左右。采用扣装,钢轨捆绑在一起作为一个刚性整体,每个平板车上设一个转向架,以便通过曲线。这是一种通用运输方式,仅对转向架进行回收管理即可。
(2)250～500m焊接长轨条的运输
采用专用长轨车(T11)运输。每列长轨车每层钢轨采用一个锁定车,将钢轨垂直方向固定住,并采用特制立辊对钢轨的横向移动进行限制,可顺利通过半径300m以上曲线。因此,长轨列车的运输不采用转向架。钢轨立放,每列车满载可装4层,共56根长轨条。当装载60kg/m、500m长钢轨时,每列长轨车装载量约为1680t。
在焊轨厂用16～32台门式吊机将250～500m长轨条装上长轨车;运到工地后,用车上安装的特制滚道系统,按照线路铺设钢轨的需要将长轨条从车上顺下来,不需要吊装设备。因此,长轨车卸轨较慢。
每个路局焊轨厂自备长轨车,在路局管内按货车规定运行。车体采用租赁的方式,车辆部门负责检修,改装部分由路局负责检修。
(3)50～100m长定尺钢轨的运输
根据国外经验,50～100m长定尺钢轨可用长轨车的装载方式装载,但不用专用长轨车运输,而是用通用平板车,通过特殊装载加固的方法来进行。目前有关科研部门正在进行这方面的工程试验。413 长定尺钢轨的焊接
我国铁路要求对焊接接头进行正火处理并通过严格的落锤检验,这与国外铁路明显不同。在焊接工位布局上,将焊接、正火、矫直、精磨、探伤等工位一个接一个布置,并在一条焊轨生产线上完成各自的作业,每个工位相互影响。因此,既有焊轨线焊接50m长定尺钢轨时,采用牺牲焊头效率的方法是简便易行的,即焊一个头,停一个头。这样,焊接生产线的工位布局基本上不用改动,而每个焊轨厂焊接钢轨的公里数并没有减少。若不想牺牲焊头效率,则必须将焊轨厂场地长度延长一倍,这对大多数焊轨厂都不太可能实现。
因此,50m长定尺钢轨进既有焊轨厂进行焊接是可能的,需要进行技术改造的主要有卸轨、存轨以及上轨台部分。除了个别焊轨厂由于场地限制改起来比较困难外,改造工作量和投资都不是很大。
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100m长定尺钢轨,进既有焊轨厂进行焊接困难较大。其发展方向是从钢厂生产后,直接运到铺轨现场再采用移动式闪光焊的方法进行焊接,这也是目前德国[6]、奥地利[7]等国家正大力发展的技术,不仅可以减少焊接接头总数,提高焊接接头质量(一般而言,闪光焊接头比气压焊、铝热焊接头质量稳定),还可以省去钢轨进固定焊轨厂的一系列的装卸、存轨、运输等工作,大大节约费用。而采用移动式闪光焊设备和技术焊接100m长定尺钢轨具有较大的优势。当然,无缝线路钢轨的最后闭合焊接可以考虑采用铝热焊等方式进行。
采用上述方案,打破了原有的焊轨模式,需要组建新的焊轨单位,购置移动式焊轨车,在既有线上实施起来需要时间。比较现实的方法可能是三者(25 m、50m固定焊,100m移动焊)并存一个相当长的时期。
414 我国使用长定尺钢轨的实施步骤
综上所述,由于长定尺钢轨具有明显的优点,并且钢厂经过技术改造以后可以在近期内供货,因此,不仅在新建的高速铁路上应大力使用长定尺钢轨,还应考虑在既有线上推广使用。
根据我国铁路实际情况,对使用长定尺钢轨的实施步骤建议作如下考虑:
首先以建设高速铁路为契机,推动50～100m 长定尺钢轨的生产和使用,并解决相关技术和管理问题;
其次,分期分批对现有焊轨厂进行长定尺钢轨焊接生产的技术改造,以适应25～50m或100m定尺钢轨的焊接生产,包括运输、装卸、存轨等,在主要繁忙提速干线上尽量使用长定尺钢轨,以提高轨道质量;
与此同时,在新建和既有线铁路大修中,积极采用100m长定尺钢轨直接从钢厂运抵施工现场,利用移动式闪光焊技术焊接铺设无缝线路,并逐渐减少焊轨厂焊接钢轨的数量。
目前移动式闪光焊技术已在我国研制成功,并已应用于地铁等25m钢轨焊接施工。近期也将开展长轨条单元焊接试验,应尽快完善该项技术并与施工配套。
5 关于高速铁路钢轨的焊接方案
根据法、日等国家采用的高速铁路钢轨焊接体系,结合国内实际情况,我国新建高速铁路钢轨的焊接体系及基地焊接的工位布局可作如下考虑:钢轨定尺长度尽量采用100m。基地焊接采用闪光焊,焊接轨条长度为500m。采用移动式闪光焊或铝热焊进行单元轨节(110～115km)钢轨的焊接,采用铝热焊进行无缝线路钢轨的锁定焊。
100m长定尺钢轨基地焊接工位布局可作如下考虑:长定尺钢轨卸轨、存轨台1(105m)———长定尺钢轨卸轨、存轨台2(105m)———长定尺钢轨卸轨、存轨台3(105m)———配轨台架1(110m)———工位1轨端矫直、锯切(105m)———工位2端部除锈(100m)———工位3焊接(100m)———工位4粗打磨(100m)———工位5正火(加全断面喷风,至少冷却2 min)(100m)———工位6热矫直或空位(100m)———工位7喷风冷却焊接接头(100m)———工位8(冷却隧道)水冷(100m)———工位9冷矫直(100m)———工位10精磨(100m)———工位11探伤(5m)———长轨条存放台500m。
另外,也可以将100m的工位间隔改为50m,这样焊轨厂长度1500m即可,对100m长定尺钢轨采用焊一个停一个的方式进行。显然,此时焊接生产效率减至1/2。若开始时将选轨台与卸轨台并排布置也可减少300m的长度。上述2个方案的长度则分别为1700m和1200m。
再则,也可考虑采用在两条生产线上完成钢轨焊接全过程的方案:在一条生产线上完成钢轨的焊接、粗磨和正火,在另一条生产线上完成矫直、精磨和探伤。这一方案的优点是焊轨厂场地总长度约为1500m,操作车间长度约只需300m,但500m长轨条需要横移,焊轨基地需要较大的宽度。
6 结论和建议
(1)根据高速铁路钢轨的服役条件以及出现的伤损特点,钢质洁净、钢轨表面基本无原始缺陷、浅的脱碳层、几何尺寸精度高、平直度好以及优良的抗表面伤损能力和焊接性能是高速铁路用钢轨应重点关注的性能指标。
(2)长定尺钢轨可以减少钢轨焊接接头的数量,提高钢轨全长的几何尺寸精度及钢轨端部的平直度,高速铁路应积极采用。
(3)国外高速铁路一般均采用强度等级为800～880MPa级的热轧珠光体钢轨,值得我国借鉴。
(下转第62页)
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集合住宅中不具备的功能空间。另一方面对主要功能空间如主人套房,起居室和餐厅等空间更多关注,使其达到舒适、奢侈的目的。第三方面,低密度住宅更讲究户内空间与自然的沟通与交流,除了如通常设有私有化院落和私家平台,还可以借鉴天窗、天井等中国的传统建筑手法,使人通过户内通透的玻璃幕墙,可以欣赏到内院中堆石栽竹的幽静。31212 建筑形象设计
低密度住区所提供的是舒适、自然、健康的生活方式,建筑形象也应反映这一特性。设计着眼点首先是室内外空间相沟通的部分,如屋顶平台的设置及构件尺度,底层花园与室内空间的过渡手法等;其次是外部空间的高低变化及前后错位所带来的轻松、跳动的感觉。最后一点就是材料的选用,应该是富于个性的。可以是亲切的、宜人的,如选用石材及木质材料等。
4 低密度住区的发展方向
