铁路钢轨（精选11篇）
铁路钢轨 篇1
随着列车提速和重载列车的开行, 钢轨轨面伤损呈增加趋势, 钢轨伤损不仅影响行车品质, 甚至可能导致断轨, 危及行车安全, 无疑地, 如何养护钢轨成为铁路工作者考虑的重要问题。重载铁路的钢轨表面伤损多样, 主要有波浪形磨耗、轨面擦伤、轨面剥离、轨侧严重磨损、裂纹和轨头压溃等, 且发展速度较快, 影响了铁路运输能力和经济效益。要延长钢轨的使用寿命, 就必须定期对钢轨进行维护, 防止损伤的产生以及进一步恶化, 从而保证行车的安全性。铁路维护实践证明, 钢轨打磨是线路养护维修中的重要手段。采用打磨的方法来预防钢轨波磨, 控制接触疲劳、裂纹扩展和磨耗有较好的效果。
大秦线年运量达4亿余吨, 列车轴重为25 t, 重车线最高时速达90 km。在这样的重载高速铁路上, 钢轨伤损最大的特征为轨顶塌陷、剥离和轨头裂纹。在曲线和道岔段钢轨内侧角接触区上, 接触斑较小且滑动量较大, 从而增大了接触压力, 促使疲劳和磨损形成。分析了各种轨头的初始裂纹, 发现发生在轨角处的裂纹是由于反复的塑性变形引起, 当轨道几何形位在标准范围之内时, 钢轨损伤一般最初表现型为裂纹。轨头表面连续的累积点蚀是由于滚动接触疲劳引起的。这些累积的轨头裂纹可以引起轨角处几毫米深的剥离。在实际工作中, 为了减少钢轨磨耗, 一般采取润滑的方式, 以改善列车曲线通过性、稳定性和安全性。然而, 液体润滑剂会降低裂纹表面的摩擦和增加裂纹的扩展应力, 如图1a) 所示。在车轮碾压前, 裂纹中存在着部分的润滑液, 如图1b) 所示, 当车轮经过时, 进入裂纹的润滑液在裂纹口处形成进液加压, 形成部分空间允许润滑液进入, 使裂纹表面受到垂直压力阻止裂纹闭合, 加速裂纹扩展。钢轨表面疲劳裂纹的增长率受到轮轨间的接触压力水平的影响。微小裂纹萌生于压力频繁接触的钢轨表面, 并向钢轨浅层慢慢地扩展。开始裂纹在一个小的角度上快速增长, 直到达到平衡点 (转折点) 。在这个点上, 裂纹垂向增长率开始加速。微裂纹萌生于钢轨表面较大接触压力的区域, 在裂纹萌生阶段裂纹垂向增长速率较快。随后裂纹开始在表层形成分支, 再次进入裂纹的快速增长阶段。为了防止裂纹进入分支垂向加速扩张阶段, 采用预防性打磨策略, 去除浅层金属, 控制裂纹的快速发展, 从而延长钢轨的使用寿命。
轮轨接触的贴合性是评估轮轨关系的一项重要指标。从打磨角度讲, 改善轮轨贴合性是对滚动半径差的影响。一般来讲, 轮轨接触越贴和, 这个高度差越小, 表示滚动半径差越小;反之, 轮轨接触越不贴和, 滚动半径差越大。滚动半径差不仅对钢轨的疲劳破坏和磨损有着直接的关系, 而且还影响着车辆转向架的转向特性。
在重载铁路上, 尤其在曲线上, 还大量存在着另一种钢轨伤损, 是由于接触疲劳引起的材料塑性流动导致的轨头变形。轨头变形会使轮轨接触条件恶化, 会增加列车振动, 会使列车出现蛇形运动, 一方面使列车运行产生不安全因素, 另一方面反过来又恶化了轮轨接触条件, 加速了钢轨的伤损。
由以上分析可知, 重载铁路的打磨主要针对以下几个方面:
1) 去除表面的裂纹, 控制裂纹向深层次发展, 延缓和控制轨面疲劳病害的发生与发展, 延长钢轨的使用寿命, 提高行车平稳性和安全性;
2) 去除表层塑性流动、防止轨面变形, 降低列车与线路的振动以延长各部件的使用寿命和降低行车产生的噪声;
3) 保持钢轨的最佳廓面形状, 改善轮轨接触关系, 减小接触应力;
4) 不同的曲线半径、直线及运营条件下, 通过不对称打磨将钢轨型面打磨成不同的目标型面, 改善曲线地段轮轨的接触应力状态, 防止轮轨接触高应力区轮轨接触处出现高蠕滑和直线蛇形运动的出现, 减少因轮轨不良接触造成的轨头塑性变形等病害, 提高车辆的曲线通过能力。
研究钢轨的打磨技术, 还需要确定两个重要的问题:
1) 打磨量, 就是一次打磨多少;2) 打磨周期, 也就是多长时间打磨一次。很明显, 在能阻止钢轨裂纹发展时, 打磨量越少越能延长钢轨的使用寿命, 这就是最佳打磨量。打磨量和打磨周期受钢轨型材、通过总重、运营条件影响。打磨经验证明在预防性打磨策略中发现, 每隔1 500万t～3 000万t的周期中轨面打磨掉0.05 mm～0.08 mm的金属层, 轨角处打磨掉0.152 4 mm的金属, 即可达到最佳磨损点。实际操作过程中的磨损量很难达到最佳磨损量。
总结大秦线几年的打磨经验, 得出重载铁路打磨技术的几个要点:
1) 尽可能地实现最佳轮轨关系。最佳轮轨关系描述如下:a.车轮与上股道钢轨的最大接触角大于某一特定角度, 以减低脱轨风险;b.车轮与钢轨接触位置应在钢轨顶面中心以内, 以降低钢轨翻转的风险;c.钢轨与车轮形成贴合性两点接触 (d<0.5 mm) , 以减小同一钢轨上的滚动半径差和纵向蠕滑, 并增大转向架的转向力矩;d.在下股道和直线钢轨上, 与车轮的接触应该位于钢轨顶部中心, 以实现零蠕滑的纯滚动接触;e.轮轨接触区内, 表面切向力与法向力的比值小于0.3, 以使钢轨抗磨损和抗疲劳的强度达到最大;轮轨接触的接触应力应在塑性安定极限之内, 以减轻钢轨伤损。
2) 曲线上股道钢轨打磨的磨削要点。a.钢轨打磨的基准是上股道的最佳钢轨廓面形状;b.重点磨削钢轨顶部外侧表面, 特别是塑性变形形成的凸起表面;c.宁可过量磨削钢轨顶部外侧表面;d.在轨距角附近出现斜裂纹的钢轨表面实施轻度打磨, 打磨深度不要大于0.3mm, 切不可过量磨削上股道的轨距角;e.如果轨顶没有出现连续的剥离掉块, 不磨削轨顶;f.打磨间隔应低于1亿t通过总量。
3) 曲线下股道钢轨打磨的磨削要点。a.钢轨打磨的基准是下股道的最佳钢轨廓面形状;b.重点磨削钢轨顶部内外两侧的表面, 特别是塑性变形形成的凸起表面;c.宁可过量磨削钢轨顶部内外两侧表面;d.如果轨顶没有出现连续的剥离掉块, 不磨削轨顶;e.打磨间隔应低于1亿t通过总量。
4) 直线钢轨打磨的磨削要点。a.钢轨打磨的基准是直线的最佳钢轨廓面形状;b.重点磨削钢轨顶部内外两侧的表面, 特别是塑性变形形成的凸起表面, 具体位置约在里外侧±2°以上, 控制中心光带在25mm～35mm, 顶面轻打或不打。如打磨前里侧或外侧为黑色, 即很少接触轮对的一侧, 则不需打磨或轻打1遍～2遍即可。如顶面伤损较重, 除按以上原则外, 可打顶面2遍～3遍, 但打磨量不宜过深, 基本平顺即可;c.宁可过量磨削钢轨顶部内外两侧表面;d.如果轨顶没有出现连续的剥离掉块, 不磨削轨顶;e.打磨间隔应为3亿t通过总量。
钢轨打磨是一个复杂的过程, 需要从以下几个方面研究完善:
1) 确定打磨参数, 针对不同的打磨方式, 采用不同的打磨参数参量, 考虑高频振动的轮轨系统的动特性, 选择合理的打磨参量和限值保证车辆行车的舒适性和安全性;
2) 开展打磨钢轨型面模型研究。根据不同的打磨策略发展不同的钢轨型面, 运用车辆轨道耦合动力学与轮轨接触状态理论, 优化现有的钢轨型面, 提高行车的平稳性与安全性;
3) 综合考虑打磨策略、打磨限值、打磨参数和质量控制标准的钢轨打磨效益的分析研究。发展一种可以综合考虑在打磨实践中的设备折旧成本、低值易耗品的使用成本、人员工资等相关成本的预算数值模型和相关软件;
4) 研究综合考虑打磨中的打磨成本、检查成本、停车成本、风险成本、替换成本、润滑成本和设备折旧费用的钢轨维修成本预测模型。模型中可以采用工程经济学中的资本时间价值的等额年金计算模型, 对预测的成本进行分析, 同样可以采用不同的年金折算方法, 对成本进行优化;
