论小半径曲线钢轨磨耗原因及防治

万方数据

论小半径曲线钢轨磨耗原因及防治

作者：韩冰

作者单位：辽源矿业(集团)铁路运输公司,吉林,辽源,136201

刊名：

现代商贸工业

英文刊名：MODERN BUSINESS TRADE INDUSTRY

年，卷(期)：2010(16)

参考文献(1条)

1.童大埙铁路轨道 1988

本文链接：https://www.360docs.net/doc/0810049330.html,/Periodical_xdsmgy201016220.aspx

钢轨波浪型磨耗概述

钢轨波型磨耗概述 1．钢轨波形磨耗的产生机理钢轨波浪型磨耗(简为波磨)一般有三类：磨损性波磨、塑流性波磨和混合性波磨。轨头有明显的波浪型磨损痕迹，钢轨上呈显可见的波谷与波峰，但无明显磨损凹陷，属于磨损性波磨，也是最常见的一种波浪型磨耗。地铁中产生的主要就是这种磨损性波磨。根据对波长特征的调查分析，认为磨损性波磨是由于轮对在通过曲线时，轮对扭曲共振导致交替的纵向力，从而在轮对与钢轨间发生纵向滑动而产生波磨。这不仅与轮对的重力角刚度特性有关，而且与曲线曲率及轮轨黏着状态有直接关系，主要是轮轨之间的粘滑振动导致内轨顶面的波磨。当车辆通过曲线半径较小的线路时，由于轮对冲角的改变，轮轨的纵向剪切力超过轮轨黏着极限，轮轨间发生纵向滑动，滑动处形成波谷；滑动后释放了积累的能量，使轮轨又处于黏着状态，轮轨磨损减轻，该处形成波峰。这种粘滑振动不断重复，形成了钢轨表面的波磨。 2．粘滑振动与钢轨波形磨耗的关系若所有的车辆具有极好的一致性，且运行速度一致，则容易在所经过的曲线上，特别是在圆曲线上形成有规律的振动，这种振动往往使右侧轮子与内轨间发生大的滑动，当轮轨接触面的切向力足以破坏轨道顶面的金属材料时，或使其发生低周疲劳，则波磨就会产生。因此，在一定外界条件共同作用下的粘滑振动是地铁曲线波形磨耗发生的重要原因。任一个外界条件的消失，都能够使波磨消失。 3．波磨容易出现的位置大量计算分析表明，该粘滑振动的发生规律与现场出现的波磨发生规律相吻合，即这种振动容易出现在曲线内轨的圆曲线上，容易出现在曲线半径较小的区段，容易出现在轮轨粘着条件较好的地下洞内的轨道上，容易出现在轨道刚度较大的整体道床上。 4．钢轨波型磨耗的影响因素（影响粘滑振动的因素）（1）影响粘滑振动的首要因素是蠕滑率和蠕滑力之间的负梯度特性，对粘滑振动形成与否有着决定性作用。（2）蠕滑力饱和后负斜率不同，可能产生轮对的粘滑振动的频率也不同。蠕滑力饱和后如无下降，无论其他条件如何，均不会发生粘滑振动。（3）轨道的横向刚度和轮对的扭转和弯曲刚度，轨道的刚度低到一定程度就会使耦合振动消失。调查也发现采用木枕的道岔上没有这种波磨，而整体道床的道岔上有严重的波磨。同样轮对扭转和弯曲刚度的减小也会使耦合振动消失。

5测量高速铁路曲线钢轨磨耗(无砟轨道)

铁道行业职业技能鉴定铁路线路工高级工操作技能考核准备通知单试题名称：测量高速铁路曲线钢轨磨耗（无砟轨道）考核时间：60 min 一、鉴定站准备 1.材料准备记录用表格。 2.设备设施准备曲线钢轨磨耗地段100 m线路。 3.工、量、刃、卡具准备钢轨轮廓仪（台）。 4.考场准备考试需要在天窗时间内进行，考场要有充足的照明。作业用头灯每人配备一个。二、考生准备考生自带劳动保护用品、笔。

铁路线路工高级工操作技能考核试卷试题名称：测量高速铁路曲线钢轨磨耗（无砟轨道）一、技术要求 1.能够正确组装仪器，并通过调试使仪器能够正常使用。 2.能够利用仪器检测钢轨的磨耗量。 3.根据检测结果判断钢轨伤损级别，并制定相应的处理方案。 4.作业完毕，整理仪器。二、考核要求曲线地段钢轨每10 m各测一处上下股垂磨、侧磨、45度磨耗、总磨耗。三、考核时限 1.准备时间：0 min。 2.正式操作时间：60 min。 3.计时从考生得到允许作业的命令之时开始，到考生汇报作业完毕之时结束。 4.在规定时间内全部完成，不加分，也不扣分。每超时1 min，从总分扣2分，总超时5 min停止作业。四、考核评分考评人数：3人。评分要点：1.组装仪器的方法正确。2.检测结果及轻重伤钢轨的标记准确。3.提出处理意见。评分程序：1.作业过程。2.作业质量。评分规则：1.各项配分扣完为止，不出现负分。2.考评员各自打分，取平均值为总分。五、否定项 1.未认真执行上下道规定（如未清点工具、材料）。 2.作业中发生磕手碰脚等人身伤害事故。 3.作业完毕工料具发生遗失。