411 整体布局的发展呈细分趋势
在北京市城市空间发展的框架下,将在东南部出现更多的经济型低密度住区,满足中档人群的消费需求,而在东北、西北部则会出现高端产品。随着时间的发展而不断发展、不断深化,并且延展到中心城市。在此大趋势下,产品有更加细分的趋势,将出现针对不同阶层的不同类别的住区;更加突出标志性建筑,突出社区文化内涵,并根据客户的需求、市场的需求、区域的需求各有不同,营造出个性化的东西。
412 住区的景观设计将成为主导
随着低密度项目的逐渐成熟和产品的进一步细化,风格各异的住区景观环境设计将成为下一步低密度项目的核心内容。人们将更加关心外部环境空间的形态意境,庭院的尺寸功能以及和社区总体风格的协调关系。
出于提高院落的专属感、个性品质与居住性能的多重考虑,设计建设时应将院落与建筑进行一体化设计,不要在社区中形成一个空白。
413 中国庭院的居住形式将占据低密度住区的高端市场
在目前低密度住区市场中,充斥着诸如北美风格,澳洲风格以及欧式、德式等设计。随着市场的成熟,中国传统的居住形式,有着深厚文化底蕴的中式园林以及围合院落,飘逸、闲适的生活态度将受到高度的关注,从而走向高端市场。
低密度住区在北京市场上有着广阔的发展前景,它为人们提供了一个全新的回归自然的生活方式。关注其发展趋势以及由此形成的新型居住文化,才能从根本上满足市场的需求,建成一个成功的低密度住区项目。
参考文献
1 柯焕章.低密度住宅与北京城市空间布局发展.百年建筑,2003(11)
(上接第57页)
(4)根据国内钢厂对钢轨生产技术改造的情况,我国高速铁路采用符合高速铁路用钢轨技术条件要求的50～100m长定尺国产钢轨是可行的。
(5)高速铁路可以采用下列焊接方案:定尺钢轨长度100m,在焊轨基地用固定闪光焊机焊成500m 长轨条,运抵现场后采用移动式闪光焊或铝热焊进行单元焊和最后的闭合锁定焊。
参考文献
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7 N orbert F.New rail could s olve rolling contact fatigue.IR J, 2003(5)
?房屋建筑?
RAI LWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY
No.2,2004
Abstracts and K eyw ords
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K eyw ords multiple bearing point row pile,secondary development techn ology,ANSY S,AP D L language
第四章 高速铁路与钢轨
第四章高速铁路与钢轨 第一节高速铁路对钢轨的质量要求 690．什么叫轮轨系统的高速铁路? 目前已经投入运营的高速铁路设计全部是采用轮轨系统，轮轨系统的高速铁路无论是总体设计，还是车体制造及线路施工维护技术都已成熟，这一系统已在世界各国运行了近40年。40年的运行证明了轮轨系统的高速铁路是成功的，并告诉人们这一系统在高速下运行是可靠的、安全的和高效的，被世界各国的政府和铁路部门所接受。 轮轨系统的高速铁路车速现已达到200～350km／h，全世界已建成的高速铁路总长约5000km。其中，日本有4条，法国有3条，英国有1条，德国有2条，西班牙有2条，波兰有1条。全世界在建或计划建的高速铁路约6000km，分布在13个国家，主要有日本、美国、中国、俄罗斯和韩国等。 采用轮轨系统的高速铁路，大多数是以大功率的电力机车或内燃机车为动力。高速铁路的线路采用小坡度，一般为0．8％～3．5％；线路曲线采用大半径，一般为2500～8000m。通常，人们把速度为200km／h的高速铁路定为第一代高速铁路，把速度为300km／h的高速铁路定为第二代高速铁路，把速度为350km／h的高速铁路定为第三代高速铁路。轮轨系统的高速铁路其实验车速已达到515km／h。到目前为止，世界各国已建成的和规划中的长距离的高速铁路基本上都是采用轮轨系统设计的。 691．什么叫磁悬浮系统的高速铁路? 磁悬浮列车是利用电磁原理和超导原理研制的一种高速列车。在电磁场产生的吸力或斥力作用下，列车被托起悬浮在线路上，靠线路上和车辆上的线性电机所产生的推力前进。与轮轨系统的高速列车相比，磁悬浮列车的车速可以更快，运行更平稳，又不产生污染，是一种理想的交通工具。但其技术难度大，目前尚在实验研究中。另外，磁悬浮高速铁路的投资比轮轨高速铁路的投资要高出20％～40％以上。 692．什么叫重载铁路? 现在，人们对“重载”(heavy haul)的概念往往仅指那些装运铁矿石、煤、磷矿等矿物的又长又重的货运列车，其实重载列车早已远远不拘于此。在北美有许多重载铁路，这些装载各种商品的又长又重的列车已运营多年。“重载”的概念随着社会生产力的发展也在变化，在1835年，那时所指“重载”是指采用蒸汽做动力的货运列车，它仅仅是相对于用马做动力的运客或运煤的四轮车而言的。 现代重载铁路的概念是由国际重载协会(IHHA)在1986年9月确定的，即重载铁路必须能让每列车载重量超过5000t、轴重大于21t的列车通过，且每年运量要超过2000万t的线路才能称为重载铁路。 重载铁路的出现，在历史上主要是看重其经济性。如美国和加拿大在边远山区采用超长和重载运输方式是经济的。为牵引这样的重载列车，在美国曾开发了最大牵引力的蒸汽机车“巨孩”号。这是在1941年由美国机车公司制造的。机车重达345t，有24个轮子。当时主要运行在夏延(Cheyenne)与怀俄明(Wyoming)线。列车全长约2442m，共牵挂90～100节车厢。该机车一直运行到蒸汽机车末期，现在被保留下来。其实在北美，轴重在30～35t的车辆并不少见，甚至可找到37t轴重车辆。当时由于经济发展的需要，曾开发出了35．7t轴重、125t装载量的车厢。应指出的是，重载运输即使是30～35t轴重列车，也会使桥梁的维修费成本升高到危险点。 现代重载铁路的铺设主要是用于运输煤、铁矿石和其他矿石。 693．什么叫自动化铁路? 自动化铁路．AGT(Automated Guideway Transit)是指列车的运营可以实现无人操纵，即从列车发出开车信号到列车启动、加速运行，以及在到站前的减速停车等，这一切均由计算
《高速铁路钢轨快速打磨管理办法》(2018)48
TG/GW216—2018 高速铁路钢轨快速打磨管理办法 第一章总则 第一条为规范高速铁路钢轨快速打磨管理，制定本办法。 第二条本办法适用于200km/h及以上铁路和200km/h以下仅运行动车组铁路的钢轨(不含道岔、钢轨伸缩调节器)快速打磨。其他铁路的钢轨快速打磨管理可参照本办法执行。 第三条钢轨快速打磨是指利用钢轨快速打磨车进行的被动式钢轨打磨。通过钢轨快速打磨，可消除或减轻轨面伤损和缺陷，提高轨面平顺度，预防或减缓接触疲劳、波磨等轨面病害的产生和发展，延长钢轨使用寿命。 第四条钢轨快速打磨车按大型养路机械管理，应符合《大型养路机械使用管理规则》（TG/GW108）的相关规定。 第五条钢轨快速打磨车主要用于高速铁路钢轨预防性打磨，也可用于不改变廓形的钢轨预打磨和修理性打磨。在高速铁路高海拔、长大坡道以及隧道占比较高的区段，宜使用钢轨快速打磨车作业。 第六条钢轨快速打磨应根据打磨前钢轨状态制定打磨技术方案，在满足目标廓形、保证打磨深度和消除病害的前提下尽量使打磨量最小。