5) 开展综合考虑车辆轨道耦合动力学和经济学指标的钢轨磨方案的优化研究。在以往打磨研究中, 多数采用轮轨静态接研究, 难以真实的反映出轮轨在运动接触中的实际情况。建立虑轮轨接触状态和高频振动的轮轨系统动力学分析方法, 综合虑经济学指标建立不同打磨策略的优化打磨模型, 对促进我国来高速重载铁路网安全运营具有重要的意义。
摘要：以某重载高速铁路为背景, 通过分析钢轨裂纹扩展机理, 就重载铁路钢轨打磨技术进行了详细论述, 并指出需进一步完善的几方面, 以控制裂纹的快速发展, 从而延长钢轨使用寿命。
关键词：重载铁路,钢轨,裂纹,打磨
铁路钢轨 篇2
高速铁路钢轨断面检测技术
作者：徐金锋 张鹏丽
来源：《科技创新导报》2011年第16期
摘 要:钢轨断面对高速铁路运营安全有非常重要的作用。本文从钢轨断面外观、轨头磨耗、内部质量分别进行分析研究。
关键词:钢轨断面检测方法探伤
中图分类号:U238 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0043-0
2钢轨是铁路线路中最重要的设备,其主要作用是支承并引导机车车辆的车轮,直接承受来自车轮的载荷和冲击。对钢轨断面从尺寸、内部构造、质量关系到线路的质量。钢轨断面外观检查
我国高速铁路采用60kg/m新钢轨,钢轨断面由轨头、轨腰和轨底三部分组成；轨头直接承受列车车轮的荷载,对钢轨外观检查直接关系到列车安全。钢轨外观检查,主要从表面质量、平直度、扭曲方面进行检查,具体标准见表1。钢轨断面磨耗检测
钢轨磨损的程度,影响钢轨的使用寿命,是制定线路大、中、小维修工作计划的基本参数。在铁道部制定的钢轨伤损标准中,对钢轨头部磨耗量进行了严格的规定, 各个铁路局工务段必须定期对钢轨头部磨耗量进行测量,掌握钢轨的磨损状态,预测钢轨的磨损趋势,以便对钢轨进行相应的维修,因此,精确测量钢轨磨耗量,高效和准确的预测钢轨磨耗趋势是十分必要的。目前,钢轨磨耗检测技术可分为接触式检测和非接触式检测两大类。
我国铁路工务段现行的钢轨磨耗检测主要采用接触式检测。这种测量方法准确性差、效率低、可靠性差、工作量大、环境恶劣。接触式检测常用于静态检测,即检测设备和钢轨相对静止的情况下进行检测。
非接触检测一般采用光学系统来检测,常用于动态检测,即检测设备和钢轨相对运动的情况下进行检测。通常它安装在轨检车上,动态检测铁路线路的钢轨状态。
现代微电子技术、控制技术及计算机技术的发展,为开发新型钢轨磨耗检测设备创造了条件,钢轨磨耗检测技术的发展主要表现为以下几个方面。
(1)传感器技术的应用 检测系统要实现对检测对象的检测,信号采集是前提和基础。传感器把需要检测的检测参数(如温度、位移、速度、力等)转换为可测电信号与计算机技术结合起来,从而实现检测的自动化。近年来,随着传感器技术的发展,已经产生了体积比较小巧、可用于复杂环境的新型传感器。
(2)显示器及显示技术的应用 显示技术是检测设备与检测人员沟通的桥梁。最早很多信息是通过数字来表示的,随着显示技术的发展,字符、图形、图像也逐渐进入了显示终端,采用液晶显示器LCD是新型检测设备的发展方向。
(3)Flash闪存技术的应用 Flash存储器具有体积小、功耗低、管脚少、容量大、可编程、掉电不容易丢失数据、价格低廉以及足够多的擦写次数(10万次)等优点,在IC卡和智能检测中得到广泛的应用。由于Flash存储器体积小的特点,可以嵌入到单片机控制系统中,取代电脑硬盘作为检测数据的存放空间,大大缩小了检测设备的体积,方便携带。
(4)单片机控制技术的应用 单片机具有小巧、功耗低、控制功能强等优点,随着微电子技术的不断发展,微处理器芯片的集成程度越来越高,单片机可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口等多种扩展电路,将计算机技术与检测控制技术结合起来,组成智能化检测控制系统。钢轨内部质量检查
长期以来,我国钢轨探伤完全依靠手推式探伤仪进行人工探伤。全路现有近8000名专职钢轨探伤人员使用着约3000台手推式钢轨探伤小车,负担近7万公里钢轨的内部伤损检查。从1989年开始,铁道部从澳大利亚GEM2CO公司和美国Pandrol Jackson公司进口了13台大型钢轨探伤车,使用情况不很理想。
钢轨伤损出现的数量随着时间的不断发展,早期出现较多,随后进入一个稳定期,再后进入较快发展阶段,即符合所谓的浴盆曲线。早期伤损原因主要是由于钢轨制造或焊接、热处理等工艺不当造成的,缺陷漏检或轮轨磨合不良造成的,钢轨轨距角鱼鳞裂纹甚至剥离掉块以及一些其它原因造成的缺陷所致。
对钢轨内部质量的检测主要采用热酸、硫印、超声波、磁粉探伤法、射线探伤法、涡流探伤法、渗透探伤法；另外还有诸多非常规方法,如声发射、红外、热成像、激光超声、电磁超声等。
超声波探伤法:它既可检测钢轨局部内部质量情况,也可检测钢轨全断面和全长内部质量情况。它能发现和定位存在于钢轨内部的各种缺陷,如麻点、夹杂、气孔等。超声波探伤采用脉冲回声技术,采用的脉冲频率4～7MHz,探头与钢轨之间的耦合剂采用水或油。为确保检测精度和可靠性,每次检测前都要用标准人工试样校对仪器灵敏度。现在使用的在线超声波探伤装置,检测速度可达0.7～1.5m/s,其准确率至少可达到95％以上。
磁粉探伤法:利用磁力或磁场与铁磁体的相互作用进行探伤。有缺陷时,一部分磁力线外露形成漏磁场,漏磁场吸附磁粉形成磁痕,给出缺陷的存在。只适于铁磁材料中非铁磁性缺陷的检测。由于趋肤效应,磁探法只能探测表面或近表面缺陷,缺陷显示直观可见。
射线探伤法:利用射线的穿透性、衰减性和胶片的光化学作用进行探伤。射线探伤适用于各种不同材质的探伤,但主要用于铸件和焊缝检测。射线探伤主要用于内部缺陷的探测,探伤结果显示直观,但需要严格防护,一般不能连续作业。
涡流探伤法:利用电磁感应原理,线圈在工件表面感应出涡流,有缺陷时,涡流的幅度、相位和分布等都要发生变化,相应地涡流辐射的电磁场也要发生变化,这一变化被接收线圈接收即可给出缺陷。涡流检测直接检测的实际上是工件表面阻抗的变化,或者说是通过测量阻抗的变化进行检测的。阻抗的变化,引起涡流的变化,进而引起涡流电磁场的变化。涡流检测的主要应用及特点:只适用于导体材料中非导体缺陷的检测；只能探测表面或近表面缺陷；可用于探伤及材料分选；但是不够直观,易受工件表面状况和形状影响。
渗透探伤法:主要利用毛细现象。渗透探伤操作简单,不需要复杂设备,费用低廉,缺陷显示直观,具有相当高的灵敏度,能发现宽度1微米以下的缺陷。这种方法由于检验对象不受材料组织结构和化学成分的限制,因而广泛应用于黑色和有色金属锻件、铸件、焊接件、机加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的检查。它能检查出裂纹、冷隔、夹杂、疏松、折叠、气孔等缺陷；但对于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料不适用。
无损检测技术的共同点:伤与非伤一定存在差异；找出伤与非伤之间的差异；用物理方法取出差异信号；把差异信号显示出来,但是要排除干扰。结语
随着科学技术的发展,钢轨断面检测的方法会越来越多,各个铁路局用的检测方法各不一样,制定统一检测标准是迫在眉睫,这对制定线路维修计划,保障列车安全、正点运行具有重要现实意义。
参考文献
铁路钢轨 篇3
关键词：组织更换；高速铁路；无砟轨道；伤损钢轨
2015年6月10日，因供电设备故障，造成大西高铁永济北-运城北间上行线K653+000-K654+000钢轨伤损，侯马北工务段正确处理及时更换，于2015年6月12日4时30分圆满完成更换任务，恢复线路设备良好状态。
1伤损钢轨起因