★小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施

小半径曲线钢轨磨耗分析及整治措施小半径曲线的换轨周期，主要由上股钢轨的侧面磨耗和波形磨耗来控制。我国铁路行业小半径曲线上的钢轨有98％是由于侧面磨耗超限而报废的。对于小半径曲线上的钢轨而言，轮轨的磨耗和损伤十分严重，具体表现在曲线上股钢轨侧磨加剧，导致几何形状发生改变，有效截面减小，影响运营安全。因此，必须在钢轨磨损达到一定限度时就更换钢轨，以保证列车的运营安全。严重的钢轨侧面磨耗减少了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费大量的资金，而且还干扰运营任务的完成。因此，延长钢轨使用寿命对解决轨道交通因钢轨磨耗而出现报废的问题具有积极意义。 1 曲线钢轨磨损机理钢轨磨耗主要有垂直磨耗、侧面磨耗、鞍型磨耗和波形磨耗（简称波磨）等。其中影响最大的是钢轨的侧面磨耗和波形磨耗，下面就这两种磨耗机理进行简单阐述。 1.1 波磨机理波形磨耗是指钢轨使用后钢轨顶面出现的波形不均匀磨耗。按其波长分为短波（波纹形磨耗）和长波（波浪形磨耗）两种。据研究，钢轨波形磨损形成的充要条件是轮轨接触点上的法向力和切向力联合作用结果，使旧钢轨轨头内产生2～7mm深的塑性区，并且在纵向负蠕滑率作用下，塑性区向上向前产生碾压变形基础单波，同时踏面经过不均匀磨耗和压宽，由单波发展成多波，从而导致波形磨损的发生和发展。在轮轨系统中，影响钢轨波磨形成的因素很多，大致分为两类：一是轮对的扭转粘滑振动的强度，它决定了是否会形成钢轨波磨；二是在车辆运行条件下，钢轨波磨是否会进一步发展，是加速还是减缓波磨的发展，则取决于轨道弹性和阻尼、机车车辆及其走形部构造特性、曲线半径、轮轨间粘着系数及轮轨蠕滑力特性曲线、轨道不平顺等因素(见图1)。图１波磨示意图

轮对异常磨耗原因分析及处理措施-宁兴良

SS4型机车轮对异常磨耗原因分析及处理措施宁兴良朔黄铁路机辆分公司河北肃宁县 062350 摘要：本文总结了朔黄线上运用的SS4型电力机车轮对异常磨耗对机车所造成的各种不利影响，分析了其形成的原因,并根据现有技术条件采取了相应措施的解决措施，使机车轮对的技术管理做到了有序可控，提高了轮对使用寿命，确保了机车的正常运用。关键词：轮对磨耗异常处理措施 0引言轮对作为机车走行部关键部件之一，它不仅承受着巨大的静载荷和动载荷,还刚性的承受来自钢轨接头、道岔和线路不平顺等垂直和水平方向的作用力，从而实现机车牵引力的传递及导向。因此，轮对是一个受力复杂、负重很大、工作条件恶劣的重要部件，其外形尺寸是否符合技术要求、材质是否有缺陷，对保证运用安全是非常重要的。一旦轮对状态不良，轻者可能引起机车振动，重者可能造成机车脱轨、列车颠覆等行车事故。 1.问题的提出朔黄铁路通车后，从2003年开始，部分SS4机车陆续出现了机车震动大、走行部异音、一系圆簧断裂、齿轮箱和抱轴箱裂损等一系列问题,影响了机车的正常运用和运输生产。我们通过观察车轮表面状况以及对车轮尺寸报表进行分析，并与机车运用情况相结合，发现在机车轮对镟修走行18万公里后，机车车轮外形出现异常磨耗，主要有表现在以下几个方面。 1.1轮对踏面非正常磨耗比较严重，轮对踏面磨耗不均匀。轮对的不圆度最严重的达到了3mm以上以及个别轮对的箍厚差大于2mm（轮径差大于4mm）。 1.2轮缘偏磨现象较为严重，个别轮对的左右轮缘厚度差达到了4mm，一侧的轮缘磨耗量较小甚至在数据上反应不出来，而另一侧则磨耗严重。此时在轮对镟修时，需要较大的镟削量才能恢复踏面原形，造成了个别轮对的十万公里踏面磨耗量达到了3mm。踏面磨耗不是“磨”下去的,而是“镟”下去的。