第二章组织管理和计划实施 第七条中国铁路总公司（以下简称总公司）工电部负责指导全路钢轨快速打磨技术管理，制定相关技术标准，组织相关单位和专家为钢轨快速打磨工作提供技术支持，协调钢轨快速打磨车跨局作业。 第八条铁路局集团公司负责钢轨快速打磨的管理工作，负责路外钢轨快速打磨车准予作业临时运行证明的发放工作。 第九条铁路局集团公司工务处负责制定年度钢轨快速打磨计划，审定钢轨快速打磨技术方案、施工组织方案和作业计划，协调日常施工，监督和指导钢轨快速打磨质量验收，组织对作业人员进行安全和技术培训。 第十条工务段（含高铁维修段、桥工段等，下同）负责提报年度钢轨快速打磨建议计划和作业计划，参与制定钢轨快速打磨技术方案，制定施工组织方案并组织实施，组织钢轨快速打磨质量验收。 第十一条钢轨快速打磨车运用单位负责制定打磨技术方案，参与制定施工组织方案，实施钢轨快速打磨作业，编制自验报告，参加钢轨快速打磨质量验收；负责钢轨快速打磨车的运用管理，保持钢轨快速打磨车设备状态良好。 第十二条钢轨快速打磨车运用单位应配齐打磨作业质量检测设备和工具。
国内外高速铁路线路养护维修浅析
国内外高速铁路线路养护维修浅析 摘要：高速铁路线路养护维修的主要特点是按设备的状态进行必要的“状态修”，做到既不失修也不过剩修，避免了养护维修中的盲目性，使设备始终处于可靠受控状态。用地理信息系统将轨检车和车载添乘仪自动生成的设备数据与线路平面图连接，做到实时监控线路状态，同时将生成数据与历史数据对比。建立综合信息传输网，及时制定检修对策，用管理信息系统管理线路设备数据，指导养护维修。线路养护维修的组织管理分为“修养分开”和“修养合一”形式。我国线路养护维修组织管理以“修养分开”为目标，鼓励专业维修公司的发展，注重线路维修质量以及维修新技术的应用，以适应客运专线的养护维修。 关键词：高速铁路；养护；维修；分析 我国铁路线路养护维修主要是贯彻“预防为主，防治结合，修养并重”的维修原则，按照设备技术状态的各种变化不同程度地进行相应的维修工作。线路检测以人工每月检查为主，轨道检查车主要负责线路的动态检查。铁路线路的养护维修按周期有计划地进行，分为综合维修、经常保养和临时维修。 线路是列车高速、安全运行的基础设施，不论是整体，还是各组成部分都要有一定的坚固性和稳定性。受自然条件的影响和列车荷载的作用，线路设备的技术状态不断地发生变化。为适应高速运行和繁重运输任务的需要，必须采用先进的技术手段加强线路的养护维修工作，以保证线路的质量和行车安全。世界上一些国家在高速铁路线路的养护维修方面进行了大量的探索和实践。正确地认识和理解国外的实践成果，结合我国客运专线线路设备的特点，找出适合线路检修的模式，是尽快提高我国线路检修水平的捷径。 国外高速铁路的发展及其养护维修特点:外高速铁路发展三十多年，尤其是近十多年以来迅猛发展飞速发展。世界铁路处在各种交通运输的激烈竞争中，取得了高新技术，在某种程度上，铁路线路的质量代表了铁路技术的水平和行车速度的高低，而保证线路质量的关键是做好线路维修养护。 国外铁路发展的共同特点是想将线路变为少维修或不维修的轨道，以省力、经济、高效的新型线路维修为目标。维修水平主要表现在采用先进的检测系统、高度机械化作业方式、科学诊断和自动化管理方面。 国外铁路的研究及经验证明:在线路方面直接影响、控制行车速度的主要因素，一是线路的平、纵断面:另一是线路的平顺性。日本铁道线路专家佐藤吉彦
高速铁路采用哪些措施来提高平顺性
高速铁路采用哪些措施来提高平顺性高速铁路轨道结构和普通铁路轨道结构一样，由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成。这些力学性质绝然不同的材料承受来自车轮作用力，它们的工作是紧密相关的。任何一个轨道零部件的性能、强度和结构的变化都会影响所有其他零部件的工作条件，并对列车运行质量产生直接的影响，因此轨道结构是一个系统，要用系统论的观点和方法进行研究。钢轨直接承受由机车车辆传来的巨大动力，并传向轨枕；轨枕承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置；轮轨间的各种作用力通过轨枕和扣件的隔振、减振和衰减后传递给道床，使道碴重新排列，并将作用力扩散传递于路基。由于列车速度的提高给轨道结构的作用力与速度的n次方成正比，因此高速铁路的轨道必然要比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性， 高速铁路的轨道结构要求具有高平顺性。为使轨道结构的平顺性持久、稳定，需要在设计、施工、管理各个环节进行严格控制1交通运输是人类生存和社会发展的重要条件之一。交通运输方式的进步主要休现在提高运输速率上。1964年，世界上第一条高速铁路在日本诞生，开创了铁路高速行车实用化的历史。至今世界已形成近5000km的高速铁路网。预计高速铁路在21世纪必将有更大、更快的发展。 我国高速铁路已起步，开工建设的秦沈客运专线实际上就是一条高速铁路，它的最高速度超过250km/h，部分地段可达300km/h。2020
年正在规划、建设的有京沪、津秦、沈哈、京广等段高速铁路。 高速铁路不仅体现了桥路轨道、机车车辆、牵引供电、通信信号、运输指挥、运营管理等专业技术的最高水平，同时对其安全性提出更高的要求[1]。而作为高速铁路行车基础——轨道结构，其管理水平和目标起着关键性的作用。日本东海道新干线花费的运营开支最少却能实现大量高速列车安全运行的秘密，关键在于建立了较科学的轨道不平顺管理系统。法国TGV高度铁路的成功经验也证明，若提高和保持轨道结构的平顺性便可以满足300km/h高速行车对线路的要求。因此，笔者根据高速铁路轨道结构特点，分析轨道安全管理所需检测方法、管理内容及手段，并提出一种改进思路，即应建立在各种异常情况下的处理机制。 2 高速铁路轨道结构的平顺性特征 2．1 高速铁路轨道必须具有高平顺性[2] 轨道不平顺是引起轮轨作用力增大的主要原因。焊缝不平顺，轨面剥离、擦伤、波形磨耗等原因，造成短波不平顺幅值虽然很小，但是，在高速行车条件下，就可引起很大的轮轨作用力和冲击振动。例如：一个0.2mm的微小焊缝迎轮台阶形不平顺，当车速高达300km/h时，所引起的高频动作用力可达722kN，低频轮轨力可达321kN，使道碴破碎、道床路基产生不均沉陷，从而形成较大的中长波不平顺，并能引起很大的噪音，严重情况时，还可能引发钢轨、轮、轴断裂，导致恶性脱轨事故。 2．2 严格控制钢轨的平直性和焊缝的平顺性
高铁用材料的现状和发展趋势
高铁用材料的现状与发展趋势 郑州大学材料科学与工程学院 橡塑模具国家工程研究中心 陈静波 2010-12-1
