第二节 钢轨
第二节钢轨基本知识.
第二节钢轨基本知识一、钢轨使用规定高速铁路正线、到发线应采用60 kg／m无螺栓孔新钢轨；其他站线宜铺设50 kg／m钢轨。
200 km／h及以上高速客运铁路应选用u71MnG、强度等级为880～IPa热轧钢轨；200 km ／h～250 km／h高速客货混运铁路应选用U75VG、强度等级为980 MPa热轧钢轨。
其中，U代表钢轨钢，71、75代表化学成分中碳平均含量为0．71％、0．75％，V代表钒元素，Mn代表锰元素，G代表高速铁路。
高速铁路钢轨应具备安全使用性能好、几何尺寸精度高、平直度好的特点，同时要求钢轨的实物质量达到高纯净、高平直、高精度、长定尺，这就要求钢轨钢质洁净、韧塑性高、焊接性能优良、表面基本无原始缺陷。
二、钢轨长度及断面尺寸1．钢轨长度高速铁路正线应采用符合相应技术标准的100 m定尺轨，短尺轨长度为95 m、96 m、97 ITI 和99 ITI四种。
．；，，’2．钢轨断面尺寸60 kg／m钢轨断面尺寸，如图2-1所示。
60 kg／m钢轨计算数据，如表2—9所示。
1．钢轨的化学成分(表2—10)2．钢轨拉伸性能和硬度钢轨的抗拉强度和伸长率及轨头顶面中心线上的表面硬度值应符合表2一11的规定。
四、钢轨标志我国钢轨生产厂家主要有攀钢、包钢、鞍钢和武钢四家，各厂家标志如图2 2所示。
钢轨标准规定，在钢轨轨腰部位需要采用两种标记，即轧制标志和热压印标志，同时还规定了其他标识，如在轨端刷漆以及粘贴标签。
1．凸出标志钢轨一侧轨腰上轧制的凸出标志顺序：生产厂标志——钢轨轨型(如60代表60 kg／m)——钢轨钢牌号(如u75vG、u7lMnG)——制造年(轧制年度末两位)、月(如04代表轧年度为2∞4年，Ⅲ代表3月份轧制)。
2．凹入标志钢轨另一侧的轨腰上热压印凹人标志的顺序：钢厂代码——生产年份——炉号——连铸流号——连铸坯号——钢轨顺序号——班别号。
各个钢厂的热压印标志不完全相同。
以攀钢为例说明，如图2 3所示。
钢轨技术标准手册
第一节钢轨概述钢轨是铁路轨道的主要组成部件。
它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。
钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。
在电气化铁道或自动闭塞区段，钢轨还可兼做轨道电路之用。
一、钢轨分类1．按钢轨重量划分可分为：P43、P50和P60轨，我段暂未P75轨。
（1）P43钢轨断面尺寸图及螺栓孔位置布置图（2）50kg/m钢轨断面尺寸及螺栓孔位置图（3）60kg/m钢轨断面尺寸及螺栓孔位置图（4）43kg/m 、50kg/m 和60 kg/m 各部主要尺寸对比P43、P50和P60主要尺寸对比 表１序号 项 目 钢轨规格43kg/m 50kg/m 60kg/m 1 每米钢轨重量(kg) 44.653 51.514 60.64 2 钢轨高度(mm) 140 152 176 3 轨头宽度(mm) 70 70 73 4 轨底宽度(mm) 114 132 150 5 轨腹宽度(mm) 14.5 15.5 16.5 6 螺栓孔直径(mm) 29 31 31 7 螺栓孔距轨底距离 62.5 68.5 69 8 轨端至第1孔中心距(mm) 56 66 76 9 1孔至2孔中心距(mm) 110 150 140 102孔至3孔中心距(mm)1601401402．按钢轨材质划分可分为U71Mn 、U75V 、U75VG 、U71MnG 、U78CrV 、U77MnCr 和U76CrRe 。
目前使用最多的为U71Mn 和U75V 材质的钢轨。
钢轨材质型号的含义：（举例U71Mn 和U75VG ）（1）重载铁路：应选用强度等级不低于980MPa 的热扎钢轨（U75V 、U78CrV 、U77MnCr 和U76CrRe ）；在半径≤1500m 的曲线地段应选用强度等级不低于1180 MPa 的热处理钢轨（可优先选用U78CrV 、U77MnCr 和U76CrRe 等）或贝氏体钢轨。