2015年6月10日19时15分，工务高铁车间接段调度通知，大西高铁永济北-运城北间上行线K653+000-K654+000供电设备发生故障，要求对该地段线路设备进行检查。6月11日凌晨该区段有工务天窗计划，车间请示调度后计划在天窗点内上线检查。
现场检查：天窗点内检查发现，上行线K653+930右股钢轨外侧被电击烧伤（钢轨踏面有白点，轨底有熔化痕迹），造成钢轨伤损。
情况汇报：检查人员将现场情况拍照上传至车间和段调度指挥中心。车间将现场实际情况及临时处置意见上报工务段，段上报到了工务处。
2 应急处置及现场调查
2.1 请示上级部门后，车间立即组织对该伤损处所进行处理。使用钢轨无损加固装置对伤损处所进行了加固，并对该处所前后50米线路扣压力进行复紧。计划次日天窗进行更换。
2.2 探伤人员对该处进行钢轨探伤检查，经检查后确定钢轨内部没有损伤。
2.3 检查人员对更换钢轨进行工作量调查。在距伤损处所小里程方向24米处有一处厂焊焊缝，在距伤损处所大里程方向18米处轨腰有一处电容。
3 施工组织
3.1 施工分组。
协调组：负责计划申报，和各部门沟通联系、进行协调。
防护组：负责施工登销记，现场防护设置，加强车站和现场的联系。
运输组：负责轨料运输，在有限的时间内把新轨运到现场，旧轨运回基地。
技术组：负责卡控好新旧钢轨的长度，掌握无缝线路锁定轨温。
换轨组：负责旧轨移出，新轨放入。
焊接组：负责钢轨焊接、焊缝打磨。
精调组：负责零配件安装正确，轨道几何尺寸达标。
探伤组：负责焊接后探伤检查。
精测组：负责换轨后轨道质量复查，确保轨道整体平顺性。
3.2 计划申请。
①高速铁路单根更换钢轨必须办理Ⅲ级施工。
②高速铁路钢轨不允许在区间存放，要使用轨道车运输轨料，必须申报轨道车运行计划。
3.3 防护及限速。
①双线区间一条线路施工，必须按照《高速铁路安全规则》第3.3.6条进行防护设置。
②单根更换钢轨后，开行列车第一列限速160km/h以下，以后正常。
4 施工流程
4.1人员机具提前1小时到达防护栅栏以外等待调度命令下达。各小组负责人对工机具进行清点、核对。
4.2 现场防护员接到准许入网的命令后，立即通知现场，施工负责人命令各小组按顺序上线作业。
4.3 防护人员先上线设置好防护，做好现场和驻站联络员之间的联系。
4.4 精调组人员到达施工地点，用记号笔在现场轨枕上标记好轨距挡块和轨距调整块的型号，并记录好现场轨枕的一枕一档。用0级道尺对换轨地段及其前后线路几何尺寸进行精确测量，按轨枕编号准确记录。
4.5 换轨组人员在精调组调查时，根据线上焊缝、备用轨长度、焊接时轨缝等要求确定好锯口位置。还要在锯口两侧轨头非工作边做出标记，并准确丈量两标记间距离，同时对轨温进行测量记录。在距离锯口外方约2米处轨节间横向各设一条截面不小于70 mm2的铜导线，导线两端用夹具在轨底固定牢固。
4.6 运输组轨道车装载备用钢轨运行至换轨地段邻线，将新旧钢轨进行大致对位，在两线间根据备用轨长度均匀放置枕木墩，备用轨卸下放置在枕木墩上。
4.7 焊接组开始切除伤损轨，先切除一侧，切除另一铡。钢轨锯开第一锯时技术人员注意观察锯口轨缝，做好记录，以便于掌握作业对无缝线路的影响。然后根据所需的钢轨长度进行配轨。
4.8 同时精调组卸下钢轨扣件，将轨距挡块、轨距调整块、弹条、螺纹道钉、平垫圈按原有顺序摆放在路基支承层上。
4.9 换轨组组织人员把伤损钢轨用抬杠和抬轨卡子抬出，将新钢轨放置到位。旧轨出槽时注意轨底有无胶垫贴在轨底，以免影响新轨入槽后对轨道高程的影响。
4.10 新钢轨入槽后对两侧轨缝进行调整，满足焊接时轨缝要求。调整好轨缝后，除了两轨端处各留三根轨枕扣件暂不锁定，其余各处轨距调整块全部按原来顺序放入进行锁定，进行钢轨焊接。
4.11 钢轨焊接、打磨完成后，电务人员对新换入钢轨钻电容孔，注意钻孔后要进行倒棱，对新轨顶面除锈打磨。拆除连接线，电务测试轨道电路是否良好。将旧轨料装车，轨道车返回。
4.12 精调组对新换入地段轨距进行精细调整，逐根轨枕检查轨距档块和轨距调整块是否按原来顺序摆放到位，检查有无超作业验收标准的处所。
4.13 轨温降到40℃以下时，进行钢轨探伤检查。当焊接接头的温度高于40℃时，可以对焊缝进行浇水冷却（浇水冷却时轨头的表面温度应低于350℃）。同时精测组对换轨地段及其前后线路进行测量，确保线路质量达标。
4.14 现场各小组负责人对各自工机具进行清点，对现场进行检查清扫，保证现场不遗留任何工具材料。负责人通知现场撤除防护，所有人员撤离现场。最后施工负责人检查确认通道门锁进行锁闭。
5 安全注意事项
5.1 施工作业前必须制定周密的换轨施工安全措施，对出入防护栅栏工机具分组造册，指定各小组长对出入网工机具及人员进行清点，所有工机具必须张贴反光膜。
5.2 氧气瓶和乙炔瓶之间必须保持5m以上的安全距离，并且氧气瓶和乙炔瓶远离明火10m以上距离。注意液压管不要搭接在高温焊缝上。
5.3 夜间施工作业，必须配备足够的照明装备。人员在走行过程中应在两线间行走，作业人员要注意脚不要踩到道心的电务销钉。走行时相互间保持一定的安全距离，防止工具碰撞伤人。
5.4 在新旧轨进出承轨槽的过程中，要轻起轻放，注意加强对双块式轨枕的保护。
5.5 焊接作业时应对焊缝周围的双块式轨枕及无砟道床铺设防护装置，防止焊渣流出造成烧浊。焊接过程中产生的焊渣、废料等应妥善保管，不能直接放置在无砟轨道上，应等冷却后带出线路以外。
6 质量技术卡控
6.1 作业完成后线路质量必须达到作业验收标准。满足《高速铁路无碴轨道线路维修规则》第6.1.1条的规定。
6.2 无砟轨道WJ-8型扣件的安装必须标准，扭力矩不能过大，防止扣件弹条变形，失去弹性。
6.3 焊接后要对焊缝精心打磨，焊缝质量必须达到规定标准。
6.4 换入的短轨长度不得小于20m，且于钢轨上现有焊缝之间的距离不得小于20m，铝热焊缝距承轨台边缘不得小于100mm。
6.5 换轨作业前在距两锯口2m、20m、50m处的钢轨外侧和轨道板上各做1处标记，观测锯开后钢轨的位移情况。在锯轨前、第一次、第二次锯轨后观测三次，同时结合轨温的变化进行观测。
6.6 本次换轨施工作业时轨温在25℃-27℃，与线上无缝线路锁定轨温27℃接近，换入钢轨较短，对无缝线路的影响不大，没有进行钢轨拉伸。若作业轨温较低应进行钢轨拉伸，先焊好一侧，焊接另一侧时，先对钢轨张拉，使两侧标记的距离等于锯轨前的距离。
7 效果及建议
7.1 钢轨更换后，线路质量达标，确认车、车载式线路检查仪均无报警。
7.2 要定期对焊缝平直度、钢轨光带、扣件扭矩等进行检查。对该处所两个铝热焊缝建立台账纳入探伤管理，每半年进行一次探伤检查。
7.3 建议对轨道车装卸臂伸缩部分进行加长改造，换轨时可以直接将备用轨料准确放置到位。
7.4 对需时较长的天窗作业，建议和运输部门协调沟通，当天所有列车都经过作业区段后，能否提前给点。充足的作业时间使施工作业中的人身安全、施工质量更加有序可控。
7.5 各部门间应加强配合，相互协作，发现问题及时沟通，尽量压缩故障延时。故障处理时必须根据实际情况掌握好列车限速条件，本着“先通后固”的原则进行处理。处理故障时必须行动迅速，尽快恢复轨道良好状态，减小设备故障对行车的影响。更换钢轨时要根据实际作业轨温和拉开焊缝大小精确计算好钢轨长度，掌握好锁定轨温，满足现场无缝线路锁定轨温的要求。焊接后对焊缝的打磨一定要精细，防止焊缝不平顺影响行车平稳。通过有效的施工组织，安全、高效地处置好高速铁路的设备故障，恢复线路设备良好状态，确保行车运行。
参考文献：
[1]《高速铁路无砟轨道线路维修规则》（试行）.2012年4月.