高速铁路是指 通过改造原有线路（直线化、 轨距标准化），使营运速率 达到每小时200公里以上， 或者专门修建新的“高速新 线”，使营运速率达到每小 时250公里以上 的铁路系统。
世界高铁发展状况 ?世界第一条高速铁路——日本新干线于1964年成功运营，最高时速300公里。 ?目前已有11个国家和地区共14，000余公里高速铁路投入运营。 中国40% 日本17%法国12% 德国9% 其他22% 世界高铁运营里程分布图
日本新干线 法国TGV 德国ICE 京津城际高铁
我国高速铁路现状2010.08.18 来源：人民网 目前，中国大陆投入运营的高速铁路已达到6920公里我国高速铁路运营里程居世界第一位，其中： ?新建时速250～350公里的高速铁路有4044营业公里 ?既有线提速达到时速200～250公里的高速铁路有2876营业公里 ?正在建设中的高速铁路有1万多公里 ?全国铁路每天开行高速列车1000列左右，平均上座率达到101.7%。高速铁路为广大旅客创造了美好生活
中国大陆目前已开通的高铁线路 2008年8月1日，京津城际高铁通车 2009年4月1日，石太客运专线通车 2009年9月28日温福、甬台温铁路通车 2009年12月26日，武广高铁建成通车 2010年1月28日，郑西高铁相继建成通车 2010年4月26日，福厦高铁通车 2010 年5月1日，成灌高铁通车 2010年7月1日，沪宁高铁通车 2010年9月20日，昌九城际高铁通车 2010年10月26日，沪杭高铁通车
轨道工程课后题答案
第二章有砟轨道结构 1.有砟轨道的主要组成及其功用？ 钢轨：直接承受列车荷载，依靠钢轨头部内侧面和机车车辆轮缘的相互作用，为车轮提供连续且组阻力最小的滚动接触面，引导列车运行，并依靠它本身的刚度和弹性将所承受的荷载分布传递于轨枕。 轨枕：承受来自钢轨的压力，并把它分布传递至道床；同时利用扣件保持钢轨的正确位置。 接头：用于钢轨与钢轨的可靠联结，保持钢轨的连续性与整体性。 扣件：固定钢轨位置，阻止钢轨纵、横向移动，防止钢轨翻转，确保轨距正常，并在机车车辆的作用下，发挥一定的缓冲减振性能，延缓线路残余变形的累积。 轨道加强设备：防止钢轨与轨枕之间发生相对的纵向位移，增加线路抵抗钢轨纵向爬行的能力；在曲线上安装轨撑和轨距杆，可提高钢轨横向稳定性，防止轨距扩大。 道床：固定轨枕的位置，增加轨道弹性，防止轨枕纵、横向位移，并把承受的压力分布传递给路基或者桥隧建筑物，同时还方便排水和调整线路的平、纵断面。 道岔：使车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道。 2.钢轨的类型有哪些？钢轨分级使用的含义是什么？ 钢轨的类型: 按每米大致质量（kg/m）划分。我国钢轨分为43，50，60，75kg/m四种类型。 钢轨分级使用：钢轨的二次或多次使用；钢轨在一次使用中的合理倒换使用。 3.钢轨伤损的主要形式有哪些？伤损原因及其解决措施？ 轨头核伤、钢轨磨耗、轨腰螺栓孔裂纹、钢轨接触疲劳伤损。 原因：既有钢轨生产中产生的缺陷，又有运输、铺设和使用过程中的问题。 轨头核伤措施：⑴提高钢轨材质，防止出现气孔等不良现象。⑵改善线路质量，提高弹性和平顺性，减少动力和冲击。⑶钢轨探伤车对钢轨进行探伤，及早发现，及时治理。 钢轨磨耗措施：采用耐磨轨；加强养护维修，保持几何形位，增加线路弹性；曲线涂油；机械打磨。 轨腰螺栓孔裂纹：加强接头养护，防止接头出现错牙等；增加接头弹性；螺栓孔周边倒棱；采用无缝线路才能从根本上消除此问题。 钢轨接触疲劳伤损：提高钢轨接触疲劳强度。 4.依照打磨的目的及磨削量分类，钢轨打磨的种类有哪些？为什么要进行钢轨断面轮廓形打磨？ 预防性打磨：为控制钢轨表面接触疲劳的发展，在裂纹开始扩展前将裂纹萌生区打掉的技术。 特点：打磨周期短；打磨深度浅：轨顶一般为0.05~0.075mm；外轨内缘和内轨外缘一般为0.1~0.15mm。 保养性打磨：将钢轨断面打磨成最佳轮轨接触的几何形状，以延缓波磨和其他疲劳伤损的产生的技术。特点：在曲线地段，可明显降低轮轨横向力和冲角，减轻钢轨侧磨修理性打磨：用来消除已产生的钢轨磨耗。特点：钢轨的一次磨削量较大，打磨周期长；不能消除引起波磨、钢轨剥离及掉块的潜在的接触疲劳裂纹。 进行轮廓形打磨原因：将钢轨断面打磨成最佳轮轨接触的几何形状，以延缓波磨和其他疲劳伤损的产生，在曲线地段对钢轨断面进行非对称打磨，能明显降低轮轨横向力和冲角，
国内外高速铁路线路养护维修浅析概要
国内外高速铁路线路养护维修浅析 1 国内外线路养护维修概况 1.1 我国线路养护维修简介 我国铁路线路养护维修主要是贯彻“ 预防为主, 防治结合, 修养并重” 的维修原则, 按照设备技术状态的各种变化不同程度地进行相应的维修工作。线路检测以人工每月检查为主, 轨道检查车主要负责线路的动态检查。铁路线路的养护维修按周期有计划地进行, 分为综合维修、经常保养和临时维修。 线路是列车高速、安全运行的基础设施, 不论是整体, 还是各组成部分都要有一定的坚固性和稳定性。受自然条件的影响和列车荷载的作用, 线路设备的技术状态不断地发生变化。为适应高速运行和繁重运输任务的需要,必须采用先进的技术手段加强线路的养护维修工作, 以保证线路的质量和行车安全。世界上一些国家在高速铁路线路的养护维修方面进行了大量的探索和实践。正确地认识和理解国外的实践成果, 结合我国客运专线线路设备的特点, 找出适合线路检修的模式,是尽快提高我国线路检修水平的捷径。 1.2 国外高速铁路的发展及其养护维修特点 国外高速铁路发展三十多年, 尤其是近十多年以来迅猛发展飞速发展。世界铁路处在各种交通运输的激烈竞争中, 取得了高新技术, 在某种程度上, 铁路线路的质量代表了铁路技术的水平和行车速度的高低,而保证线路质量的关键是做好线路维修养护。 国外铁路发展的共同特点是想将线路变为少维修或不维修的轨道, 以省力、经济、高效的新型线路维修为目标。维修水平主要表现在采用先进的检测系统、高度机械化作业方式、科学诊断和自动化管理方面。 国外铁路的研究及经验证明 :在线路方面直接影响、控制行车速度的主要因素,一是线路的平、纵断面 :另一是线路的平顺性。日本铁道线路专家佐藤吉彦在一
钢轨打磨量的分析计算_贾怀珍