上海工程技术大学城市轨道交通公务概论1-1、2 工务管理 第一章 轨道结构 第一节 钢轨、钢轨联结零件
二、钢轨的类型
1、按每米质量分类
钢轨的类型通常按每米长度大致质量数表示， 如60轨表示每米60kg.。 我国铁路钢轨类型主要有75 kg/m、60 kg/m、 50 kg/m、45 kg/m、43 kg/m、38 kg/m等， 记为P75、P60、P50…其中，60 kg/m及以上 的为重型钢轨，50 kg/m及以下的为轻轨。
1）钢轨制造方面的缺陷造成； 2）钢轨金属接触疲劳造成； 3）断面或接头联结结构缺点造成； 4）钢轨保养使用方面的缺点造成； 5）车轮碾压造成； 6）外来撞击或机械作用造成； 7）钢轨焊接工艺缺陷造成； 8）钢轨淬火工艺缺陷造成； 9）钢轨焊补工艺缺陷造成； 10）其它原因造成。
在电气化的线路上，钢轨还兼作供电触网的回流线及信号轨 道电路。
轮缘是有高度h 和坡度 的，钢轨顶面也是由圆 弧组成保证钢轮向中间 靠。
3、钢轨的性能要求
1）轨面特性 为引导车辆的车轮前进，既要求轨面粗糙，以增加 轮轨粘着力，又要求轨面光滑，以减少阻力 2）刚度特性 在列车动荷载作用下，钢轨产生纵向弹性挠曲和横 向弹性变形，因此钢轨应具有足够的承载能力、既 要求钢轨有相当刚度，以抵抗挠曲，又要求钢轨具 有可挠性，以减轻车轮的冲击力。
3、地铁钢轨伤损主要类型
侧面磨耗（轻伤、重伤）
35
轨面波磨
36
轨面剥落掉块
37
轨面剥离
38
轨面隐伤
39
轨面鱼鳞
40
鱼鳞伤下核伤 断轨。 该核伤位于轨 头中间部位， 经计算及试验 ，伤损处于探 测盲区。
41
轨头核伤
42
断口有一53*33MM核伤，核伤上部至轨端 轨面存在焊补层，该处断轨距轨端169MM， 分析探伤漏检原因为未执行作业标准，没有 做到接头站停看波，而把核伤回波误认为断 面回波。
【2019年整理】第3章轨道力学分析
k的引进既是为了方程的解表达式简便，又 有明显的物理意义。它叫作钢轨基础与钢轨的 刚比系数。轨道的所有力学参数及相互间的关 系均反映在k中。任何轨道参数的改变都会影响 k，而k的改变又将影响整个轨道的内力分布和 部件的受力分配，因此k又可称为轨道系统特性 参数。 则方程的通解为： y＝C1ekxcoskx＋C2ekxsinkx ＋C3e-kxcoskx＋C4e-kxsinkx 式中C1～C4为积分常数，由边界条件确定。
计算假设： (1)标准结构
(2)对称结构
假设结构和受力均对称，即假设轨道 刚度均匀且对称于轨道中心，机车车辆不 偏载，从而两股钢轨上的静轮载相等，因 此模型都只取轨道的一半 (3)不考虑轨道结构本身的自重
二、计算参数 1.道床系数C
道床系数是表征道床及路基的弹性特 征，定义为使道床顶面产生单位下沉时所 需施加于道床顶面的单位面积上的压力， 量纲为力/长度3。 2.钢轨支座刚度D 钢轨支座刚度表示钢轨支座下扣件和 枕下基础的等效支承刚度，定义为使钢轨 支座顶面产生单位下沉时，所需施加于支 座顶面的力，其量纲为力/长度。
整理得：
； ；
uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱr EI
4
由复变函数理论，此代数方程有四个根，
分别为：
r1
24 u (1 i) 2 EI
r2
24 u (1 i) 2 EI
r3
24 u (1 i) 2 EI
r4
24 u (1 i) 2 EI
令
24 u u 4 k 2 EI 4EI
u D/a
C 、 D 两个参数随轨道类型，路基、道床状 况及环境因素而变化，离散性很大，在进行设计 计算时，应尽可能采用实测值或应用规范。
第二节 钢轨基本知识
第二节钢轨基本知识一、钢轨使用规定高速铁路正线、到发线应采用60 kg／m无螺栓孔新钢轨；其他站线宜铺设50 kg／m钢轨。