[2]《高速铁路安全规则》（试行）.2014年11月.
[3]铁道部.《中华人民共和国行业标准.高速铁路轨道工程施工技术指南》.2010年12月.
铁路钢轨 篇4
钢轨是铁路线路的重要组成部分, 钢轨状态不良不仅增加了工务维修作业的强度, 缩短了钢轨的使用寿命, 严重的还直接危及行车安全。在铁路运输朝高速、重载、大密度方向发展的今天, 随着列车速度的大幅提高, 列车通过曲线时的轮轨动力作用也在不断增加, 进一步加重了钢轨伤损程度, 钢轨病害较为突出。昆明铁路局线路地处高原山区, 均为客货共线, 因地形条件限制, 曲线居多, 曲线地段的钢轨磨损严重, 钢轨病害尤为集中。例如南昆线更换才两年的小半径曲线钢轨已经产生了大量的钢轨病害, 不仅给工务部门带来养护上的困难, 更直接威胁到列车运行的安全, 急需找出原因并采取措施予以解决。
1 轮轨关系和钢轨病害形成原因
机车车辆在曲线上运行时, 各运动部件之间以及轮对与钢轨之间将会产生相对位移, 由此引起悬挂系统的弹性复原力和轮轨之间的蠕滑力。同时, 当机车车辆运行产生大振幅的横摆和摇头位移时, 还应考虑到由于重力刚度和重力角刚度产生的力和力矩以及机车车辆前、后端牵引缓冲装置作用在机车车辆底架上的横向分力的影响。其中, 弹性复原力和蠕滑力对车辆通过曲线的性能具有十分重要的作用和影响, 此外, 还可能扩大线路的横向不平顺, 从而影响机车车辆的运行平稳性。
如果轮对在通过曲线的全过程中, 始终能保持其轴线处于径向线且轮对中心在纯滚线上, 则轮轨间不产生蠕滑力和蠕滑力矩, 轮对在曲线上作纯滚动运动。实际上, 这种情况是不可能存在的, 只要轮对一开始运动, 其中心就不会与纯滚线重合, 同时, 轮对轴线也会偏转径向位置一个角度, 于是轮对上同时作用有力矩和径向力, 轮对在此力矩和力的作用下, 产生位移, 不断地调整自己的位置, 直到理想状态 (纯滚动) 为止, 但是轮对是继续运动的, 上述自动调整过程也就不断进行, 这时, 轮对中心始终围绕着纯滚线附近作微小的移动, 而轮对轴线相对其径向位置作微小的偏转。
考虑车轮与钢轨的运动特性及轮周牵引力, 同时研究牵引力大小对转向架导向性能的影响, 分析结果表明:牵引力可以改变轮轨纵向蠕滑力的大小和方向, 与惰行工况相比, 牵引状态下的轮对导向力矩有所减小, 轮对的自导向能力减弱, 不利于曲线通过。提高牵引力, 总轮轨蠕滑率将很快达到饱和状态, 牵引力越大, 轮轨纵向蠕滑力越大, 两侧纵向蠕滑力差值越小, 机车轮对自导向能力越差, 轮对冲角增大, 而轮轨横向蠕滑力越小;当牵引力增加到一定程度时, 总轮轨蠕滑率超过极限状态, 曲线通过时两侧轮径差太小而出现打滑和空转的现象, 从而使曲线地段出现肥边, 甚至出现鱼鳞纹掉块等钢轨病害。
2 钢轨打磨模式分析
钢轨打磨模式的制定要考虑主要轨道线型的因素, 如直线轨道、曲线轨道或伸缩接头等, 打磨模式由轨道线型情况和打磨次数联合决定。打磨模式分如下几类:
(1) 轮轨接触区打磨
如图1所示, 共有4种打磨方法:①侧边打磨。把磨石放置于钢轨轨距边角和外侧边角的位置, 使钢轨头部保持“凸”形, 相应也增加了磨石的接触面积, 提高了打磨效率 (见图1a、b) ;②钢轨头部打磨。为了移除轮轨接触区的波磨, 将磨石放置到钢轨头部中心位置进行打磨 (见图1c) ;③形成钢轨新的外形。打磨钢轨的滚动表面, 恢复钢轨头部表面的理论外形或原始外形 (见图1d) 。
(2) 轨距边角打磨
根据轨道线型如曲线、直线或伸缩接头来布置磨石的位置, 如下:①曲线半径在2 000～4 000 m:根据磨耗的范围, 在钢轨断面倾斜的角上布置磨石 (最大为70°) ;②切线或直线地段:当线路为半径大于4 000 m的曲线、轨距边角磨耗较少或半径小于2 000 m的曲线、移除钢轨头部波磨比打磨轨距边角更重要的情况下, 在钢轨顶面相对小的角度位置布置磨石 (-40°) , 并在钢轨头部布置磨石;③伸缩接头地段:为了不影响伸缩接头的其他部件, 磨石布置到与轨距边角相对较小的角度位置;④打磨次数:为消除钢轨表面疲劳的预防性打磨次数由打磨机械每次打磨的金属移除率来决定, 同时为了避免当通过吨数超过3000万t时的钢轨表面疲劳缺陷的发生, 要保证移除0.05～0.1 mm的波磨。
3 高原山区铁路曲线地段打磨模式的设定
钢轨打磨模式分为预防性打磨和修理性打磨两种, 应根据钢轨伤损情况进行选择。昆明铁路局高原山区铁路因受打磨能力限制, 大部分曲线地段钢轨均已存在较大程度的伤损, 应采用修理性打磨模式进行打磨。
国外多年研究发展的经验表明, 在直线地段对轨距角进行少许打磨, 可以提高列车的临界摆动速度。由于昆明铁路局管内线路在运营过程中发现有的地方光带或宽或窄, 或偏向一侧等不正常情况, 因此有效的方法是根据光带的实际情况, 选择合适的打磨模式, 对轨道进行非对称打磨, 适当改变轨道的廓形, 可以在很大程度上弥补上述原因造成的误差。曲线地段的钢轨, 由于轮轨关系复杂, 轮轨磨耗都很严重, 它与轮轨的材质及机械性能、转向架的结构 (如定位方式、定位刚度、轴距等) 、线路状态 (如曲线半径、坡度等) 、轴重、运行速度、轮轨断面的几何形状、润滑方式等有关, 其动力学因素分析如下。
列车在运行过程中, 车轮在支承列车重量的同时, 还要在钢轨上滚动, 当列车通过曲线时, 由于离心力的作用, 使得轮对外轮的轮缘与外轨的顶面和内侧面接触, 因锥形踏面在轮缘贴靠钢轨时, 踏面与钢轨的接触面为图2所示的A～C～B整个面, 这种接触, 轮毂和轨头凹凸部分在互相咬合的状态下, 由于滑动摩擦力的作用, 使得这些微小的凹凸部分在咬合和分离反复进行的过程中产生疲劳现象, 最终造成破坏和磨耗, 使轮毂和钢轨磨耗严重, 成为镟轮的主要原因, 这也是新线开通后磨合期内磨合的重点内容之一, 同时, 由于“粘着-滑移”效应等原因, 使得顶面靠近内侧, 即图2中A～C点产生严重的波磨, 这种情况在局管内的小半径曲线上普遍存在。
借鉴国外的先进经验, 根据铁路线路的实际情况, 分析理想的轨道状况为: (1) 对轨道而言, 下股轨道光带外靠, 以使锥形踏面的小半径部分与内轨接触, 减小内轨的行走距离, 上股轨道光带尽量内靠, 使锥形踏面的大半径作用在外轨上, 以尽量平衡上下股之间的长度差, 进而减少外股作用车轮的滑动, 理论上如果内外轨的滚动半径差引起的内外轨行走距离差略大于内外轨的长度差时, 外侧轮缘与轨道不接触, 完全由轮轨蠕滑力导向, 从而防止或减缓波磨和侧磨的产生; (2) 对轮对而言, 为减小由于轮毂磨耗引起的镟轮, 可以适当地打磨外股轨头内侧的圆弧 (即C点) , 经过打磨成型后的轨道如图3的A、D、B所示, 此时轨道接触的A、B点, 即两点接触, 可以避免轮毂和轨头凹凸部分在互相咬合的状态下, 由于滑动摩擦力的作用, 使得这些微小的凹凸部分在咬合和分离反复进行的过程中产生疲劳现象而出现的磨耗掉块等, 此时A点为承载点, B为导向点, 以A点为瞬时中心而滚动, 以B点为导向点滑动, 通过打磨改善轮轨作用后, B点以轮轨的蠕滑力导向, 即可以大大减缓侧面磨耗, 也可以减缓顶面波磨的发生。
对钢轨的断面廓形进行非对称打磨, 显著降低了轮轨横向力和冲角, 在减缓钢轨侧磨、延长钢轨使用寿命方面取得了很大效果, 国外应用经验表明:将这种技术用于重载铁路, 横向力可以减少50%～90%, 延长曲线地段钢轨使用寿命50%以上。两点接触和非对称打磨是预防钢轨疲劳裂纹的措施之一。