研究与探讨 1 概述 我国于20世纪80年代引入钢轨打磨技术，目前大部分铁路局配备了钢轨打磨列车，钢轨打磨技术逐渐成为一项基本的线路维护技术[1]。我国现代化钢轨打磨列车主要依靠进口，大型打磨设备及打磨工艺落后于铁路发达国家[2]。1989年，我国引进第一台钢轨打磨列车，在丰 沙线和石太线实施打磨作业，以消除钢轨波形磨耗[3]。自此开始了钢轨打磨列车应用技术研究，并取得了一些实际应用经验。然而，我国大型养路机械钢轨打磨列车的研发和制造还处于起步阶段，为了推进钢轨打磨列车的引进和国产化进程，中国北车股份有限公司签订了大型养路机械96头钢轨打磨列车技术转让协议及采购合同。2009年11月，中国北车股份有限公司与瑞士SPENO公司通过技术引进、联合设计、合作生产、国产化制造和联合调试等模式，研制了首列GMC96型钢轨打磨列车[4]。目前，该型钢轨打磨列车的国产化比例达到70%。但SPENO公司仅提供6种适用于钢轨直线段的打磨模式，对我国铁路运输状况复杂、密度大、客货混运，以及运输距离较长等实际情况，6种钢轨打磨模式难以满足需求。 基金项目：铁道部科技研究开发计划项目（2010G008-C）。 钢轨打磨量的分析计算 贾怀珍：北京铁路局北京大型养路机械运用检修段，工程师，北京，100070蔡永林：北京交通大学，副教授，北京，100044崔宁宁：北京交通大学，硕士研究生，北京，100044李建勇：北京交通大学，教授，北京，100044姚 迪：北京交通大学，硕士研究生，北京，100044 摘 要：以GMC96型钢轨打磨列车为研究对象，论述钢轨轨廓数据采集与处理。分析打磨前后钢轨轨廓数据，针对打磨接触点、打磨面积计算、单个打磨头的平均打磨量计算进行阐述，提出钢轨打磨量计算方法；分析多种钢轨打磨模式下其打磨量与影响因素间的关系，得到打磨量与打磨角度及压力的关系，为GMC96型钢轨打磨列车打磨模式编制提供参考。 关键词：钢轨打磨；打磨量；打磨模式；GMC96型钢轨打磨列车
高铁打磨技术
高速铁路钢轨预打磨技术 上海铁路局上海客专维修基地钱海 以开行CRH380A高速动车组为标志、时速高达350公里的高速铁路，不仅对轨道几何尺寸提出了很高要求，而且对钢轨轨面状态和轨头轮廓提出了极高要求。由于钢轨在制造、运输、焊接、铺设等环节存在难以避免的缺陷或病害，新铺设钢轨难以完全适应动车组高速平稳运行要求，轴向加速度、减载率、动力学指标无法有效控制，人体感觉有晃车、抖动等不良反应，严重影响列车运行品质，甚至威胁高速行车安全。2010年，上海客专维修基地精心组织、全力以赴，以最快速度消化吸收新型引进装备--PMC-96C钢轨打磨车设备技术，联合铁道部科学研究院、同济大学和设备制造商美国HTT 公司，分析研究高速铁路轮轨接触病害，科学试验作业效果，攻克打磨作业技术关键，在全路率先成功运用96头钢轨打磨车实施高速铁路钢轨预打磨，出色完成沪杭、沪宁城际高铁和京沪高铁先导段打磨任务，取得很好效果。 一、高速铁路轮轨接触病害分析 早在2010年我国武广高速铁路试运行期间，曾发生连续晃车报警致动车组自动停车。3月初，铁道部高速技术组在组织调研动车晃车原因分析时，发现除钢轨顶面正常轮轨接触光带外，钢轨内侧圆弧角处也出现明显接触光带，形成轮轨之间在同一钢轨断面的两处接触，即“双光带”，其表现形式或连续、或间断、或单侧、或双
侧，这种“双光带”问题在我局先期开通运营的沪宁城际高铁也普遍存在，是造成动车晃车的重要原因。 法国高速铁路铺设UIC60标准钢轨，设计轨底坡为1:20。我国高速铁路铺设U71MnK标准钢轨，钢轨轮廓与UIC60标准钢轨相同，但设计轨底坡1:40，与我国铁路普通既有线一致。显而易见，与1:20轨底坡设计相比，1:40的轨底坡减少了钢轨内倾幅度，钢轨内侧圆弧角相对抬高了0.9mm，这是导致其与车轮轮缘之间构成不良接触的结构性原因。为此，同样采用1:40轨底坡设计的德国高铁，于2003年起铺设修正轨廓的60E2型钢轨。 当然，如果改变轨底坡设计，必须改动轨下基础即轨道版或轨枕设计，对已经开通运营的数千公里高速铁路来说，不但影响巨大，而且即使改变成1:20轨底坡，也很可能导致钢轨外侧过高，轮轨接触光带外移，显然也不能保证最佳轮轨关系，同样可能影响动车组平稳运行。因此，保留1:40轨底坡设计不变，在高速铁路精调以后开通运营之前，通过钢轨打磨，即高速铁路钢轨预打磨，“修正”（实际上是“改变”）钢轨轮廓，是消除轮轨接触病害，实现良好轮轨关系的唯一途径。这可能意味着，要利用打磨车“制造”出中国高铁的60E2钢轨。 此外，钢轨制造、运输、铺设施工中无法避免的断面轮廓尺寸误差、轨面不平顺、轨头扭曲变形，尤其是焊接接头对轨错牙、扭曲、打磨质量难以控制等产生的局部不平顺和前后相邻轨顶面连续性不良，均在不同程度上加剧影响动车组运行品质，表现为晃车、
高速铁路用钢轨的若干问题
收稿日期:20031222 高速铁路用钢轨的若干问题 周清跃 张银花 陈朝阳 (铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心 北京 100081) 摘 要 钢轨是轨道结构的重要部件,是高速铁路重要的基础设施。根据高速铁路钢轨的服役条件以及出现的伤损特点,提出了高速铁路钢轨应重点关注的性能指标,介绍国外高速铁路采用的钢轨强度等级,论述国内钢轨生产厂家应进行的技术改造,讨论了高速铁路采用长定尺钢轨的可行性包括长定尺钢轨的生产、运输、焊接,以及钢轨焊接体系。 关键词 高速铁路 长定尺钢轨 技术要求 技术改造 1 高速铁路用钢轨及其主要伤损 日本新干线早期采用断面为50T 的普通碳素热轧钢轨,后期改用强度等级为800MPa 的60kg 普通碳素热轧钢轨,使用中钢轨出现的主要损伤为轨头踏面的黑斑(dark spot )以及钢轨焊接接头部位的低塌所引起的波状磨损[1]。 钢轨轨头踏面的黑斑主要发生在列车的加速驱动以及减速制动区间,在高速行驶车轮的转动作用下,引起钢轨轨顶表面0105～012mm 的表层金属加工硬化。此加工硬化层将成为剥落损伤的起源(或核),随着通过总重的增加,黑斑缺陷发展成纵向水平裂纹甚至引发钢轨断裂。日本学者称这种伤损为钢轨中的癌症[2,3]。 高速铁路列车轴重轻,运行速度快,钢轨磨损轻微。钢轨表面的伤损以接触疲劳伤损以及短波波磨为其主要特点。目前,高速铁路比较发达的许多国家除了正在积极研究和试验由具有优良抗表面伤损性能的新材料制成的钢轨如贝氏体钢轨外,主要采用对钢轨进行定期打磨的办法来解决这种接触疲劳伤损。钢轨打磨还能去除引起钢轨剥落的表面细微裂纹并降低钢轨与车轮接触面发生的转动噪声。 焊接接头是无缝线路的薄弱环节。焊接接头的平直度以及轨顶面的硬度是否与母材匹配,将决定其在使用过程中是否出现低塌以及影响列车平顺运 行,严重时将发生焊接接头断裂。如日本东海道新干线在运行初期钢轨伤损大部分(约占80%)发生在铝热焊接头处[1]。从日本的情况来看,铝热焊接头强度难以满足铁路高速运行的需要。 而法国的情况与日本不同[4]。法国高速铁路早期采用60kg/m UIC700普通热轧钢轨,后来采用60kg/m UIC900A 普通热轧钢轨,从1983年开通运营至2001年,断轨80起,其中30%断在焊缝上,而这30% 的焊缝断头中有9/10断在铝热焊焊缝处。从绝对数量看,法国高速铁路最薄弱的铝热焊缝断头率年平均1起左右,而钢轨其它部位的折断率为年平均3起左 右(后者发生在钢轨母材上的断裂主要是由于钢轨擦伤以及道碴飞溅打伤钢轨造成的),这说明铝热焊接头虽然是无缝线路的薄弱环节,但从铝热焊技术本身而言是可以满足高速铁路使用要求的。 2 高速铁路对钢轨的基本要求 针对高速铁路钢轨的服役条件以及出现的伤损特点,要求钢轨钢质洁净,钢轨表面尤其轨头表面基本无原始缺陷,几何尺寸精度高、平直度好。 (1)钢质洁净 材质内部高洁净是对高速铁路钢轨的最基本要求。钢质洁净有利于提高其抗疲劳性能。 (2)表面基本无缺陷 钢轨表面基本无原始缺陷不仅对保证钢轨安全使用有益,而且可以减少表面接触疲劳伤损的出现,延长钢轨的使用寿命。 ?铁道/道路?
