钢轨

钢轨横截面为工字形截面 。
第三节 钢轨材质及其力学指标
• 钢轨的材质是指钢轨的化学成分及其金 相组织，要使钢轨具有高可靠性的前提 是钢轨材质具有较高的纯净度和合理的 化学成份。钢轨出现质量问题的主要形 式是由于钢轨的内部夹杂、缺陷所引起 的疲劳折损。所以提高钢轨材质的纯净 度是减少钢轨疲劳折损、提高钢轨可靠 性、延长使用寿命的有效途径之一。
b
• 钢轨的力学性能 包括:强度极限σb、屈服极限σs、疲劳极限
σr、延伸率δs、断面收缩率ψ、冲击韧性 αk及布氏硬度指标HB等。
这些指标对钢轨的承载能力、磨耗、压溃、断裂 及其他伤损有很大的影响。
第四节 钢轨尺寸允许偏差及平直 度要求
• 1、保证列车运行的平稳性，则要求轨 道的几何形位稳定，轨头的轮轨接触 光带位置及宽度稳定，而要达到这一 点，高精度的外形尺寸和高平直度的 钢轨是必不可少的。
• δ0=αL(tz-t0) + 0.5δg
式中，α为钢轨线膨胀系数(0.0118mm/m.℃)；
L为钢轨长度；tz为当地的中间轨温；t0为调整轨 缝时的轨温；δg为钢轨的构造轨缝(18mm)。
• 3、接头布置
• 钢轨接头相对于轨枕的承垫形式可分为两种： 悬空式和承垫式
(a) 悬空式
(b) 单枕承垫式
2.钢轨标准长度为12.5m和25m两种。 我国用于新建客运专线的长定尺钢轨的长度为50m 或100m。
第二节 钢轨截面设计原则及我国主型钢 轨截面形状
一、钢轨断面及尺寸
钢轨分轨头、轨腰和轨底三部分。
轨头应具有足够的表面面积及厚度，以延缓轨头压溃 和磨耗;
轨腰主要承受剪力，可使钢轨具有较大的竖向刚度。 轨底为分布压力及保持稳定，应具有一定宽度;
图2-12 钢轨的波浪形磨耗
5、钢轨探伤
• 根据钢轨探伤设备的工作原理，分电磁 探伤和超声波探伤两大类。
• 超声波探伤：当超声波射入钢轨的核伤、 裂纹或其他伤损时，在钢与空气的界面 上受阻，产生反射波，经过电子仪器的 接收并显示，就能发现钢轨内部存在的 伤痕。
第六节 钢轨接头
• 在两根定长的钢轨之间，用夹板连接成 连续的轨线，称为钢轨接头 。
第二章 钢 轨
第一节 钢轨的功用和类型 一、钢轨的功能
①为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚 动面，引导机车车辆前。
②钢轨要承受来自车轮的巨大垂向压力， 并将以分散形式传给轨枕。
③为轨道电路提供导体。
二、钢轨类型及长度
1.钢轨类型用每1m钢轨质量表示，我国标准钢轨有 75kg/m、60kg/m、50kg/m、45kg/m、43kg/m等。
• 2、钢轨焊接接头是无缝线路轨道单独不平顺的来源 之一。
• 钢轨焊缝材质、金相组织、硬度、韧度等与钢轨母材 的差别，焊接设备的精度高低，操作工人的技术熟练 程度等，都会造成钢轨焊接接头处的轨面不平整。
• 钢轨焊接接头分三种：接触焊、气压焊和铝热焊。
• 为保证高速列车的高速、平稳性地运行，并减少轮轨 之间的动力作用，对钢轨焊接接头的焊接质量、平直 度等提出了更高的要求。所以钢轨焊接接头也是轨面 不平直的控制部位。
第五节 钢轨损伤
• 1.钢轨接头螺栓孔裂纹和焊接接头裂纹
图2-5 钢轨接头螺栓孔裂纹
图2-6 钢轨焊接接头的断裂
• 2、轨头核伤
图2-7 轨头核伤
3、轨头剥离
图2-8 轨头圆角处45º细微斜裂纹