城市轨道交通钢轨波纹磨耗成因的探讨

城市轨道交通钢轨波纹磨耗成因的探讨Discussion on the Cause of Rail Corrugation in Urban Rail Transit 1 引言随着我国城市轨道交通建设的飞速发展，城市轨道交通已逐步成为城市中振动及噪声的主要污染源。由于轨道结构是振动传播的重要环节，因此环境影响评价中对于振动及噪声超标的敏感点，一般均要求在轨道结构上采取减振措施，以谋求线路开通后周边建筑物的振动及噪声满足要求。在各类减振轨道结构中，扣件减振是最经济、最方便施工、最便于养护维修及更换的减振措施，国内外城市轨道交通中均有采用。然而在对我国新开通的城市轨道交通线路调研中，发现采用减振扣件的一些区段出现了类似高铁线路上的钢轨波纹磨耗问题（以下称为钢轨异常波磨问题），波长为60mm 左右，并伴随有轮轨啸叫声。城市轨道交通中因减振带来的异常波磨问题已逐渐成为当前轨道结构领域亟待解决的问题及研究热点。 2 钢轨波纹磨耗的定性分析为全面掌握北京地铁钢轨异常波磨的情况及分布规律，课题组对钢轨波磨情况进行了系统、深入调研，并对发生波磨地段的长度、波磨特征、里程、车辆速度、线路条件、减振扣件类型等进行了详细统计，整理了详实的基础数据资料，并在此基础上对波磨的分布规律进行深入的总结分析[1]。 2.1 异常波磨的主要特点及定性分析纵观国内外钢轨波磨成因的理论，大体分为动力类成因和非动力类成因两大类，动力类成因指钢轨波磨是轮轨系统动力作用的结果，非动力类成因主要从钢轨材质、冶炼、加工工艺等方面解释波磨的成因。对于五号线钢轨异常波磨的成因，主要就以下几方面的特点进行定性分析,见表1。此外，对于扣件刚度对波磨的影响问题，从既有文献来看，一般认为降低轨道刚度对于减缓波磨有利[5，6]，但地铁工程的实践表明，扣件刚度的降低虽增加了轨道弹性，但反而更易引起钢轨波磨。扣件刚度对波磨的影响，有以下几方面。一方面，扣件刚度的降低使得轨道变形加大，轮轨接触面积随着增大，因此轮轨接触应力有所降低，有利于减缓钢轨波磨；另一方面，扣件刚度的降低将导致在动荷载作用下钢轨更易发生弯曲振动，故易导致钢轨异常波磨产生；再者，为降低扣件刚度，需对垫板的材料配方、几何参数等进行设计，刚度调整的同时将使得扣件系统的阻尼特性发生改变。相关测试结果表明，扣件刚度的降低可能导致其高频下的阻尼值降低较多，导致轮轨接触界面振动加剧，加速异常波磨的产生[1]。这可能是目前已开通线路上各种减振扣件地段的波磨程度差异较大的主要原因之一。因此，扣件刚度调整是否会导致波磨的产生是各种因素综合作用的结果，不能仅从扣件刚度的大小直接判定是否易导致钢轨异常波磨产生。 3 动力仿真分析在以上定性分析的基础上，通过建立车辆/轨道系统动力仿真模型，从轮轨垂向振动理论的角度，通过对轮轨系统的随机响应振动特性进行动力仿真计算，以对钢轨异常波磨的成因进行理论分析。目前在诸多钢轨波磨成因理论中，轮轨垂向振动理论认为轮轨接触频率与钢轨波磨有直接关系[5]。因此动力仿真分析主要通过计算能反映轮轨相互作用状况的轮对加速度频谱特性来评估轮轨接触作用与钢轨波磨形成的相互关系问题。影响因素主要考虑扣件刚度、扣件阻尼及车辆速度。仿真分析中车辆采用B型车，轨道不平顺采用随机不平顺激扰，钢轨为60kg/m钢轨。车辆速度除有特别说明之外均为70km/h。 3.1.1扣件刚度的影响摘要本文在对北京地铁部分线路钢轨波纹磨耗问题进行系统调研及定性分析的基础上，通过建立车轨动力仿真模型，对扣件刚度、阻尼及车速与钢轨波纹磨耗的关系进行了动力仿真分析，并提出相关建议，为既有线整治及新线预防提供参考。关键词城市轨道交通钢轨波纹磨耗成因分析动力学 Abstract: This paper has made a dynamic simulation analysis based on the corrugation problem in some metro lines to make a system research and analysis, through establishing vehicle rail dynamic simulation model to analysis faster stiffness, damping and relation between train velocity and rail corrugation to propose advices for the references of the existing metro line and new construction line. Keywords: Urban Rail Transit; Rail Corrugation; Cause Analysis; Dynamics

钢轨允许磨耗限度

中华人民共和国铁道部部标准 TB 2097-89 钢轨允许磨耗限度 1 主题内容与适用范围本标准规定了钢轨的垂直磨耗、侧面磨耗及波形磨耗的允许限度。本标准适用于38、43、50及60kg/m国产与非国产钢轨。 2 总则 2.1 钢轨磨耗超限是钢轨伤损的一种类型。钢轨磨耗量由总磨耗、垂直磨耗与侧面磨耗表征。总磨耗表示由于磨耗而使钢轨头部断面积减少的程度。总磨耗=垂直磨耗＋侧面磨耗。 2.2 本标准是划分因磨耗而造成的钢轨轻、重伤的依据。磨耗达到重伤限度的钢轨应立即更换，不得再使用于本等级线路上；磨耗轻伤钢轨应注意观察其磨耗的发展趋势及其他类型伤损的相伴发生。钢轨产生波形磨耗时应及时打磨，波形磨耗钢轨达到允许限值时应立即更换。 2.3 根据下列原则制定钢轨允许磨耗限度； 2.3.1 钢轨磨耗达到允许限度时尚能保证钢轨具有足够的强度与抗弯性能。 2.3.2 钢轨达到允许磨耗限度时机车车辆轮缘在最不利情况下不致接触到接头夹板。 2.3.3 波磨钢轨的波谷深度达到允许限度时不致引起轨道部件的损伤及养护工作量的急剧增加。 3 钢轨允许磨耗限度 3.1 各类钢轨磨耗量达到表1所列数值之一者即为轻伤钢轨。中华人民共和国铁道部1989-09-01批准 1990-05-01实施

1 TB 2097-89 3.2各类钢轨磨耗量达到表2所列数值之一者即为重伤钢轨。 3.3 波形磨耗分为波纹磨耗与波浪磨耗两种。根据波形磨耗的类型，波谷深度的允许限度值见表3。注：波纹磨耗波长为30～80mm，波长大于80mm时为波浪磨耗。 4 钢轨磨耗的测量 4.1 钢轨磨耗量测以标准断面为基准。 4.2 垂直磨耗在钢轨垂直中心线处量测。侧面磨耗在钢轨轨顶下14mm处量测，见图1。波形磨耗量测波谷深度。