通过以上分析可知, 采取合适的打磨方法, 可以使外轨的滚动半径增加, 内轨的滚动半径减小, 增大内外轨的滚动半径差, 以补偿内外轨的长度差, 从而减小导向轮缘力、冲角以及轮对在曲线上的滑动, 达到减磨的目的, 同时, 还可以减缓轮毂的磨耗引起的镟轮等, 节约运营成本。
综上所述, 高原山区铁路目前适用的钢轨打磨模式应该采用非对称性打磨, 即在正线钢轨打磨中把直线和曲线分开来打磨。直线地段打磨钢轨的内拐角处、外拐角处和接触面 (即钢轨的顶部) 。曲线地段要看列车时速和线路的实际情况, 在出现肥边的曲线处, 应尽可能先把肥边处理掉, 或稍微多打一点来预防一下, 最后快速低功率的进行一次接近内拐角的大范围接触面的抛光处理, 随后把打磨定位于修理性打磨。因为现在昆明铁路局管内线路很多地段的伤损已经较大, 例如南昆线的小半径曲线地段已经出现了鱼鳞纹掉块, 而且掉块的程度已经达到2 mm左右, 而钢轨打磨车单遍打磨的切削量为0.1～0.2 mm, 因此打磨遍数应该在6～8遍, 对于局部伤损严重区段应视具体情况, 再定打磨遍数。
具体打磨模式设定见表1所示。
4 打磨后的效果
打磨后, 经列车碾压后在钢轨顶面中部形成25～30mm宽的光带;两股钢轨作用边交替出现车轮轮缘接触钢轨后留下的痕迹较打磨前更长, 列车的“蛇行运动”得到缓解, 而且光带居中后, 钢轨中部的塑性变形要小于钢轨顶角处, 有利于延长钢轨的使用寿命;列车高速通过时横向平稳性明显得到改善, 同时列车通过时的噪音远远小于未打磨前;打磨后的钢轨波磨明显得到改善, 列车通过线路时的轮对跳动现象明显减少。
5 结束语
铁路钢轨 篇5
摘要：
近年来，包神铁路随着C80的进线和货运量的不断加大，原有线路铺设的50kg/m钢轨已严重疲劳。钢轨超期服役与运输生产、乃至行车安全之间的矛盾，是当前摆在包神铁路人面前、迫切需要解决的一个问题。为此，在只能采取50kg/m钢轨逐步更换为60kg/m无缝钢轨的情况下，包神铁路上下一边加强人工巡查，同时在钢轨探伤方面，通过调整探伤周期、配备具有一定素质的探伤执机人员和先进的探伤设备后，基本上较好地保证了行车安全。
关键词：钢轨探伤行车安全关系
引言：
包神铁路是神华集团现有四条铁路线中最早开通运营的铁路，至今已二十余年。由于当初建设等级较低，正线线路为50kg/m的普通有缝线路。近年来，随着C80的进线和货运量的不断加大，线路钢轨已严重疲劳。尽管正线大部分已更换为60kg/m无缝钢轨，但种种因素导致正线还有接近40km、50kg/m的钢轨在超期服役，给行车安全带来了较大地挑战。
1、如何解决钢轨超期服役与运输生产、乃至行车安全之间的矛盾。
其中最有效的一个办法就是对钢轨进行定期的探伤检查。并分别依据年通过总重、轨型等条件确定各类线路的探伤周期。
（1）正线60g/m钢轨线路的探伤周期。
按照《钢轨探伤管理规则》中关于钢轨探伤周期的规定，结合包神线的运量和线路状况，对改造后的正线60g/m无缝钢轨和有缝钢轨采取一个月的探伤周期。根据几年来上述地段伤损出现的类型和数量情况，说明这样的`探伤周期基本可以满足之前的行车安全。
（2）正线50kg/m钢轨的探伤周期。
针对正线超期服役的50kg/m钢轨，经探伤班组建议，工务段领导果断决策，采取缩短探伤周期的办法、将两遍间隔时间调整为二十天。实践证明，周期缩短收效显著。仅以为例，在该种地段探伤检查发现各类重伤钢轨89根，为行车安全排除了隐患、保证了包神铁路维持正常的运输生产。
（3）站线（含到发线）的探伤周期。
站线（含到发线）的作用是停放会让列车、供列车到站或者发车使用。因而车速相对较慢，对钢轨的冲击力小，钢轨伤损也相对较少。基于此，站线（含到发线）的周期按照有关规定、结合包神线管内的实际，确定为每年八遍。
（4）专用线的探伤周期。
包神铁路管内专用线大多数运量较小，再加上行车速度相对较低，将多数专用线的探伤周期定为每年两遍；但考虑到管内补连塔、上湾、布尔台等三条专用线的运量很大，年运量都在一千万吨以上，补连塔专用线甚至已超过三千万吨；为此，将上述三条专用线走行线的探伤周期确定为一个月，尽量避免发生突发性断轨。
2、执机人员和先进设备的配置。
当明确了探伤周期后，还要配备具有一定素质的探伤执机人员和先进的探伤设备，才能最大限度检出钢轨伤损、保证行车安全。
（1）执机人员的配置工务段。
领导经过深思熟虑后决定，探伤人员在原有一个班组的基础上，再增加一个班组。在班组人员配置的过程中，工务段挑选线路养护工区内责任心强、相对年轻、具有较高文化程度和业务素质过硬的职工充实到探伤队伍中来，力求这些转岗人员尽快掌握探伤理论知识、熟悉探伤仪器操作，及时进入角色。事实上，这些探伤工只经过两、三年之后，都相继考取了钢轨探伤Ⅱ级资格证书，可以独立完成探伤、定伤任务。
（2）先进探伤设备的配置。
工务段领导根据自身掌握的数字化在各种设备中应用的相关信息，及时做出决策，向公司申请尽快购置数字化探伤仪器，投入到现场探伤检测中。经过反复比选，购入由邢台市先锋超声电子研究所制造的GCT―8型钢轨超声波探伤仪。该仪器具有多通道、A/B两种检测模式、GPS定位系统、大屏幕EL显示器、理想的补偿曲线、探头自检功能与自动增益控制、伤波定位计算、环境适应性好等八大特点。其中A/B两种检测模式下都可用于探伤作业、且都具有存储/回放功能。探伤检查回放在探伤仪或电脑上均可以进行，主要反映探伤作业时仪器探头状态、作业参数、仪器设置、GPS数值等内容，实现对探伤工作状态的监控和伤损记录数据的分析，是再一次探伤，是对探伤现场检测必要的、有益的补充，也是加强探伤管理的一种手段，对提高钢轨探伤的准确性能起到重要的作用。实践证明，自从采用数字化探伤仪器后，钢轨伤损漏检的几率明显下降，探伤作业质量得到显著提高。
3、综述。
总之，采取合理的探伤周期，配置具有较高素质的探伤执机人员，再加上采用先进的探伤设备后，突发性断轨明显减少，为线路畅通无阻奠定了坚实的基础。以――的四年间为例，工务段探伤发现各类重伤（含焊缝）钢轨495根，重伤漏检率不到2%，确保了列车安全运行，强有力地支持了包神铁路的货运量连续七年来保持每年能以千万吨级递增，为包神铁路运营二十周年做出了其应有的贡献。
4、结束语。
综上所述，钢轨探伤对于行车安全的作用是显而易见的，它为铁路线路畅通构筑起一道坚实的防线，使列车得以安全、不间断地运行。
参考资料：
铁路钢轨 篇6
关键词：钢轨折断;原因;防断措施
由于大准铁路日常通过总重和通过频率不断地加大，新轨投入钢轨和更换的速度跟不上实际需求，在2014年8000万吨运量的基础上，2015年实现新的“亿吨”运输总量的突破，目前大准铁路全线在用轨大多数都进入了大修周期，加之冬季温差较大的原因，钢轨疲乏损，因此防断工作成为工务部门亟需攻破的一大难题。
1 断轨出现的原因
1.1 由于大准线地处气候条件复杂，冬夏季的温差较大，钢轨因为热胀冷缩的原因，在冬季拉应力增大，而且线路又大部分处于山区、桥梁和隧道地段，复杂的地势为冬季的线路钢轨折断埋下了隐患。