200 km／h及以上高速客运铁路应选用u71MnG、强度等级为880～IPa热轧钢轨；200 km ／h～250 km／h高速客货混运铁路应选用U75VG、强度等级为980 MPa热轧钢轨。
其中，U代表钢轨钢，71、75代表化学成分中碳平均含量为0．71％、0．75％，V代表钒元素，Mn代表锰元素，G代表高速铁路。
高速铁路钢轨应具备安全使用性能好、几何尺寸精度高、平直度好的特点，同时要求钢轨的实物质量达到高纯净、高平直、高精度、长定尺，这就要求钢轨钢质洁净、韧塑性高、焊接性能优良、表面基本无原始缺陷。
二、钢轨长度及断面尺寸1．钢轨长度高速铁路正线应采用符合相应技术标准的100 m定尺轨，短尺轨长度为95 m、96 m、97 ITI 和99 ITI四种。
．；，，’2．钢轨断面尺寸60 kg／m钢轨断面尺寸，如图2-1所示。
3．钢轨计算数据60 kg／m钢轨计算数据，如表2—9所示。
三、钢轨材质1．钢轨的化学成分(表2—10)2．钢轨拉伸性能和硬度钢轨的抗拉强度和伸长率及轨头顶面中心线上的表面硬度值应符合表2一11的规定。
四、钢轨标志我国钢轨生产厂家主要有攀钢、包钢、鞍钢和武钢四家，各厂家标志如图2 2所示。
钢轨标准规定，在钢轨轨腰部位需要采用两种标记，即轧制标志和热压印标志，同时还规定了其他标识，如在轨端刷漆以及粘贴标签。
1．凸出标志钢轨一侧轨腰上轧制的凸出标志顺序：生产厂标志——钢轨轨型(如60代表60 kg／m)——钢轨钢牌号(如u75vG、u7lMnG)——制造年(轧制年度末两位)、月(如04代表轧年度为2∞4年，Ⅲ代表3月份轧制)。
2．凹入标志钢轨另一侧的轨腰上热压印凹人标志的顺序：钢厂代码——生产年份——炉号——连铸流号——连铸坯号——钢轨顺序号——班别号。
各个钢厂的热压印标志不完全相同。
铁路线路及站场第二章轨道
(一)直线轨距 我国铁路标准直线轨距为1 435 mm。 为使机车车辆能在线路上两股钢轨间顺利滚动，轨距应略 大于轮对宽度。当轮对的一个车轮轮缘紧贴钢轨作用边时，另 一个车轮轮缘与钢轨作用边之间就留有一定的空隙，此空隙称 为游间，如图2－16所示。
若 S0 为轨距， q 为轮对宽度，
图2－8 钢轨绝缘接头 1－钢轨；2－接头夹板；3－高强绝缘螺栓；
4－绝缘套管；5－槽型绝缘板；6－高强 绝缘垫圈；7－高强钢平垫。
(二)中间联结零件 中间联结零件又称轨枕扣件，它的主要功用是将钢轨固定 在轨枕上，并保持其稳固位置，防止钢轨作相对于轨枕的纵、 横向移动。
木枕扣件主要是道钉、垫板。 其连接方式为先用道钉将垫板与木 枕扣紧，再另用道钉将钢轨、垫板 与木枕一同钉连在一起，如图2－9 所示。垫板设于钢轨与木枕之间， 可增大钢轨与木枕的接触面积，以 免木枕被压坏；垫板的双肩抵住轨 底侧面又可保持轨距；垫板上设有 坡度，使钢轨形成1：40轨底坡， 以保持钢轨中部受力。
钢轨类型以每米大致质量表示。目前，我国钢轨主要有75、 60、50、43 kg／m等几种。我国标准钢轨断面尺寸见表2－1。
表2－1
钢轨各部尺寸
钢轨类型(kg／m) 75 60
50
43
标准长度(m) 25 12.5 25 12.5 25 12.5 25
轨头宽(mm) 75．O 73．O
轨腰厚(mm) 20．O 16.5
图2－13 隧道内的整体道床
五、防爬设备
列车运行时，车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外， 还产生一个纵向水平推力，能引起钢轨的纵向移动，有时甚至 带动轨枕沿着线路方向一起移动，此种现象称为轨道的爬行。
轨道爬行后，会造成轨缝不匀，一端轨缝顶严，另一端轨 缝拉大。轨缝顶严部位，夏季轨温升高，钢轨内产生较大的压 应力，严重时会造成胀轨跑道。轨缝拉大部位，冬季轨温降低， 钢轨内产生较大拉应力，严重时会拉弯甚至拉断螺栓。轨道爬 行后，还会造成轨枕移位，使轨枕处于松软的道床上，轨面出 现凹凸不平，严重地危及行车安全。
第二节钢轨基本知识.