高速铁路钢轨磨耗的分析研究

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/0810049330.html, 高速铁路钢轨磨耗的分析研究作者：于家敏来源：《科学与财富》2020年第02期摘要：高速铁路列车轴重轻，速度快，钢轨的磨耗有其自身的特点，本文作者通过对全国主要著名的几条高速铁路钢轨磨耗情况的长期跟踪观测，重点分析与总结了高速铁路钢轨的磨耗特点。通过结果表明：高速铁路直线段钢轨的垂直磨耗量与磨耗速度相对比较小，而小半径曲线地段钢轨的侧面磨耗严重，已影响到钢轨的使用寿命。建议在小半径曲线地段使用在线热处理钢轨，同时进行钢轨润滑，以减少钢轨磨耗。关键词：高速铁路;钢轨;垂直磨耗;侧面磨耗引言钢轨磨耗是影响钢轨使用寿命的重要因素，按照磨耗的部位的不同，钢轨磨耗分为垂直磨耗与侧面磨耗，其中垂直磨耗在钢轨轨顶面宽三分之一处，距标准工作边测量，侧面磨耗在钢轨踏面，按标准断面下的16毫米处测量。目前，普通速度的钢轨的垂直磨耗，侧面磨耗重伤标准分别是11毫米与19毫米，高速铁路钢轨的垂直磨耗，侧面磨耗重伤标准分别是10毫米和12毫米。直线段钢轨的磨耗以垂直磨耗为主，而曲线段钢轨上股以侧面磨耗为主，下股以垂直磨耗为主。高速铁路列车轴重轻，速度快，钢轨的磨耗有其自身的特征。我国高速铁路钢轨磨耗虽然己经开展了一些研究。但由于我国高速铁路尚处于运营初期，高速铁路钢轨的磨耗特征及规律还需要持续的跟踪研究。本文通过对我国高速铁路钢轨磨耗情况的长期跟踪测量，分析总结了高速铁路钢轨磨耗的一些规律及特点。研究结果表明：尖轨和基本轨磨耗发展呈现逐渐收敛的趋势;基本轨垂向磨耗在轮载过渡区前后较大，在轮载过渡区相对较小，直尖轨垂向磨耗比曲尖轨更严重;曲尖轨侧向磨耗明显大于直尖轨，在轮载过渡区前侧向磨耗较小，轮载过渡区侧向磨耗明显，基本轨侧向磨耗主要集中在尖轨前端及岔前区域，直基本轨侧向磨耗比曲基本轨更严重。试验结果可为磨耗仿真研究提供试验验证，同时可为高速道岔的养护维修提供科学指导。一.磨耗的跟踪观测情况从2008年我国第一条高速铁路开通以来，开始对多条高速铁路钢轨的磨耗情况进行了长期的跟踪观测，测点布置及观测时间。利用轨头廊形测量仪对钢轨测点测量了轨头外形，然后利用软件计算出钢轨的垂直磨耗和侧向磨耗。二.磨耗的分析与结果 1.直线段钢轨外形与磨耗情况

基于结构光视觉的钢轨磨耗测量方法_孙军华

2010年9月第36卷第9期北京航空航天大学学报J o u r n a l o f B e i j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s S e p t e m b e r 2010 V o l .36　N o .9 　收稿日期:2009-07-16 　基金项目:国家自然科学基金资助项目(50727502,60804060);铁道部科技研究开发计划资助项目(2008G 020-C )　作者简介:孙军华(1975-),男,湖北荆门人,副教授,s j h @b u a a .e d u .c n . 基于结构光视觉的钢轨磨耗测量方法孙军华王伟华刘　震张广军 (北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191) 摘要:分析了基于结构光视觉的钢轨磨耗测量原理,提出一种钢轨磨耗车载动态测量方法.结构光视觉传感器安装在列车底部,测量钢轨内侧横断面轮廓.以钢轨轨腰轮廓作为测量基准,利用最近点迭代(I C P ,I t e r a t i v e C l o s e s t P o i n t )算法确定光平面测量坐标系到设计坐标系的旋转矩阵和平移向量,将测量轮廓与设计轮廓对齐,在此基础上计算磨耗值.与已有的方法相比,该方法无需单独设置用于基准测量的视觉传感器,采用同一传感器实现了基准测量和磨耗测量,有效降低了系统成本,操作性强,且无需进行多传感器的全局校准,保证了测量精度.实验结果表明:该钢轨磨耗测量方法具有较好的重复性精度. 关　键　词:钢轨磨耗;结构光;基准对齐;最近点迭代匹配中图分类号:T N 247 文献标识码:A 文章编号:1001-5965(2010)09-1026-04 R a i l w e a r m e a s u r e m e n t m e t h o d b a s e d o n s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o n S u n J u n h u a W a n g W e i h u a L i u Z h e n Z h a n g G u a n g j u n (S c h o o l o f I n s t r u m e n t S c i e n c ea n dO p t o -e l e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,B e i j i n gU n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,B e i j i n g 100191,C h i n a ) A b s t r a c t :T h e p r i n c i p l e o f r a i l w e a r m e a s u r e m e n t b a s e d o n s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o n w a s a n a l y z e d .Am e t h -o d f o r d y n a m i c a l l y m e a s u r i n g r a i l w e a r s i nv e h i c l e -m o u n t e dw a s p r o p o s e d .T h e s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o ns e n s o r w a s i n s t a l l e d a t t h e b o t t o m o f t h e t r a i n ,a n d t h e s e c t i o n p r o f i l e o f t h e r a i l w a s m e a s u r e d .T a k i n g r a i l w a i s t a s m e a s u r e m e n t b e n c h m a r k ,t h e r o t a t i o nm a t r i x a n dt r a n s l a t i o n v e c t o r b e t w e e n l i g h t -p l a n e c o o r d i n a t e f r a m e a n d d e s i g n e d c o o r d i n a t e f r a m e w e r e e s t i m a t e d b y i t e r a t i v e c l o s e s t p o i n t (I C P )a l g o r i t h m ,t h e n ,t h e r a i l w a i s t p r o -f i l e w a s r e g i s t e r e d t o d e s i g n e d p r o f i l e ,b a s e d o n w h i c h t h e r a i l w e a r s w e r e c a l c u l a t e d .C o m p a r e d w i t h p r e v i o u s m e t h o d s ,t h e p r o p o s e d m e t h o d d o e s n o t n e e d a s p e c i a l l y v i s i o n s e n s o r t o m e a s u r e t h e b e n c h m a r k . B e n c h m a r k m e a s u r e m e n t a n d w e a r m e a s u r e m e n t a r e a c h i e v e dw i t h o n e s a m e v i s i o n s e n s o r .S y s t e m c o s t i s e f f e c t i v e l y r e -d u c e d ,a n d i t i s o p e r a b l e .M e a s u r e m e n t a c c u r a c y i s a l s o g u a r a n t e e d d u e t o n o n e e d o f g l o b a l c a l i b r a t i o no f m u l t i -s e n s o r .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e r e p e a t a b i l i t y p r e c i s i o n o f t h e m e t h o d i s h i g h . K e y w o r d s :r a i l w e a r ;s t r u c t u r e d -l i g h t ;b e n c h m a r k a l i g n m e n t ;i t e r a t i v e c l o s e s t p o i n t 钢轨磨耗检测是铁路安全运营的重要保证,对于制定合理的铁路运输计划和降低维护成本非常重要 [1-2] .长期以来,对钢轨磨耗的检测都是由人工采用专用卡尺抽样检测,这种方式效率低下, 无法实现动态测量,且耗费大量人力物力,在测量中不可避免地引入了测量者的人为因素,影响了测量的精度和可靠性. 目前,随着机器视觉测量技术的发展与日臻成熟,基于结构光视觉的钢轨磨耗测量已受到广泛的重视.磨耗的测量均需选取有效的测量基准,将视觉传感器测量得到的钢轨轮廓与标准设计轮廓对齐,然后根据磨耗定义计算磨耗值.文献[3] 选取钢轨头部未被磨损的一侧作基准,采用一种基于近景摄影测量中的二维直接线性解析纠正方法,通过坐标变换实现左右轮廓图像的对准.该方法光条不易受遮挡,便于在线处理.但需要两个视 DOI :10.13700/j .bh .1001-5965.2010.09.023