图2-9钢轨表面的剥离掉块
• 4、钢轨磨耗
钢轨磨耗分轨顶成垂直磨耗、轨头侧面磨耗 和波浪形磨耗。
垂直磨耗与轮轨之间的垂直力和轮轨之间的蠕滑、 摩擦等因素有关，随着线路通过总质量的增大，垂 直磨耗也相应增大。
轨道外侧伸缩，这样保证了基本伸缩时轨距保 持不变 。
5、钢轨接头不平顺及受力
• 钢轨接头是轨道结构的薄弱环节之一，接头虽 然能保持轨道的几何形位，但在一定程度上破 坏了轨道结构的连续性，这主要表现在钢轨接
头的轨缝、台阶和折角三个方面 。
(a) 接头折角
(b) 接头折角、台阶和轨缝
• 由于钢轨接头存在折角、台阶和轨缝， 车轮通过时会产生很大的轨冲击荷载。
• 碳(C)是钢轨抗拉强度的主要来源，一般 含量为0.65%，但一般小于0.82%，如 含碳量过大，则会使钢轨的伸长率、断 面收缩率和冲击韧性下降。
• 锰(Mn)可提高钢轨强度和韧性，并去除 有害的氧化铁和硫类夹杂物，如钢材中 的含锰量超过1.2%，则称为高锰钢，钢 材的硬度，抗冲击性，耐磨性能能得到 较大的提高，但锰对钢轨的焊接有不利 影响。
钻孔连接导电线。由于在轨头钻孔影响钢轨的
疲劳强度，现在的导电接头一般用喷焊连接导
电线 。
• 绝缘接头用于自动闭塞区段闭塞分区两 端的钢轨接头上，隔断电流。
•
(a) 钢轨胶接接头
(b) 铺设在线路上的钢轨胶接接头
• 伸缩接头又称钢轨伸缩调节器 ，钢轨伸缩接 头分基本轨和尖轨，尖轨固定不动，基本轨向
• 1、接头联接零件 • 钢轨接头的联结零件由夹板、螺栓、螺
母、弹簧垫圈组成。
• 接头夹板的作用是夹紧钢轨。接头夹板 分斜坡支承型和圆弧支承型两种
(a) 斜坡支承型
(b) 圆弧支承型
• 2、接头轨缝
• 为了让钢轨能热胀冷缩，在普通线路的钢轨接 头处要预留轨缝。
• 轨缝大小按铁道部颁发的《铁路线路维修规则》 中的预留轨缝公式计算：
(c) 双枕承垫式
• 按两股钢轨接头的位置可分为相对式和相错式
(a) 相对式钢轨接头
(b) 相错式钢轨接头
• 4、接头类型
• 按钢轨接头的功能可分普通接头、异形接头、 导电接头、绝缘胶接接头、伸缩接头和焊接接 头。
• 钢轨异形接头是用于连接两种不同型号的钢轨 •
• 由于钢轨表面和夹板表面生锈，导致接头电阻 较大，为了减少轨道电路的电流损失，在轨端
• 硅(Si)易与氧结合，除去钢中的气泡，增加钢 的致密度，如在钢轨中的含硅量较高，则也能 提高钢轨的耐磨性能，如钢中SiO2以非金属 夹杂物存在，则往往是钢轨的疲劳伤损源。
• 磷(P)是有害成分，如钢轨中含磷过多，则就 会出现冷脆性，在严寒地区，易造成钢轨断裂。
• 硫(S)也是有害成分，如钢材中含硫过多，则 当钢轨温度达到800~1200℃时出现热脆性， 造成钢轨轧制或热加工过程中钢轨断裂，出现 大量废品。一般要求磷和硫的含量都小于 0.04%，但国外有些钢轨磷和硫的含量达到或 小于0.015%。
侧面磨耗主要发生在曲线轨道的外股钢轨。钢轨侧磨使 得轨头宽度变窄，钢轨在侧磨过程中，轨头下侧钢材 产生塑性变形，产生裂纹，严重时形成核伤等病害 。
图2-10钢轨侧磨及量测
图2-11 钢轨侧磨及轨头侧面核伤
我国把钢轨磨耗分为轻伤和重伤两类
• 波浪形磨耗是指钢轨投入运行后在钢轨表面上 出现的有一定规律的周期性磨损和塑性变形。 波磨一般出现在曲线地段，列车制动地段的波 磨出现概率和磨耗速率都较大。