第二节钢轨基本知识一、钢轨使用规定高速铁路正线、到发线应采用60 kg / m无螺栓孔新钢轨；其他站线宜铺设50 kg / m钢轨。
200 km/ h及以上高速客运铁路应选用u71MnG、强度等级为880〜IPa热轧钢轨；200 km/ h〜250 km/h高速客货混运铁路应选用U75VG、强度等级为980 MPa热轧钢轨。
其中，U代表钢轨钢，71、75代表化学成分中碳平均含量为0. 71%、0. 75%, V代表钒元素，Mn代表锰兀素，G代表高速铁路。
高速铁路钢轨应具备安全使用性能好、几何尺寸精度高、平直度好的特点，同时要求钢轨的实物质量达到高纯净、高平直、高精度、长定尺，这就要求钢轨钢质洁净、韧塑性高、焊接性能优良、表面基本无原始缺陷。
二、钢轨长度及断面尺寸1 .钢轨长度高速铁路正线应采用符合相应技术标准的100 m定尺轨，短尺轨长度为95 m、96 m、97 ITI和99 ITI 四种。
.;,,'2 .钢轨断面尺寸60 kg/m钢轨断面尺寸，如图2-1所示。
70. S-> L50（邮0 kfi/m舸轨騎面图—C『―《■ ■(■■ ■—、216.5中心线一k °.图2'1 50 kfi/m 钢轨形式尺寸（单位1 mm ）3 •钢轨计算数据60 kg / m 钢轨计算数据，如表 2— 9所示。
（b ）60 kg/m 银轨摞栓孔布置图義2旳钢轨计茸数据三、钢轨材质1钢轨的化学成分（表2—10）S2-10搦轨北学蹴分UTlMuG0. 65—-0. 750, 15—0.580. 70—1. 20^0. 0苓.<0. 025CO. 004U75VG 6 71 —也80Q” 50—0. 70 D. 75—1.05咗实025<Q. 0250. 08<0r 0042 一 11的规定。
制造年（轧制年度末两位）、月（如04代 钢厂代码一一生产年份一一炉号一一连铸 2.钢轨拉伸性能和硬度钢轨的抗拉强度和伸长率及轨头顶面中心线上的表面硬度值应符合表a 腆>10 260—300 U75VG^102^0—930注啟惟取样螳验时•允许断后忡任率比规宦憤降低1绻f 绝对值）四、钢轨标志我国钢轨生产厂家主要有攀钢、包钢、鞍钢和武钢四家，各厂家标志如图22所示。
铁运(2006)200号
铁运〔2006〕200号关于印发《钢轨探伤管理规则》的通知各铁路局：1995年铁道部发布的《钢轨探伤管理规则》（铁工务〔1995〕144号）对指导工务钢轨探伤工作，保证线路质量，确保铁路运输安全生产起到了重要作用。
近年来，随着铁路提速和重载的不断发展，对钢轨探伤工作提出了更高的要求。
随着大型钢轨探伤车的不断投入使用，全路已形成了钢轨探伤车和探伤仪的两级钢轨探伤网络。
现行《钢轨探伤管理规则》已不适应铁路运输的发展，需进行修改完善。
现将修改后的《钢轨探伤管理规则》予以发布，自2006年10月1日起施行。
铁道部原发《钢轨探伤管理规则》（铁工务〔1995〕144号）同时废止。
《钢轨探伤管理规则》由铁道部运输局负责解释。
二○○六年十一月十日钢轨探伤管理规则第一章总则第一条为适应铁路运输的发展，加强钢轨探伤管理，提高钢轨探伤作业质量，根据《铁路技术管理规程》，特制定本规则。
第二条钢轨探伤工作具有流动性和技术性强、安全责任重等特点，是工务部门钢轨防断、确保行车安全的关键工作。
钢轨探伤作业应安排在白天进行。
各有关部门要为探伤人员提供必要的工作、生活和业务学习条件，要对探伤设备的转运、存放、上道作业等给予积极支持和配合。
第三条各级管理部门要重视探伤工作,探伤从业人员应固定，探伤队伍应稳定。
铁路局要积极改善工务系统培训基地的探伤培训条件，加强探伤技术人员的培训工作。
工务段（桥工段）应建立探伤人员演练场所。
探伤管理组应建立探伤人员技术档案。