基于PSD的钢轨磨耗自动检测装置的开发

Optoelectronics 光电子, 2016, 6(3), 121-125 Published Online September 2016 in Hans. https://www.360docs.net/doc/0810049330.html,/journal/oe https://www.360docs.net/doc/0810049330.html,/10.12677/oe.2016.63017 文章引用: 金铭, 张秀峰. 基于PSD 的钢轨磨耗自动检测装置的开发[J]. 光电子, 2016, 6(3): 121-125. Development of Automatic Measurement Device of Steel Rail Abrasion Based on PSD Ming Jin, Xiufeng Zhang * College of Electromechanical Engineering, Dalian Nationalities University (DLNU), Dalian Liaoning Received: Aug. 26th , 2016; accepted: Sep. 13th , 2016; published: Sep. 16th , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/0810049330.html,/licenses/by/4.0/ Abstract In order to meet the actual demand, a new detection method of steel rail abrasion based on PSD (Position Sensitive Device) is proposed after research current characteristics and methods of steel rail abrasion detecting equipment at home and abroad. Developed detecting device uses photoe-lectric detector, microprocessor and data analysis. Finally, the paper has carried on the experi-ment and analyzed the results; throughout the experiment, it can conduct the detector with high speed and accurate data and reliable performance. The developed device is portable and accurate detector with human machine conversation function. It improved many disadvantages of hodier-nal detectors, such as low-efficiency, big size, unwieldy mass. Keywords Rail Abrasion, PSD, Microprocessor, Measurement Device 基于PSD 的钢轨磨耗自动检测装置的开发金铭，张秀峰* 大连民族大学机电工程学院，辽宁大连收稿日期：2016年8月26日；录用日期：2016年9月13日；发布日期：2016年9月16日 Open Access * 通讯作者。

曲线钢轨侧磨的原因及预防措施

曲线钢轨侧磨的原因及预防措施我于2010年12月至2011年2月，对牡丹江工务段管辖滨绥线381km+900m-583km +000m 曲线共计215条，和83km的直线。进行了关于钢轨侧磨的调查。对曲线钢轨侧磨的有了新的认识，对曲线钢轨侧磨的影响因素进行了进一步的探索。对钢轨侧磨指标进行了系统分析。掌握了曲线钢轨侧磨的变化规律。制定了预防措施。一、调研目的： 1、熟练掌握测量钢轨侧磨的方法。 2、通过直线与曲线的侧磨对比来分析同等条件下磨耗的比例。 3、对曲线侧磨提出综合整治或预防措施二、调研方法： 1、对钢轨侧磨进行实地测量。 2、与技术员和工长进行实地测量，对数据进行认真分析。 3、把数据综合整理、对比。 4、查阅有关的钢轨台账。三、调研内容及过程：（一）概述我国地域辽阔，地形复杂，山区、丘陵地区占很大比例。特别是山区，曲线铁路占有很大的比例，而在山区大坡道铁路小半径曲线上，钢轨的侧向磨耗就更为严重。这些地段，小半径曲线的换轨周期，完全由上股钢轨的侧磨来控制。根据调查资料，我国小半径曲线上的钢轨有98%是由于侧面磨耗超限而报废的。严重的钢轨侧面磨耗削弱了钢轨的强度，加剧了钢轨的伤损，缩短了钢轨的使用寿命，不仅浪费大量的资金，而且还干扰运输任务的完成。因此减缓小半径曲线钢轨侧面磨耗的速率，从而延长钢轨使用寿命对于我国铁路具有重大的意义。曲线是轨道结构强度中的薄弱环节。当机车、车辆进入曲线后，车体受机车牵引随惯性向前运行，轨道迫使机车、车辆转弯，这样势必形成车轮冲击轨道，造成轨道变形，轨道和车轮同时受到磨耗。当离心力和向心力得不到平衡而造成的内外轨偏载时，更加剧钢轨的磨耗。因此如何减缓曲线上的钢轨的磨耗，延长其使用寿命，降低维修成本，保证行车安全，成为工务工作的一项重要内容。牡丹江工务段管辖滨绥线381km+900m-583km +000m，地处山区，线路基础大部分还是日、俄时期修建的，线路设计标准低，大多顺山铺设。曲线多、半径小、坡度大。形成线路条件、质量先天不足。该段线路共有曲线215条、延长132.65km，其中半径在650m以下的曲线有139条/80.82km，半径在350m以下的曲线有42条/12.53km，最小半径240m，最大坡度15‰。曲线上股钢轨的使用寿命一般为24～36月，按先用钢轨50kg/m钢轨计算成本投资每公里约60万元，仅小半径曲线每年需要更换钢轨12km，钢轨费用投入约660万元。随着使用内燃以来、列车的运行速度、机车车辆轴重、行车密度都大大提高，使得轨道各部件的受力增加，曲线钢轨的侧磨成为一个比较突出的矛盾。据调查统计，宾绥线R ≤350m的曲线上，钢轨平均寿命为1～2年，最短的仅为7～8个月。我段管内的山区铁路，在半径R≤600m的曲线上，钢轨的平均寿命仅为2～3年。2007年又开行了重载货物列车。半径＜600m的曲线外股钢轨侧磨加剧，这样不仅给养护维修带来许多工作，而且大大增加