1.2 钢轨本身的材质有缺陷或钢轨超期服役也是导致钢轨发生断裂的原因之一，钢轨内部存在暗核、细小裂纹、空隙或有杂质等，当核伤位于钢轨底部时，日常检查利用探测设备很难探测到核伤粒径，进入冬季，管线内线路的持续低温而且昼夜温差大，钢轨内应力增大，核伤又是薄弱环节，所以容易出现断轨;有细小裂纹的地方在经过车轮的重复碾压后会逐步发展成为一个疲劳源，并逐渐向轨头内部扩展，使得轨面有效截面削弱，也会导致断轨;钢轨内部的细小裂纹等问题会随着列车的碾压逐步升级到大裂纹，导致钢轨出现折断;钢轨超期服役使得强度降低，疲劳伤损严重地区也是断轨易发地段，超期服役钢轨的轨底多有锈蚀，而钢轨底部也是钢轨探伤小车的盲区，列车车轮压过钢轨时轨底受到拉应力的作用，如果应力集中在钢轨锈蚀区就会产生钢轨折断的可能。
1.3 钢轨焊接时的强度低，大准线接头普遍使用的是铝热焊焊接法，虽然铝热焊焊接效率高，操作简单，但是焊接施工过程中会出现焊剂受潮，预热不均匀，对模出现偏差，或是封箱时不密實的问题，使得成模后的钢轨内产生小气泡，或是跑铁烧伤钢轨等缺陷，降低钢轨强度，减小了焊头的有效截面积，部分有缺陷的焊缝强度无法承受其降温后产生的温度拉力，在钢轨的拉应力作用下焊缝被拉开，而通过检验事实证明70%以上断轨也是由焊缝断裂造成的。
1.4 养护维修不当或是基础不牢靠也会导致钢轨断轨，在正常的线路维修作业中线路会出现低接头、空吊板、三角坑、线路翻浆冒泥、轨枕间距过大，或是线路扣件缺少损坏等病害造成线路不稳定和枕下弹性不均等问题，在列车的碾压下易发生断轨;维修作业时无法准确控制作业量，线路起道或拨道作业把握不准作业量出现超量，导致钢轨出现不均匀变形;翻浆冒泥或轨枕间距过大未及时进行整治维修，道床无法保持正常弹性，加之列车运量的大幅增加，加速了钢轨折断的进程;进行无缝线路作业时锁定轨温处理不当，线路铺设钢轨时条件不适宜加之线路养护维修时作业方法不当，作业松开扣件未按照技术要求执行，使得实际轨温高于设计锁定轨温，而在低温时钢轨内部会产生较大的拉应力，致使钢轨拉断。设置曲线地段的线路超高时不合理，导致钢轨的横向受力加剧，尤其在薄弱地段更易引起钢轨折断，机械捣固时捣镐捣伤钢轨等均易造成钢轨断裂。
1.5 线路养护管理不到位，工区对每月进行的线路检查隐患不重视，加之养护维修不及时，使线路的小病害逐步发展为大病害;对线路设备出现的问题养护不及时，巡道工巡检线路时不认真，导致不能及时发现断轨隐患，如果能提前进行控制能大大减少钢轨折断的概率。
2 防止钢轨折断的措施
线路钢轨折断是不可避免的，但如果我们能从根本上了解钢轨折断的原因，并采取与之对应的相关措施就可以大大减少钢轨折断的概率，所以采取有效的防止钢轨折断的措施就显得尤为重要。
2.1 加强线路检查，充分发挥线路动态监测与静态检测的双重优势，采取仪器细检与人工补检的双重线路检查方式，对于仪器难以检测的地段要标明情况，然后进行人工探测补充，巡道工巡检时要慢走细看，对超期服役、小半径曲线、设备薄弱处所，要加密检查，杜绝漏判错判，及时发现断轨隐患，各维修车间接到断轨隐患的信息时要及时安排相关人员根据实际情况进行补救加固，防止断轨的发生。
2.2 抓住线桥设备维修的黄金季节，大准铁路每年会定期安排进行“春季集中修”、“秋季集中修”两次线路大型施工。对容易引起断轨的重点处所进行全面整修，对线路缓冲区、小半径曲线、道岔、桥梁等病害的全面整治，同时做好胶接绝缘接头的养护和无缝线路的回散工作，对轨端肥边、钢轨掉块等“问题轨”予以打磨和焊补，及时发现和整治焊缝、接头暗坑，防止因设备失修诱发断轨;在此基础上，建立段、区段、工区三级信息反馈机制，确保发现问题第一时间及时得到处理，从而从根本上解决问题。
2.3 进入冬季以来，昼夜温差变化加大，要根据气温变化有计划地整治线路病害，更换失效轨枕，对病害突出地段要全面整修、保养，消灭不良处所，全面强化线路质量。大准线点多线长、无缝线路相对不稳定、车流密度大、山区线路多，线路钢轨折断防断形势较为严峻，为确保运输安全，重点加强检查钢轨接头、曲线地段、桥上线路、钢轨状态较差地段及探伤发现存在问题的地点， 如果线路状态不良，必要时进行应力放散。发现轻伤有发展钢轨，点伤损时必须钻眼加固，连续伤损必须采取有效措施加固或更换，重伤钢轨处理不得超过24小时。冬季来临之前，要全面检查防断应急工具、材料，钻孔机、锯轨机等内燃机械应放置在气温不低于0℃的房间内，定期进行试运转检测，保证设备的运行状态良好;当线路发生冻害后，混凝土枕线路15mm及以下的冻害垫板不得超过2块;15～25mm的冻害原扣件不能满足要求时，应使用调高扣件，调高扣件使用长度为冻害长度加冻起高度的600倍范围内，冻害垫板不得超过3块;对超过25mm的冻害可采用在混凝土枕下垫大胶垫（枕下垫胶垫地点要有详实记录）或插入木枕的方法进行整治，并可根据实际情况进行限速运行;线路冻害回落后，可按经常保养的规定，在冻害地段保留总厚度不超过10mm的调高垫板;在线路冻害回落季节，要根据冻害回落情况，及时撤出调整垫板，做到随落随撤，以保持轨道几何尺寸处在经常保养容许误差范围以内，根据线路冻害程度，应在每年春秋两季集中修期间有计划地整治冻害严重地段。可采取清筛、换填、防排水、灌盐等方法消灭冻害，从而防止钢轨折断现象的产生。
2.4 日常养护维修工作中要做好卸碴、补碴整理道床工作，对管内线路缺碴情况进行全面调查，对缺少地段及时进行补充，保持道床道碴饱满密实、整齐及排水良好;加强混凝土轨枕扣件养护工作，拧紧扣件要达到“三点接触”为宜;加强接头综合整治及做好轨面的整治工作，消灭接头错牙、整治低接头及马鞍型接头，有计划地打磨不良接头及焊缝，提高接头的整体性及轨面的平顺度。各工区要及时对焊缝接头顶面和工作边进行检查，重点打磨。标准轨地段，要对接头轨缝进行全面调查，及时消灭大于钢轨构造轨缝的问题，对连续大轨缝要有计划的调整，从而全面消灭大轨缝，从根本上解决钢轨折断的问题。
2.5 强防断工作的学习和培训，增强干部职工的防断意识，做好应急处理处置的相关工作，关键是抢通意识，严格按照段制定的处理程序，落实好机具和值班人员。在入冬前提前组织职工进行钢轨折断应急演练和学习，提高职工的断轨处理能力，相关管理机构提前进行安全预想并制定防止折断钢轨的应急预案。当钢轨折断时负责人接到通知后要立即前往现场，将现场情况通知就近车站及工务段调度，组织人员进行抢修。在无缝线路地段当断缝值不大于50mm时应进行紧急处理，断缝值大于50mm时应进行临时处理;道岔尖轨、辙岔或道岔其他钢轨折断时，应封锁线路，使列车不能通往断轨方向，换入同型轨后开通线路;单面鱼尾板折断时应立即处理，现场无备用夹板时可利用折断夹板对眼连接，放行列车时限速不超过25km/h。鱼尾板双折时应按照断轨处理。从而最大限度的保证线路的正常运输。
2.6 要做好调查检查工作，检查现场钢轨、辙岔、尖轨、基本轨等备料是否到位，如果有缺少时要及时对照进行补充，钢轨及道岔备料应核对型号，在显著位置用白油漆标明备料型号、尺寸，防止在钢轨急救时出现材料缺少的情况而影响正常的补救工作。
3 结语
铁路钢轨 篇7
1 高速铁路钢轨电位增高的主要因素
高速铁路与普速电气化铁路相比较, 影响钢轨电位的主要因素主要有以下几个方面:
(1) 列车牵引电流大
我国功率最大的韶山4型电力机车, 牵引电流最大为360A, 而高铁电动车组, 按照16辆编组, 时速可达350km/h, 最大牵引电流超过1000A。
(2) 牵引网短路电流大