第四条铁路局应加强两级探伤网络建设，实现钢轨探伤车与钢轨探伤仪之间检测数据资源共享、相互补充；定期组织钢轨探伤车操作人员与工务段探伤人员进行技术交流，根据检测结果进行技术总结，以防漏检或误判。
第五条本规则适用于铁路线路钢轨探伤。
第二章组织管理第一节机构和人员第六条铁道部钢轨探伤主管部门负责全路钢轨探伤管理工作。
第七条铁路局工务处负责全局钢轨探伤的组织管理工作，负责钢轨探伤技术和设备的管理。
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钢轨波磨
北 京 地 铁 波 磨
根据《地铁工务维修规则》对钢轨磨耗 限值的规定：
钢轨磨耗轻伤标准
钢轨磨耗重伤标准
减缓钢轨伤损的措施
减缓钢轨伤损的措施有：
1.净化轨钢，控制杂物的形态； 2.采用淬火钢轨，发展优质重轨，改进轨钢力 学性质； 3.改革旧轨再用制度，合理使用钢轨； 4.钢轨打磨；按轨钢材质分类铺轨等。
钢轨侧面磨损
减小钢轨侧磨的措施
从工务角度来讲，改善钢轨材质，采用耐磨钢 轨，加强养护维修，设置合理的轨距、外轨超 高及轨底坡，增加线路的弹性，在钢轨侧面适 当涂油等，都可收到减小钢轨侧面磨耗的效果 。
波形磨耗
波形磨耗是钢轨踏面在全长出现周期性高低不 平的波浪状磨耗，轨头下额和整个断面保持平 直。按其波长分为短波（或称波纹型磨耗）和 长波（或称波浪型磨耗）两种。 波纹型磨耗为波长约50～100mm，波幅0.1～ 0.4mm的周期性不平顺；波浪型磨耗为波长 100mm以上，3000mm 以下，波辐2mm以内 的周期性不平顺。
钢轨的生产
钢轨轨缝及设置
为适应钢轨热胀冷缩的需要，在钢轨接头处要 预留轨缝。预留轨缝应满足如下的条件： （一）当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大 于或等于零，使轨端不受挤压力，以防温度压 力太大而胀轨跑道； （二）当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应小 于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以 防止接头螺栓拉弯或拉断。
钢轨的基本要求
足够的强度和耐磨性。 较高的抗疲劳强度和冲击韧性。 足够光滑又有一定粗糙度的顶面。 较强的抗不均匀磨耗性能和钢轨全长范围内硬 度均匀性，避免引起波纹、波浪不均匀磨耗。 良好的焊接性能，以便采用无缝线路。 化学成分便于热处理，以提高钢轨的强韧性。 严格的尺寸公差及钢轨工作边平顺性。
地铁站场线路
三种钢轨焊接方法的对比
焊头外观质量: 固定式闪光焊外观质量最好， 其次是铝热焊，最后是气压焊。 焊头强度: 闪光焊和气压焊的接头强度大致相 同，铝热焊次之。 焊接质量稳定性: 固定式闪光焊最好，铝热焊 次之，气压焊最不易控制。 应用比例：闪光焊接头约占总焊接头数的 87%，移动式气压焊接头约占总焊接头数的 10%，铝热焊接头约占总焊接头数的3%。
稀土钢的研究
1．钢轨中加入适量的铬和稀土元素，使硫化锰夹杂 物和氧化铝夹杂物的组分和形态得到改善，有利于提 高钢轨的使用性能。 2．U76CrRE稀土钢轨提高钢轨的冲击韧性，与 U75V钢轨相比常温下轨头、轨腰、轨底的冲击韧性 分别提高10.7％、34.3％、8.4％，而在低温(-40℃) 下，冲击韧性分别提高29.4％、36.7％、1.0％。 3．U76CrRE稀土钢轨与U75V钢轨相比耐磨性和耐 腐蚀性提高，本次试验分别提高20％和14％。
钢轨轨缝
构造轨缝
构造轨缝是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制， 在构造上能实现的轨端最大缝隙值。 《铁路线路修理规则》规定普通线路预留轨缝计算公 式为：