高速铁路的钢轨打磨对于我国来说是一个新的课题
高速铁路的钢轨打磨对于我国来说是一个新的课题，研究高速铁路的钢轨打磨技术对我国高速铁路的建设和开通运营后的线路养护维修具有重大意义。 钢轨打磨最早是在重载铁路上为了延长钢轨使用寿命为目的发展起来的，钢轨打磨形式也从最初的修理性打磨到保养性打磨发展到现在特别流行的“频繁、快速、轻度”的预防性打磨。同样高速铁路也施行养护维修性的钢轨打磨。而中高速铁路新铺轨后实施的初次钢轨打磨为新轨打磨，是属于另一种打磨类型，叫做“钢轨预打磨”即预备性打磨，它完全不同于运营过程中的预防性钢轨打磨。 轨道不平顺所引起的轮轨动力，对行车安全、平稳和乘车舒适性的影响随行车速度的提高而显著增大。对于高速铁路，一些轨面不平顺不要说使列车舒适度降低，甚至可能导致轨道和车辆的破坏甚至行车事故的发生，因而必须严格控制。所以，国外高速铁路对钢轨打磨极其重视。对于新铺钢轨，原苏联曾规定速度大于120km/h的铁路，必须在铺设钢轨后立即进行新轨打磨；现在日本、法国、德国、意大利以及西班牙建设的高速铁路，都要求新线铺轨或大修换轨后进行一次轨面打磨。在高速铁路运营管理中的钢轨打磨，日本、法国和德国的打磨技术已经成熟，钢轨打磨作业已经被列入线路的常规维修作业中，这些对我国的高速铁路的钢轨打磨具有重要的借鉴作用。 钢轨打磨—延长钢轨寿命的有效方法（1） 中国铁路2007-04-14 09:39:47 阅读72 评论0 字号：大中小 钢轨是轨道交通的主要部件，钢轨与列车的车轮直接接触，其质量的好坏直接影响到行车的安全性和平稳性。轨道交通开通运营之后，钢轨就长期处于恶劣的环境中，由于列车的动力作用、自然环境和钢轨本身质量等原因，钢轨经常会发生伤损情况，如裂纹、磨耗等现象，造成了钢轨寿命减少、养护工作量增加、养护成本增加，甚至严重影响行车安全。 因此，就必须及时对钢轨伤损进行消除或修复，以避免影响轨道交通运行的安全。这些修复措施如钢轨涂油、钢轨打磨等，其中钢轨打磨由于其高效性受到世界各国铁路的广泛应用。 钢轨打磨主要是通过打磨机械或打磨列车对钢轨头部滚动表面的打磨，以消除钢轨表面不平顺、轨头表面缺陷及将轨头轮廓恢复到原始设计要求，从而实现减缓钢轨表面缺陷的发展、提高钢轨表面平滑度，进一步达到改善旅客乘车舒适度、降低轮/轨噪音、延长钢轨使用寿命的目的。本文主要分析了钢轨打磨的目的和类型，并分析最新的国外铁路钢轨打磨技术，以 期对我国铁路及城市轨道交通的钢轨养护维修有所借鉴。 1 钢轨打磨的目的 钢轨打磨技术的最初应用是为了控制波磨的发展（图1），以及改善钢轨头部断面形状，满足轮/轨接触特性（即所 谓的最佳断面），从而减少钢轨及车轮的磨耗率。 随着钢轨打磨技术的发展和推广，越来越多的高速铁路、重载铁路和城市轨道交通都采用该项技术来延长钢轨寿命。 总的来说，钢轨打磨的目的如下： 1）通过修正钢轨断面形状，改善轮/轨接触关系，从而减少轮/轨接触应力和磨耗； 2）修正/控制钢轨波磨以及低接头。这些缺陷会增加轮轨噪音、加快车辆部件和轨道部件的恶化率，甚至造成列车 限速； 3）修正/控制滚动接触疲劳缺陷。这些缺陷会增加钢轨损伤的风险，甚至降低超声波钢轨探伤的效果； 4）修正/控制其他钢轨缺陷（如车轮滚伤、压溃、轨头垂向及纵向裂纹）；
钢轨打磨列车在高铁上的应用
钢轨打磨列车在高铁上的应用 摘要：目前我国高铁营运里程和运行速度大幅度增加，这也对高铁线路养护提出了更高要求。钢轨打磨列车主要用于消除钢轨波磨、擦伤和剥离等钢轨损害及新线钢轨的预防性打磨，能大幅度提高钢轨利用率，延长使用寿命，改善旅客列车舒适度，是我国高铁养护的必备的有效装备。在介绍了国外的使用情况，具体打磨方式和使用效果后，指出了我国高铁应用钢轨打磨车的不足和努力方向。 关键词：打磨列车；高铁；应用 引言 目前，我国投入运营的高速铁路已达6，920公里。其中+新建时速250-350公里的高速铁路有4，044营业公里；既有线提速达到时速200-250公里的高速铁路有2，876营业公里。根据2008年调整的《中长期铁路网规划》，到2020年，我国新建高速铁路将达到16万公里，加上其他新建铁路和既有线提速线路，我国铁路快速客运网将达到5万公里以上，将连接所有省会城市和人口在50万以上的城市，覆盖全国90％以上人口。高速铁路、客运专线对轨道结构、钢轨表面的平顺性要求极高，轨道状态对列车运行安全性、平稳性具有十分重要影响。目前国际上公认钢轨打磨对保证线路质量，提高安全系数，降低运营成本，起关键作用。高铁线路在开通前进行钢轨预打磨、开通后进行钢轨预防性打磨及保养性打磨是保证高铁运行的重要手段。 1高速铁路 高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1985年5月，联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高运行速度规定为客运专线300km／h，客货混线250km／h。1996年欧盟对高速铁路的最新定义是：在新建高速专用线上运行时速至少达到250km的铁路可称作高速铁路。铁盟认为，各国可以根据自身情况确定本国高速铁路的概念，在既有线上提速改造，时速达到200km以上，也可称为高速铁路。目前我国所说的高铁，一般是指新建的时速在300公里以上的客运专线。 高速铁路的运行维护如果还是依靠我国传统的铁路养护手段，则已经完全不能满足要求了，必须使用大型的专用检测和维护设备，如检测车，打磨车等。2钢轨打磨列车
盘点高铁上所用的材料