钢轨波浪磨耗测量简介

波浪磨耗测量简介随着我国大提速和高速铁路的发展，线路状态对列车运行的影响，越来越集中在两个方面：长波长不平顺影响列车运行的舒适度；而短波不平顺，对列车走行部分的影响更为严重。钢轨波浪磨耗，表面擦伤是钢轨短波不平顺的主要表现。严重时，不但加剧车辆走行部的振动，影响行车安全，列车的这种响应，反过来加剧线路状态的恶化。。。因此，今后钢轨波浪磨耗，表面擦伤等的检测应该随着铁路的高速化更加引起重视。这里主要介绍波磨检测的新技术。既然波浪磨耗属于轨道的短波不平顺，前面，介绍高低测量的一些基本问题都适用。首先要解决的问题也是测量基准问题。因此，可以分成两大类，即惯性基准和弦测法。利用轴箱加速度计测量波磨国内外都有大量的研究和论述，这里不再重复。下面介绍一下在最近引进的轨检车中，采用的以弦测法为基础的波磨测量技术。一概述：最近引进的轨检技术，波磨测量其中之一是：意大利Tecnogamma 公司的波磨检测装置。以往的波磨测量装置不同，采用弦测法和激光位移测量来实现。现安装于检测中心200公里/小时的轨检车上。二弦测法钢轨波浪磨耗检测利用弦测法原理来实现。本系统用三个光电位移计，构成三点不等弦的测量。 : 波磨检测系统的弦测法. 1 第一测量点; 2 第二测量点; 3 第三测量点. 为了在波长从30 mm 到3000 mm 的测量范围内得到最优化的波长测量效果，三个测量点

按照传递函数以一定的距离排列。具体为: - 第一到第二测量点的距离为19 mm, 称为弦。 - 第一到第三测量点的距离为250 mm，为基准。用三个光电位移计，构成三点不等弦的测量传感器安装在转向架上，这样系统本身只受第一系弹簧悬挂的影响。这种安装可以在横向和垂直方向得到最好的检测效果。检测系统可以在波长从10mm 到3000mm 的范围内检测波磨，下图是其传递函数。短波和中波长的传递函数三光电位移计：光电位移计是采用三角测量原理实现的。与钢轨没有任何机械接触，也无需机械定位系统。由线激光束与高速面阵摄像机组成。(如图所示)。