钢轨的焊接
我国铁路钢轨焊接主要采用铝热焊、气压焊和 闪光焊。在正式焊接钢轨前以及焊接过程的质 量检验中，除铝热焊不做落锤试验外，其他都 必须通过TB/T1632- 2005《钢轨焊接接头技术 条件》中所规定的各项试验和性能要求，确定 工艺参数。
轨头核伤
轨头核伤
钢轨磨耗
钢轨磨耗主要是指钢轨的侧面磨耗、波浪形磨 耗，以及交替侧磨。至于垂直磨耗一般情况下 是正常的，它随着轴重和通过总重的增加而增 大。轨道几何形位设置不当，会使垂直磨耗速 率加快，这是要防止的，可通过调整轨道几何 尺寸解决。
钢轨磨耗的分类
侧面磨耗。侧面磨耗主要发生在小半径曲线的 外股钢轨上，是目前曲线钢轨伤损的主要类型 之一。 波形磨耗。波形磨耗是钢轨踏面在全长出现周 期性高低不平的波浪状磨耗，轨头下额和整个 断面保持平直。
钢轨的打磨
在国外，钢轨打磨已有50多年的历史，到目前 已达到比较完善的应用阶段。 钢轨打磨的目的： 1.消除钢轨的波形磨耗。 2.控制钢轨的接触疲劳。 3.防止因接触疲劳而产生片状剥落、开裂 等病害。
钢轨现场打磨
钢轨打磨的分类
预防性打磨：是在钢轨轨头裂纹开始扩展前将 裂纹萌生区打磨掉，防止接触疲劳型波磨的产 生和发展，打磨周期短，深度浅。 保养性（断面廓形）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。 校正性（修理性）打磨：主要打磨已产生的钢 轨表面缺陷。
钢轨截面尺寸
列车作用于直线轨道钢轨上的力主要是竖直力 ，其结果是使钢轨挠曲。钢轨被视为支承在弹 性基础上的无限长梁，而梁抵抗挠曲的最佳断 面形状为“工”字形。因此，钢轨采用工字形断 面，由轨头、轨腰和轨底三部分组成。
钢轨的头部顶面宽度（b）、轨腰厚度（t）、钢轨高 度（H）及轨底宽度（B）是钢轨断面的四个主要参 数。
钢轨类型及长度
钢轨类型以每米大致质量kg/m划分。 我国现有钢轨类型分为43，50，60，75kg/m 四种类型，以适应不同运营条件的使用要求。 钢轨的标准与钢轨类型有关。 1. 43kg/m钢轨有25 m及12.5 m两种长度； 2. 50kg/m有12.5、25m、50m，100m 四种； 3. 60 kg/m钢轨有25m、50m，100m三种。
基地焊接长钢轨
闪光焊的特点
优点: 闪光焊自动化程度高，工艺稳定，焊接 质量优良，力学性能接近钢轨母材，生产效率 高。 缺点: 闪光焊机价格昂贵，一次性投资大，设 备复杂且需配备大功率电源、柴油发电机组 （线上移动式钢轨闪光焊用），焊接工艺参数 较多，调节繁琐。
焊接过程示意图
钢轨闪光焊的断口形貌
现场进行钢轨铝热焊
焊接设备
铝热焊模具
铝热剂
多次使用坩埚 一次性使用坩埚
焊接后热处理设备
液压推瘤机
钢轨移动式气压焊
气压焊是利用气体燃烧产生的热能将轨端加热 至熔化状态或塑性状态，并施加足够的压力 （顶锻力），以形成接头的一种固态连接方 法。 优点: 接头是锻造组织且没有脱碳层，在理论 上其强度不低于闪光焊，而且一次性投资小， 无需大功率电源，焊接时间短。 缺点: 气压焊时对接头端面的处理要求十分严 格，焊接工艺受诸多人为因素影响，焊头质量 波动较大，不易控制。
UIC60钢轨的断面
UIC60及我国60kg/m钢轨断面尺寸
钢轨材质
钢轨的材质是指钢轨的化学成分及其金相组 织。 钢轨钢的化学成分：主要为铁（Fe），其它还 含有碳（C）、锰（Mn）、硅（Si）及磷 （P）、硫（S）等元素。
钢轨钢的化学成分及力学性能
钢轨强化及材质的纯净化