盘点高铁上所用的材料 中国高铁出口意义非凡，不仅仅是单个产业的“出海”，而是整个产业链条的“走出去”？目前市场规模虽小但一旦受到 海外市场的认可，将重塑中国制造的全球品牌形象，带动产业链上下游细分领域的发展？今天小编就带大家看看高铁上的材料？对于高速铁路，对新材料的强度？疲劳性能？轻量化？工艺性等提出了更高的要求，新材料的应用主要在以下几个方面?铁道车辆车体不锈钢不锈钢主要用镍铬奥氏体不锈钢， 由于其高耐蚀性和美观的特点，在日本？美国？前苏联应用较多，在保证强度和刚度前提下，如梁？柱等骨架的板厚由普通钢的3.2 —6.0mm 减至1.0 一1.5mm,可减重40%左右？20世纪60年代初,日本率先研制出不锈钢车辆，其轻量？节能？不需涂装，产生了显著的经济效益，目前不锈钢车辆超过5000辆，占全部客车10%以上？主要应用：不锈钢车体由于不易解决车体气密性问题，只用于制造20km/h速度级的车体？及车内承载和装饰件？ 铝合金铝的密度小，仅为2.7（属轻金属），约为钢的1/3？由于铝的表面易氧化形成致密而稳定的氧化膜，所以耐蚀性好？铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造各种复杂外形的零件？铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高？主要应用：一是作为受力构件；二是作为门？窗?管？
盖？壳等材料；三是作为装饰和绝热材料？铝合金容易加工和具有高度的散热性？特别是车辆引擎部分特别适合使用铝合金材料？这里几乎完全是铝合金的一家天下？此外，铝合金的 加工工艺多种多样？通用性较强？从长期来看,铝合金价格适中？铝材价格较高，使得车辆制造成本增加，但由于铝合金使得车辆轻量化，车辆的轻量化带来了运能的增加，耗能的减少，维修的费用降低？有资料显示，交通工具的重量每减少10%燃料可节约8%？在报废回收时，铝型材产品可以实现100%回收，回收铝型材循环再用可以减少95%的能源消耗？早在20世纪50 年代，世界上较发达的一些国家就开始采用铝型材来制造铁路车辆,包括美国？加拿大？日本？俄罗斯？德国和法国等国，目前国内高铁列车车厢已大量使用铝合金材料？业内专家指出，时速300公里以上的高速列车车体必须采用轻量化的铝合金材料,350公里以上的列车车厢除底盘外全部使用铝型材？目前中国铁路客运专线动车组采用的CRHI?CRH2?CRH3?CRH5 四种类型中，除CRHI型车体采用的是不锈钢材外，其余3种动车组车体均为铝合金材质？近年来国外有用镁合金？钦合金等航空材料制造车体骨架的尝试，其重量只有铝合金的66%减重效果明显？但还在考察试验中？复合材料复合材料己开始应用于车辆，且用量不断增加，代表了未来发展趋势？纤维增强树脂基复合材料（FRF因为高比强度（刚度）?耐疲劳？耐蚀？隔热？阻燃？可设计性强等优点，英国？日本？德国先后在60年代开始
打磨技术方案
津保铁路钢轨打磨技术方案 一、目标廓形 （一）线路 1.津保铁路天津西津保场至霸州西（不含）上行k0+094～k72+164、下行k0+000～k72+164仅运行动车组，按照《高速铁路钢轨打磨管理办法》，应使用设计廓形为目标廓形。 2.津保铁路霸州西（含）至徐水（不含）上行k72+164～k137+082、下行k72+164～k136+670运行动车组及普速客车，按照《高速铁路钢轨打磨管理办法》，应使用60N为目标廓形。 3.霸徐京广高速联白洋淀至徐水东站上行k116+112～k125+744、下行北张庄线路所至徐水东站k121+585～k125+705，应使用设计廓形为目标廓形。 （二）道岔 1.天津西津保场（18#道岔6组、12#道岔3组）、密云路线路所（18#道岔3组、12#道岔1组）、曹庄北线路所（42#道岔2组）、胜芳（18#道岔8组）、霸州南（18#道岔4组、42#道岔2组），应使用设计廓形为目标廓形。 2.霸州西（10组18#道岔）、白沟（18#道岔8组）、白洋淀（18#道岔9组、42#道岔1组）、北张庄线路所（42#道岔1组），应使用60E2为目标廓形。 直曲全打道岔：天津西津保场313#道岔（12#）、白洋淀4#道岔（42#）、北张庄线路所线1道岔（42#）。 （三）温度调节器
津保铁路子牙河特大桥上下行k14+042～k14+054，应使用设计廓形为目标廓形。温度调节器前后150m使用岔磨车进行打磨，温度调节器范围打磨角度3°～+40°。 二、工作量调查 1.钢轨打磨前，应对钢轨状态进行全面调查，并保证线路状态良好。 ⑴线路、道岔几何尺寸和轨下基础等应符合相关技术标准要求。打磨前，工务段应对线路、道岔结构进行全面检查，对线路结构病害、道岔降低值超限和几何尺寸超过作业验收标准的地段应进行调整，保证线路、道岔状态良好。 ⑵工务段应提前对打磨地段进行调查，对影响打磨作业的工务设备应先采取措施进行处理，并通知其他相关设备管理单位拆除影响打磨作业的设备。 ⑶工务段应向工务机械段进行技术交底，提交相关技术资料、钢轨病害以及动态检测资料等。 ⑷工务机械段应预先进行打磨车打磨参数调整试验，工务段与工务机械段共同确认打磨廓形达到要求后方可进行正式打磨。 ⑸道岔打磨前，工务段应组织电务部门对道岔转辙及辙叉部分滑床台进行覆盖，并清除作业地段线路两侧的可燃物，落实防火措施。 2.线路钢轨打磨工作量调查及预处理 ⑴钢轨廓形及光带 打磨前应调查待打磨地段钢轨廓形及光带状况，每3km采用钢轨轮廓测量仪测试钢轨廓形。廓形测试数据由工务机械段按照目标廓形进行对比
高速铁路钢轨预打磨技术
高速铁路钢轨预打磨技术 以开行CRH380A高速动车组为标志、时速高达350公里的高速铁路，不仅对轨道几何尺寸提出了很高要求，而且对钢轨轨面状态和轨头轮廓提出了极高要求。由于钢轨在制造、运输、焊接、铺设等环节存在难以避免的缺陷或病害，新铺设钢轨难以完全适应动车组高速平稳运行要求，轴向加速度、减载率、动力学指标无法有效控制，人体感觉有晃车、抖动等不良反应，严重影响列车运行品质，甚至威胁高速行车安全。2010年，上海客专维修基地精心组织、全力以赴，以最快速度消化吸收新型引进装备--PMC-96C钢轨打磨车设备技术，联合铁道部科学研究院、同济大学和设备制造商美国HTT 公司，分析研究高速铁路轮轨接触病害，科学试验作业效果，攻克打磨作业技术关键，在全路率先成功运用96头钢轨打磨车实施高速铁路钢轨预打磨，出色完成沪杭、沪宁城际高铁和京沪高铁先导段打磨任务，取得很好效果。 一、高速铁路轮轨接触病害分析 早在2010年我国武广高速铁路试运行期间，曾发生连续晃车报警致动车组自动停车。3月初，铁道部高速技术组在组织调研动车晃车原因分析时，发现除钢轨顶面正常轮轨接触光带外，钢轨内侧圆弧角处也出现明显接触光带，形成轮轨之间在同一钢轨断面的两处接触，即“双光带”，其表现形式或连续、或间断、或单侧、或双侧，这种“双光带”问题在我局先期开通运营的沪宁城际高铁也普