地铁车辆车轮踏面异常磨耗原因初探_乔青峰

文章编号:1002-7602(2011)06-0028-05 地铁车辆车轮踏面异常磨耗原因初探乔青峰 (南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心,山东青岛266111) 摘要:运营速度80km/h常规城轨车辆的基础制动方式基本采用踏面制动+合成闸瓦,文章针对城轨车辆合成闸瓦对车轮踏面磨耗的影响、制动力分配方式对踏面磨耗的影响、闸瓦与车轮的匹配及热负荷计算等进行了分析研究,探讨了造成地铁车辆踏面异常磨耗的原因。关键词:踏面制动;合成闸瓦;热负荷;踏面异常磨耗中图分类号:U270.35文献标识码:B 1合成闸瓦造成的踏面异常磨耗目前,对于运营速度低于80km/h的地铁车辆,基础制动方式主要采用踏面制动。由于地铁线路的站间距短、车站多、制动频繁,单纯空气制动无法满足制动热负荷要求,所以一般城轨车辆均采用空气制动+电制动的方式,正常工况下,优先使用电制动,电制动力不足时,空气制动补偿,以满足制动能力的需要。纯空气机械制动仅能满足短时间(约一个折返)运行,比如当电制动发生故障时,使用空气制动能保证车辆安全返回车辆段进行维修。合成闸瓦的散热性较差,因此制动过程产生的热负荷90%以上被车轮吸收;同时由于车轮承担支撑车辆的重量,运行导向,传递牵引力、制动力等交叉工作,从而使得车轮承受过多的热负荷,当车轮承受的热负荷超过自身承受极限时,车轮踏面出现剥离、热裂纹、异常磨耗等热损伤。另外由于部分地铁车辆司机的误操作(频繁使用快速制动),使得制动过程中补充了过多的空气制动,制动过程中产生的巨大热负荷在车轮踏面产生很大的温度梯度,导致产生过大的热应力,最终导致热裂纹、异常磨耗的产生。车轮的异常磨耗最终会导致车辆的振动加大,从而影响整车的舒适度、动力学性能。若踏面旋修不及时,异常振动将会导致钢轨的异常磨耗,从而导致轮轨的工作环境持续互相恶化。 1.1车轮踏面的沟槽状磨耗在上海地铁、南京地铁、天津地铁、北京地铁均批量出现过此种磨耗(图1)。全国各地曾投入大量的人收稿日期:2011-01-30 作者简介:乔青峰(1978-),男,工程师。力、物力对此现象进行多方面研究。对于制动频繁、热负荷较大的城轨车辆,若电空制动力的分配比例、空气制动的切入点设置不合理,很容易导致此种磨耗,且基本全部出现在拖车车轮。其根源在于过高的热负荷使闸瓦温升过高,导致闸瓦的材质、物理性能发生变化,引起合成闸瓦摩擦材料局部摩擦热膨胀,温度越高,这种磨耗在车轮踏面的外侧越容易发展;再加上闸瓦在横向分力下发生横向摩擦,反作用于车轮踏面,使得踏面出现此磨耗。异常磨耗的先期表现为踏面热裂纹、剥离等缺陷。图1车轮沟槽状磨耗 1.2车轮踏面的凹形磨耗在大雾、雨水、冰、雪较多的季节,车轮踏面易发生凹形磨耗(图2)。据相关文献,在北欧诸国,车轮踏面此种磨耗较严重,这是由于制动过程中水介入到闸瓦摩擦表面引起的,这种现象通过试验得到了证实。造成踏面凹形磨耗的原因是:闸瓦把车轮磨削下来的金属碎屑带入到摩擦界面上,由于闸瓦材质较软, # 28 # 问题讨论铁道车辆第49卷第6期2011年6月

浅谈小半径曲线钢轨磨耗的原因与整治措施

浅谈小半径曲线钢轨磨耗的原因与整治措施一、钢轨磨耗产生的原因。 1，钢轨的位置不正确。钢轨的位置不正确是造成钢轨磨耗的主要原因。由于钢轨位置不正确，使里外股钢轨受力不均匀发生钢轨偏压，列车行走不平稳产生附加力打击钢轨而加速轨面磨耗。如： (1超高度不适合：由于超高过大或过小引起钢轨的偏载和轮轨不正常的接触。如果超高过大，则列车的重量偏载于里股钢轨，使里轨的垂直磨耗加大，出现碾压现象，同时对外轨的侧面磨耗也不利。如果超高过小，那么对钢轨的侧向磨耗也不利。因此说超高度不适合，就能产生里外股钢轨偏载和轮轨的不正常接触，从而加剧钢轨的磨耗。 (2轨底坡不正确：由于轨底坡不正确，使钢轨顶面与车轮踏面不相吻合，钢轨顶面受偏压，这样也会加速钢轨的磨耗。 2．养护不良。曲线状态的好坏，对钢轨磨耗也会产生直接的影响。如果养护的曲线不良，则钢轨磨耗就大；反之，养护好的曲线，钢轨磨耗就小。如： (1方向不圆顺：在拨道时为图方便省事，经常把钢轨向上拨，使误差都集中到缓和曲线头，造成曲线“鹅头”，曲线方向不顺，使列车通过时产生摇晃。这些都能加速钢轨的磨损。

(2）轨距超限：由于轨距超限，使车轮与钢轨的内接情况不好，阻力增加，行车摇晃，造成钢轨磨耗。 (3）缓和曲线超高度递减距离不够：由于缓和曲线受地形的限制，长度不能满足顺坡的要求，顺坡率过大，引起列车在缓和曲线运行时发生振动，摇晃和冲击，加速钢轨磨损。 (4）道床不洁，捣固不良，线路上有三角坑，暗坑和吊板等病害或线路翻浆冒泥，．线路质量变化，这些都会加速钢轨的磨耗。 3．其它原因。除了上述两大方面的原因外，还有其它方面的原因也能造成钢轨磨耗。如钢轨本身硬度不够或是旧钢轨未予及时修整，钢轨有低接头、硬弯，加大车轮对钢轨的打击；防爬设备、轨枕、联接零配件的数量缺少或失效，不能牢固地固定钢轨。这些都会使钢轨磨耗加剧。二、钢轨磨耗的整治。钢轨发生磨耗超限，唯一的办法就是换轨。这样即浪费材料又浪费工时，因此，必须尽量减少换轨工作，把钢轨磨耗这一病害消灭在萌芽之中。即采取有效的措施防止钢轨磨耗发生。 1，正确调整曲线外轨超高度。设置曲线外轨超高度，其目的有三点：第一是防止车辆通过曲线时向曲线外侧倾倒；第二是使上下股钢轨的荷载平衡，减少钢轨磨耗；第三是使列车安全平稳通过曲线，使旅客感到舒适。为了达到这三个目的，就要正确测定行车速度，合理确定超高度。所以首先应准备测定行车速度，准确及时的调整好超高度。但超高度的最大限度不得超过150毫米。单线上下行车列车速度相差悬殊时，超高度的最大限度不得超过125毫米。欠超高不能超过75毫米，困难地段不能超过90毫米。