钢轨出现质量问题主要是由于钢轨的内部 夹杂、缺陷所引起的疲劳折损。提高钢材材质 的纯净度是减少钢轨疲劳伤损、提高钢轨可靠 性、延长使用寿命的有效途径之一。 在钢轨的化学成分中适当增加铬（Cr）、 镍（Ni）、钼（Mo）、铌（Nb）、钒 （V）、钛（Ti）和铜（Cu）等元素，制成合 金钢轨，可有效提高钢轨的抗拉和疲劳强度， 以及耐磨和耐腐蚀的性能。
轨腰螺栓孔裂纹
钢轨焊接接头表面裂纹
上海地铁钢轨接头伤损
钢轨接触疲劳伤损
钢轨接触疲劳伤损的形成主要是由于金属接触 疲劳强度不足和车轮的重复作用，经过钢轨踏 面外形变化，钢轨顶面金属冷作硬化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生微裂 纹，钢轨强度降低和疲劳裂纹三个阶段，最终 形成接触疲劳伤损。
钢轨接触疲劳伤损
轨头核伤
轨头核伤是最危险的一种钢轨伤损形式。 轨头核伤产生的主要原因是轨头内部存在微小 裂纹或缺陷，在重复动荷载作用下，钢轨走行 面以下的轨头内部出现极为复杂的应力组合， 使细小裂纹先是成核，然后向轨头四周发展， 直到核伤周围的钢料不足以提供足够的抵抗， 钢轨在毫无预兆的情况下猝然折断。
焊接接头性能比较
随着我国经济的高速发展，铁路运输日趋繁忙，列车 轴重，行车速度及密度大幅度提高，使钢轨的伤损加 剧，特别是曲线段钢轨伤损越来越严重。有研究表明 这种伤损的主要原因是由于钢轨强度不足和夹杂物引 起的。因此，开发高纯净度的高强耐磨钢轨十分必要 。 稀土能净化钢质，改变夹杂物的性质和形态，从而提 高钢轨的韧塑性，改善耐磨性。第一代U76NbRE钢 轨的广泛应用，使用性能效果明显。包头钢铁(集团) 公司为适应炼钢连铸工艺，根据国内外高强轨的经验 ，选择Cr、V合金作为强化元素，并加入0.02％ 的稀 土元素，开发了新一代稀土钢轨——第二代稀土轨 (u76CrRE)，轧态抗拉强度达到了1080MPa。在钢轨 开发过程中研究了加入铬和稀土对钢轨夹杂物，冲击 韧性，耐磨性和耐腐蚀性的影响。
第二节 钢轨
肖宏
有砟轨道结构
钢轨
轨枕
联结部件
道床
…….
钢轨 轨枕 道床 路基? 轨道组成
本节主要内容
钢轨的功用和类型 钢轨界面设计原则及我国地铁主型钢轨 钢轨材质及其力学指标 钢轨打磨 钢轨伤损
钢轨的功用
为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动面， 引导机车车辆前进。 直接承受来自车轮的巨大垂向压力，并将其分 布传递到轨枕。 为轨道电路提供导体。
钢轨截面设计原则
1、轨头：应有抵抗压溃和耐磨的能力，轨头 宜大而厚，并应有和车轮踏面相适应的外形。 2、轨腰：两侧为曲线，必须有足够的厚度和 高度，使钢轨有足够的承载能力和抗弯能力。 3、底部：为保持钢轨的稳定，轨底应有足够 的宽度和厚度，并具有必要的刚度和抵抗锈蚀 的能力。
我国60kg/m钢轨断面
香港地铁气压焊现场
钢轨闪光焊
闪光焊是将焊件装备成对接接头，通电使其端 面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这 些接触点（产生闪光），使端面全部熔化，直 至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅 速施加顶锻力完成焊接的方法。 闪光焊有预热闪光焊、连续闪光焊和脉冲闪光 焊。 钢轨闪光焊分为工厂或铺轨基地焊接（固定式 焊接）和线上移动式焊接。
钢轨铝热焊
铝热焊是利用铝和氧化铁（含添加剂），在一 定的温度下进行氧化还原反应，形成高温液态 金属注入特制的铸模内，将被焊两个钢轨端部 熔化而实现连接的一种焊接方法。 优点: 无需电源，设备简单，操作方便，生产 成本低，没有顶锻过程，接头外观平顺性好， 占用封锁时间短。 缺点: 铝热焊的实质是冶金铸焊。其热输入量 大，导致焊接接头受热面积较大，使接头的组 织和性能降低。