遍存在，是造成动车晃车的重要原因。 法国高速铁路铺设UIC60标准钢轨，设计轨底坡为1:20。我国高速铁路铺设U71MnK标准钢轨，钢轨轮廓与UIC60标准钢轨相同，但设计轨底坡1:40，与我国铁路普通既有线一致。显而易见，与1:20轨底坡设计相比，1:40的轨底坡减少了钢轨内倾幅度，钢轨内侧圆弧角相对抬高了0.9mm，这是导致其与车轮轮缘之间构成不良接触的结构性原因。为此，同样采用1:40轨底坡设计的德国高铁，于2003年起铺设修正轨廓的60E2型钢轨。 当然，如果改变轨底坡设计，必须改动轨下基础即轨道版或轨枕设计，对已经开通运营的数千公里高速铁路来说，不但影响巨大，而且即使改变成1:20轨底坡，也很可能导致钢轨外侧过高，轮轨接触光带外移，显然也不能保证最佳轮轨关系，同样可能影响动车组平稳运行。因此，保留1:40轨底坡设计不变，在高速铁路精调以后开通运营之前，通过钢轨打磨，即高速铁路钢轨预打磨，“修正”（实际上是“改变”）钢轨轮廓，是消除轮轨接触病害，实现良好轮轨关系的唯一途径。这可能意味着，要利用打磨车“制造”出中国高铁的60E2钢轨。 此外，钢轨制造、运输、铺设施工中无法避免的断面轮廓尺寸误差、轨面不平顺、轨头扭曲变形，尤其是焊接接头对轨错牙、扭曲、打磨质量难以控制等产生的局部不平顺和前后相邻轨顶面连续性不良，均在不同程度上加剧影响动车组运行品质，表现为晃车、抖动等人体感觉不良和水加、垂加等动态指标不佳，也需要通过钢
高速重载铁路运输对钢轨的技术要求
高速重载铁路运输对钢轨的技术要求 我国铁路现有营业里程67000km，每年新线投产约1000km，其中60kg/m以上钢轨铺设38500km，约占正线延展长度的49.6%。今后相当长的一段时间内，60kg/m钢轨将是铁路采用的主轨型。 国产钢轨牌号主要有U74、U71Mn、PD2、PD3和BNbRE，强度级别为800、900MPa 和1000MPa级。钢轨淬火后，强度可达到1100-1200MPa或1200-1300MPa级。其中PD2为普碳钢SQ工艺全长淬火钢轨；PD3为高碳微钒低合金钢轨，BNbRE为含铌稀土处理低合金钢轨。 世界上开行200km/h以上高速铁路的国家有5个，即日本的新干线、法国的TGV、德国的ICE、意大利的ETR和西班牙的A VE。 全部采用60kg/m的轨型。 为保证高速列车运行的平稳性和旅客的舒适性，高速铁路的平顺性是很重要的指标，国外高速铁路采用断面尺寸公差和平直度要求很高的长定尺钢轨并焊接成超长无缝线路。 为保证高速铁路的运行安全，国外高速铁路用钢轨采用各种冶金技术最新发展的成果来生产。钢轨生产厂普遍采用铁水预处理，转炉或电炉炼钢、炉外精炼、真空脱气等先进工艺。钢水浇铸则全部采用连铸。钢中硫、磷含量一般小于0.02%；氢含量小于1.5× 10-6；高倍夹杂物B、C、D类≤1.0级，A类≤1.5级。 万能轧机轧制是提高尺寸精确度和表面质量的关键。 我国铁路发展提速、重载运输后，有4个特点影响到钢轨的服役状态。 高密度、高速度、高牵引定数和大轴重并举： 提速后，四大干线旅客列车速度达到140~160km/h，货物列车速度达到80-85km/h。 四大干线已开行牵引定数5000t的重载列车。大秦线运煤单元列车全列重量10000t。 新设计生产的重载货车轴重达25t，增加了轮轨间接触应力和疲劳负荷。 曲线外轨超高位置： 由于我国铁路系统是客、货列车混跑，使得轮轨之间的接触偏离设计状态，使得钢轨的服役条件更加苛刻。 内燃电力牵引比例增加： 轴重与轮径之比P/D较蒸汽机车大，由于减小了轮轨之间的接触面，增加了接触应力。 蛇行运动： 列车速度提高后，两侧钢轨造成不均匀的磨耗和剥离。 技术条件指标 ⑴ 化学成分和残留元素：200km/h钢轨化学成分采用U71Mn，UIC900A，PD3 和BNbRE四个钢种，300km/h钢轨采用欧洲标准EN260，但其成分含量比原钢号成
2015年春季工务系统高速铁路专业知识网络培训思考题
2015年春季工务系统高速铁路专业知识网络培训思考题 1.什么是周期检修？（《高速铁路有砟轨道线路维修规则》第二章） 答：周期检修指根据线路及其各部件的变化规律和特点，对钢轨、道岔、扣件、道床、无缝线路及轨道几何形位等按相应周期进行的全面检查和修理，以恢复线路完好技术状态。 2.周期检修的基本内容有哪些？（《高速铁路有砟轨道线路维修规则》第二章） 答：（1）线路设备质量动态检查。 （2）轨道几何尺寸静态检查。 （3）扣件、轨枕、道床状态检查。 （4）钢轨探伤。 （5）无缝线路钢轨位移、钢轨伸缩调节器（以下简称调节器）伸缩量的周期观测和分析。 （6）沉降地段轨道状态观测和分析。 （7）精测网检查、复测。 （8）根据线路、道岔、调节器状态，对线路平面、纵断面进行测设和优化，全面起道、拨道、改道、捣固、稳定，调整几何形位，清筛枕盒不洁道床和边坡，改善轨道弹性。 （9）采用打磨列车对钢轨进行预打磨、预防性打磨和修理性打磨。 （10）联结零件成段涂油、复拧。 （11）其他周期性检测的工作。 3.什么是经常保养？（《高速铁路有砟轨道线路维修规则》第二章）
答：经常保养指根据动静态检测结果及线路状态变化情况，进行有计划，有重点的经常性养护，以保持线路质量经常处于均衡状态。 4.经常保养的基本内容有哪些？（《高速铁路有砟轨道线路维修规则》第二章） 答：（1）对轨道质量指数（TQI）超过管理值或成段轨道几何尺寸超过经常保养容许偏差管理值的区段进行修理。 （2）无缝线路应力调整或放散。 （3）根据钢轨表面伤损、光带及线路动态检测情况，对钢轨进行修理。 （4）整修焊缝。 （5）整修伤损的扣件、道岔及调节器等轨道部件。 （6）更换、方正和修理轨枕。 （7）整治道床翻浆冒泥，补充道砟，整理道床。 （8）疏通排水，清除道床杂草。 （9）整治冻害。 （10）精测网维护。 （11）修理、补充和刷新线路标志、标识。 （12）根据季节特点对线路进行重点检查。（13）其他需要经常保养的工作。 5.什么是临时补修？（《高速铁路有砟轨道线路维修规则》第二章） 答：临时补修指对轨道几何尺寸超过临时补修容许偏差管理值或轨道设备伤损状态影响其正常使用的处所进行临时性修理，以保证行车安全和舒适。