曲线钢轨磨耗现状及减磨技术研究

曲线钢轨磨耗现状及减磨技术研究摘要：列车在轮载作用下不可避免会出现曲线地段的钢轨磨耗问题，研究钢轨曲线磨耗的现状、成因及发展趋势，针对性的提出钢轨的减磨措施，对于提高线路的运行品质，减少养护维修的工作量，保证列车运营安全，具有十分重要的作用。关键词：曲线磨耗；养护维修；减磨技术钢轨在自然条件、列车的轮轨及其他不可抗因素作用下，不可避免地会产生铁路钢轨的锈蚀、磨耗和损伤等状况。在通常情况下，轮轨相互作用是引起钢轨磨耗主要原因，特别是处于小半径曲线上的钢轨，磨耗问题尤为严重。养护维修要求在钢轨磨损达到一定限度就更换钢轨，以保证列车运营安全。由于公司辖区铁路普遍存在自然环境差、养护维修人员少的特点，对及时更换磨耗钢轨带来很大困难，同时也会大幅提高线路养护维修成本。因此，分析钢轨侧磨原因，并采取减磨措施，以减少养护维修工作量，提高钢轨使用寿命，减少线路养护维修成本就显得十分必要。 1 钢轨磨耗现状随着行车密度和轴重的提高，曲线地段钢轨的侧面磨耗、轨面波磨、轨面剥落掉块等情况普遍产生，对钢轨的使用寿命及行车安全造成一定影响。结合辖区铁路曲线磨耗调查，分析其规律如下。钢轨磨耗主要表现为垂磨、侧磨、波磨、肥边等情况，其中曲线垂直磨耗变化较为缓慢，一般在一年左右时间会达到1mm左右；在曲线外股侧

磨则与曲线半径的大小相关，半径越小发展速度越快。其初期表现为鱼鳞裂纹，并有铁屑脱落，逐渐会形成轨头下圆角处的碾堆金属连成长条被切掉情况，如图1所示。在线路上有部分曲线内股内、外侧均出现了肥边，也存在着部分曲线外侧出现肥边的现象如图2所示。曲线地段钢轨上内股出现波磨，曲线外股较内股严重，其中部分曲线外股出现了严重的波磨现象，1m钢平尺测量最大矢度严重达3.0mm。如图3所示。 2 波磨的减缓措施及思路 2.1 减小轨道不平顺减小轨道不平顺对减缓波磨及其它轮轨病害均十分有利。减小轨道不平顺可减少粘滑振动的发生机率及钢轨不均匀磨损的累加效应，从而有效地控制波磨发展速率。减少轨道不平顺主要是指减少诸如钢轨接头病害、轨面剥离、擦伤及钢轨死弯等病害引起的脉冲不平顺。脉冲不平顺导致轮轨冲击，引发轮对粘滑振动，是对波磨形成和发展影响最大的轨道不平顺。计算表明，在完全平顺的轨道上，货车在半径600m以上的曲线地段几乎不会发生轮对粘滑振动，但因接头不平顺的作用，在半径2000m的曲线上也可能发生轮对粘滑振动。多数波磨从接头附近始发的现象说明了这一点。加强线路的检查及养护，强化动静态检查手段，通过开展集中修、机械修是提高线路轨道平顺的有效手段。 2.2 加大轨道弹性、提高轨道阻尼轨道增弹减振对减少轮轨其它病害也是有利的。增加轨道弹性可有效

浅谈钢轨磨耗的成因及整治措施

浅谈钢轨磨耗的成因及整治措施摘要:钢轨侧面磨耗是工务工程中普遍存在的问题，大量的钢轨磨耗严重的缩短了钢轨的使用寿命，增加了铁路运营成本。本文首先从我段京包线的现状、客货运输的特点，指出了减缓曲线钢轨侧磨对于我国铁路具有重要的现实意义。系统分析了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；最后提出了一些减缓曲线钢轨侧面磨耗的措施及方法。关键词: 曲线钢轨侧磨减缓措施一、曲线钢轨侧磨的形成原因为了找到引起侧磨的主要原因及切实可行的预防措施，通过长期的观察和测量，并对各类观测资料进行综合对比分析后，发现引起钢轨磨耗的主要原因有以下几个方面。 1.1 曲线圆顺度曲线钢轨不均匀侧磨的形成与曲线的圆顺度有相当大的关系。曲线不圆顺就意味着曲线的半径不一致，有的处所半径变大，必然使有的处所半径变小，小半径曲线钢轨磨耗严重，大半径曲线钢轨磨耗较轻形成钢轨的不均匀磨耗，从而减少了钢轨的使用寿命。从侧面磨耗理论可知，钢轨轨头的侧磨主要是由于导向力和冲角引起的，曲线轨道状态不良对这两个因素的影响相当大。曲线的不圆顺可以看成是轮轨之间横向力的一个激励源，这些激励源使得轮对的运动状态发生改变，从而造成轮轨导向力和冲角的变化。曲线圆顺度的不良直接引起轮轨横向力及导向力的改变，在圆顺度不良曲线范围内的后四分之一段内，其导向力和冲角增加都较大，从现场观察可知，在此范围内经常出现钢轨轨头最大侧磨点。钢轨接头处的支嘴和钢轨硬弯引起的曲线圆顺度不良，对钢轨轨头的磨耗影响尤为严重。 1.2 轨距轨距是影响曲线钢轨磨损地重要因素。理论计算与现场试验都表明，适当减小轨距，可以改善机车车辆通过曲线的条件，使机车通过曲线时的轮轨导向力和冲角都相应减少，车辆通过曲线时，轨距减小车体横向摇摆幅度减弱，轮轨导向力也是适当减小，因此，曲线轨距适当减小，对于曲线钢轨磨损是有利的。计算结果表明，轨距对横向力和冲角都有较大的影响。轨距增大，将使横向力和冲角增大，增大了轮轨之间的冲击。此外，大轨距使得轮轨之间的冲击较大，钢轨轨头的侧磨。 1.3 超高不适超高通常根据列车通过曲线的平均速度来设置曲线外轨超高，因此，多数列车通过曲线时不是出现欠超高就是出现过超高，由于超高直接引起导向力和冲