高速铁路供电系统按照供电电源要求, 必须从220k V高压电网或者更高电压等级电网受电, 系统短路容量比较大, 短路容量最大能超过20000MVA, 对于牵引变电所而言, 这就可以把电网电源看成无穷大电源。短路电流倍数大约是变压器短路阻抗的倒数。牵引变电所如果采用50MVA单相变压器, 牵引侧最大短路电流就可能达到18k A。
(3) 钢轨对地泄漏电阻显著增加
高速铁路由于列车车轮对钢轨冲击力大, 钢轨与轨枕间会有加厚的垫板, 这种垫板属于绝缘材料, 使得钢轨对地泄漏电阻大幅度增加。并且, 钢轨也是列车运行信号传输的通道, 比如轨道电路, 需要两条钢轨之间有较好的绝缘, 钢轨和地之间也要有较好的绝缘, 并且要日常清扫维护, 所以绝缘电阻都会增大。大的泄漏电阻导致钢轨电位升高, 日本山阳新干线资料显示钢轨电位可达760V, 足以造成人身伤亡事故, 对于钢轨绝缘来说, 加速了绝缘材料的老化, 使信号故障频发。
因此, 对于高速铁路轨道钢轨, 不能和普速铁路一样视为地, 必须采取措施降低钢轨电位。
2 降低钢轨电位的工程接地方法
2.1 采用横联线将上下行线路钢轨连接
一种非常有效的做法就是将上下行线钢轨横连, 这种做法简单易行, 投资少, 效果明显。如图1所示, 以直接供电为例, 在复线铁路上假定上行线有一列车负荷, 用横联线把上下行线路钢轨的P、Q两点连接, IPQ为连接线中电流。分析钢轨电位时, 将图1等效为图2所示。当电流源I单独作用时, 上行线P点钢轨电位为VP0, 下行线Q点钢轨电位为VQ0。当电源IPQ单独作用时, 上行P点钢轨电位为-VPQ, 下行线Q点钢轨电位为VPQ。列车负荷I与IPQ共同作用时, 上行线P点与下行线Q点钢轨电位分别为
由于VP=VQ, 由以上两式可得
将 (3) 式代入 (1) 式可得
由 (4) 式可以看出, 采用横连线连接上下行钢轨后, 钢轨电位取没有连接时钢轨电位的平均值。但是, VP0比VQ0大得多, 加横联线后钢轨电位只有以前一半, 通过计算可知, VP0与VQ0正负极性相反。所以, VP值会小于VP0的1/2。
2.2 增设CPW线
对于AT供电方式, 在一个AT区间内, 一般由三条CPW连接线, 可以继续增加。根据日本新干线资料, 有三处连接线时, 钢轨电位最高大约为80V/100A, 有五处连接线时, 钢轨电位下降到65V/100A。可以看出钢轨电位降低了, 而且这种做法易于实现, 成本增加不多。采用带回流线的直接供电方式的高铁, 同样可以采用增加吸上线的方法降低钢轨电位。但是, 吸上线或连接线的数目受轨道电路长度限制。
2.3 利用支柱和桥梁基础接地
还有一种非常经济有效的措施就是利用桥梁基础、支柱基础钢筋混凝土结构作为接地极。实际工程中, 接触网基础包括桥梁基础, 除了特殊设计外, 通常都是非预应力的混凝土结构, 可以作为良好的接地体被充分利用。这种自然接地体体积庞大、数量众多, 作为接地体, 使用寿命和永久使用设施相同, 但这些优点被开发利用还远远不够。这种充分利用非预应力钢筋混凝土结构作为接地体的方法, 在工业、建筑物接地系统, 包括国际铁路工程应用中, 开始被大量使用, 值得深入研究。
2.4 设置埋地地线
如图3所示, 沿铁路线增加一条埋地地线的带回流线直接供电方式牵引网。
钢轨、回流线、埋地地线连接到一起, 并联电阻大大减小, 埋地地线能够和大地很好地接触, 这会使钢轨对大地泄漏电阻大幅度减小。所以, 在这种方式下, 等效钢轨特性阻抗很小, 钢轨电位将显著降低。
2.5 隧道接地方法
文献[4]推荐沿隧道每隔1.5m装设一横向导流带并与回流线连接。实际工程中该导体通常不是专门敷设的, 而是合理利用既有的隧道混凝土钢筋布置, 必要时才增设表面钢筋或路沿凸起护栏的纵向钢筋。要想降低钢轨电位, 需要采取措施降低牵引回流系统对地综合泄漏电阻。将回流线和隧道砌衬钢筋连接起来, 可以达到降低牵引回流系统对地综合泄漏电阻的效果。如果防水层使钢筋与地绝缘时, 可以敷设接地带与回流线连接。隧道接地问题比较复杂, 需要早期土建设计良好的配合, 后期是难以实现等电位连接的。
3 结束语
高速铁路与普速电气化铁路相比, 钢轨电位大大增加, 危及行车设备安全和作业人员人身安全, 必须采取措施加以限制。本文结合工程实际, 介绍了降低高速铁路钢轨电位的工程接地方法, 在实际工程中结合现场实际情况, 综合应用这些方法能有效降低钢轨电位。
参考文献
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高速铁路钢轨修理技术探讨与分析 篇8
1 钢轨的伤损
因为产品的质量、设计错误、施工误差及车辆荷载、蛇行、速度等轮轨作用所引发的轨道规定尺寸的变化, 最后反映成为钢轨上的不平顺。钢轨的损伤表现为波磨、侧磨、毛边、压陷等。短波磨可能是车轮踏面损伤所引发, 长波磨则是因为轨道不平顺, 侧磨是由车辆转弯时的向心力作用引发, 毛边则多发生在曲线的内轨, 是车辆横移时轮轨横向力的拉扯所至, 压陷是车辆在蛇行横移时轮轨横向的接触过少从而导致接触性的疲劳。从维修和保养方面分类又可以分为应该维修的钢轨伤损和不属保养的钢轨伤损。
2 国外钢轨修理的经验
2.1 日本的钢轨修理
日本的新干线实行的是钢轨踏面管理的方式, 采用这种管理方式的目的:一是降低噪音和振动, 减少轮重的变化;二是为了防止高速运行中产生的钢轨表面的伤损向纵深方向发展。
钢轨的打磨可分为周期性打磨和长钢轨焊接部位的打磨。钢轨焊接部位的打磨有三个标准:钢轨踏面连续测定, 不平顺值要在0.5mm以上;经轨检车检测轴箱的振动加速度在10g以上;钢轨踏面不连续性的测定, 不平顺值在+0.6mm或者—0.4mm以上。周期性打磨则根据环境影响而定:在对环境影响很重的区段, 应在通过总重约3 000万吨时打磨一遍;在一般的区域, 通过总重量约6 000-8 000万吨时打磨一遍即可。
2.2 法国的钢轨修理
法国高铁把轨面的状态管理当做养护管理的重要内容, 通过科学合理的轨道养护维修管理及机械化轨道维修, 法国高铁轨道的维修作业基本稳定在三年左右。由于法国高铁采用的是有碴轨道, 道碴在溅起后会引起钢轨表面剥离现象, 尤其是在冬季结冰掉落之后, 情况变得更为严重, 此时更需要进行钢轨的打磨。法国高铁对轨面短波的不平顺制定了非常严格的标准。就法国高铁来讲, 轨道的累计承重可达5亿吨。
3 我国高铁钢轨修理技术的探讨与分析
从国外不同的渠道获得的关于钢轨打磨的信息看起来有些杂乱, 这都是由各个国家条件不同而决定的。从工作周期方面讲, 我国的平均周期是二年, 德国却是四年。日本的预防性打磨要求要磨掉0.5mm-0.1mm, 而我国正如卢祖文教授所指出的那样, 波深在0.5mm以下者, 全部消除。就我国的高速铁路建设而言, 不能不提高要求。我们国家没有高铁运行的经验, 也没有高速状态中轮轨关系钢轨受损伤的实验数据。但我们仍然可以从铁路车辆技术人员的研究成果里, 来推断出一些有共性的内容。
3.1 理论探讨
从理论上讲, 钢轨及车轮在运动的状态下属于线接触, 分析这种应力下材料的表面接触强度对维修来讲是必须的。轮轨的关系表明:自由滑动时, 表面主要是轻微的划伤和压痕, 运动与压痕方向一致。接触材料的表面受到高摩擦力的作用时, 材料表面产生塑性的流动。经过大量的分析和研究证明, 表面摩擦力是决定材料表面是否剥离的主要原因, 会导致表面裂纹的形成与扩散。
根据轮轨的关系可以看出, 防止车轮的滑动, 对车轮进行修理, 对钢轨进行周期性打磨, 改正轮轨间的接触状态是改善和防止裂纹产生、扩散的有效措施。
3.2 打磨作业的分析
钢轨的打磨有三个原则:根据城市环保的要求, 控制住噪音;根据曲线的半径, 制动区间, 桥、路过渡段, 焊接接头等情况, 控制住伤轨;根据列出的车轴重、列出对数、速度, 控制住轮轨接触的疲劳度;分别计算出线路区间打磨作业的需要。我国的京沪、哈大、武广三条设计线路中的主要高速或者客运专线的年输送量都在7 000-8 000万人次, 如果按车辆轴重为17吨计, 单线的年累积通过吨位在3 000-7 000万吨。车辆的轴重是大于日本的, 年累积通过的吨位却远远大于欧洲的高铁。
3.3 打磨作业工作周期
通过资料研究, 德国的周期性钢轨打磨为4年一次, 法国TGV东南线的周期性钢轨打磨约4-5年为一个周期。日本是我国的邻国, 铁路沿线的地貌、地质和气候与我国非常相似, 客流量很大, 但是车辆的轴重较轻, 通过一亿吨之后打磨是对高速铁路线的规定。对于我国来说, 日本的参考性要大一点。
3.4 打磨设备
目前的钢轨打磨设备共有三种:一种是48头或96头砂轮的打磨列车;一种是铣磨列车, 又分为单铣头和双铣头;另一种是滑靴式打磨车。
4 结语
根据国内外钢轨的维修经验, 打磨是改善轮轨间的接触状态, 防止、改善裂纹产生和扩展, 减小钢轨维修工作量的有效方法。若发生伤轨的情况, 则必须打磨, 而且打磨的次数越多越好。预防性打磨, 宜在5 000-1 000万吨运量的时候打磨一次, 而且打磨车在无伤区域的速度可以稍高, 打磨程度宜浅。
摘要：近年来我国高速铁路发展迅速, 大量的高铁线路开始建设或投入运营, 在这种情况下, 高速铁路钢轨的维修就显得十分重要。针对我们国家客运轨道的设计, 结合钢轨的损伤情况, 国外发达国家的维修经验及我国科研人员的研究成果进行分析、比较和讨论。结合我国现有的运营良好的高铁, 强调打磨是减轻钢轨维修工作量的有效方式, 并提出将修理性打磨、保养性打磨和预防性打磨相结合的方法和举措。
关键词：钢轨伤损,总重,交变应力,焊接,打磨
参考文献
[1]张银花, 周清跃, 陈朝阳, 刘丰收.中国高速铁路用钢轨的质量现状及分析[J].钢铁, 2011 (12) .
高速铁路钢轨焊缝核伤的探测方法 篇9
1高速铁路钢轨核伤概述
1.1核伤形成原理狭义地说, 钢轨核伤指的是轨头及焊缝处产生的横向金属疲劳裂纹, 从内部开始产生, 在量变未完成之前具有较强的隐秘性, 钢轨表面几乎看不出任何异常。但在内部已经出现了严重的断裂问题, 是钢轨应用中最危险的一种缺陷和故障;通过长期的观察发现, 核伤分为“白核”与“黑核”两种, “白核”只存在于钢轨内部, 而随着白核的逐渐增加积累, 触及外部空气后发生氧化反应, 逐渐形成“黑核”。
一般而言, 高速铁路钢轨出现核伤是客观作用、不可避免, 钢轨与车轮之间的接触会造成复杂的应力分布, 重力作用在钢轨上, 从表面向四周分散, 形成横向裂纹;具体的形成原理要参考钢轨的内部构造, 特别是在焊缝处的衔接本身就存在缺陷, 如气泡、杂质和细小裂纹等。在轴重、速度、负载等影响因素逐渐加剧的状态下, 钢轨所承受的力量并非单纯地向下重力, 而是在钢轨内部最先出现变化。
首先, 复杂的盈利组合会导致裂纹成核, 然后向钢轨四周扩散, 为了阻止核伤的作用, 钢轨四周的钢料会产生抵抗作用, 这种对抗作用分布极不均匀, 随时会产生猝然断裂。其次, 核伤的产生是不可避免的, 除了运力影响之外, 还有钢材质自身的作用。当温度低于二百摄氏度的时候, 氢气被封闭在钢材气孔中, 内部压力很高, 而在钢轨发生摩擦作用时, 氢气得以释放并膨胀出细小的裂纹。这种作用越来越明显, 为了抵抗氢气膨胀作用就形成越来越大的“核”, 最终核伤会以观察形态出现。
1.2焊缝核伤探测的必要性随着科学技术的进步以及安全体制的完善, 我国铁路运输行业中发生人为事故的概率越来越低, 但相对应地, 由于基础设备的故障导致的安全事故却呈现出上升局面。根据中国铁道年检数据显示“, 十一五”期间我国发生“较大”铁路安全事故121起, 其中三分之二与断轨事故相关, 其中焊缝及热影响区部位是事故出现的主因, 说明了展开焊缝核伤探测的必要性。
首先, 进行焊缝核伤探测是过渡阶段的必要手段。近年来我国高铁发展迅速, 火车设备运力增加, 造成钢轨的负载力不断提升。但是, 钢轨的更新与火车设备的更新是不同步的, 根据原本的速度、负载设计, 根本就无法满足现有的需求, 客观上造成损伤的加速。其次, 焊缝核伤的客观性要求。钢轨焊缝的探伤工作要比普通钢轨探伤更加困难, 这是由于焊缝本身就比较复杂, 几乎不存在相同的内部构造, 体积、面积、疏松度等都是随机形成的, 在外部很难看出缺陷, 需要利用到特殊的设备和方法才能实现。
2钢轨焊缝核伤的探测方法研究
合适的探测方法是解决核伤的关键, 针对焊缝探伤存在的定位、 定量困难, 必须提出针对性的解决策略。近年来, 随着钢轨数字类探伤仪的不断出现, 市场上所提供的检测工具越来越多, 总地来说包括渗透探伤、磁粉探伤、涡流探伤、射线探伤、超声波探伤五种。结合功能效果、经济性、操作性等对比, 超声波探伤的类型具有较为明显地优势。
2.1焊缝轨头探伤轨头探测是最基本的核伤探测手段, 可以采用纵向扫描和偏角扫描两种方法。其中, 纵向扫描又称为“纵向移动扫查”, 利用超声波探伤仪 (K2.5探头) 从中心位置开始, 向左右固定距离平行移动, 分别在16、26、36、46、56毫米处进行检测, 主要偏角保持为零。而探头偏角纵向移动的方式, 则是从轨道焊缝顶部开始, 以15°的偏角进行扫查, 用来解决纵向扫描接触面过小的问题。这两种方法可以交替使用, 每次检测进行3-4次。
超声波探伤的优点主要是可以实现缺陷定位和缺陷定量, 如缺陷回波波峰前言对准的刻度为10, 保持探头入射点为水平, 所得到的数据乘以10即可获得侧面的垂直距离, 方便读数、规避了繁琐的计算。而缺陷定量则是利用适当的计算公式, 根据荧光屏上的位移量直接独处的缺陷垂直高度, 是非常简单的钢轨核伤校对方法。
2.2焊缝轨腰探伤焊缝轨腰的探测行为要使用特殊的探头, 如K1型号的超声波探头, 可以实现V形透视探测。在进行探伤扫查的过程中, 一般会采取两个探头同时使用, 声波射入点距离是钢轨高度的两倍, 在中心线位置上, 分别向上部纵向移动, 声波会扩大进入V型焊缝的角度。除此之外, 也包括穿透式的核伤探测法, 可以根据声波最底的情况判断缺陷。
2.3焊缝轨底探伤焊缝轨底的核伤扫查较为困难, 通常无法直接检测到这一部位, 在选择仪器的过程中可以选用通用探伤仪。而扫查的过程中, 轨底分为两个部分, 一部分是轨底侧面 (轨脚) , 另一部分是轨腰与轨底的连接处, 呈现出一个凸显的三角区。因此, 在进行检测的过程中, 实际上是包括了两部分共6个探测面。
可以使用K2.5探头进行扫查, 分别按照不同的偏角、水平方向移动, 需要注意的是, 在扫查轨底三角区的过程中, 要将探头与轨腰形成30°的夹角。
3结束语
结合实际情况分析, 钢轨焊缝的核伤探测方法多样, 但超声波的探测技术较为先进, 在设备应用方面也更加成熟, 投入少、操作简便, 通过观察波形即可探测出核伤位置、形状, 并进一步了解其损伤的规律和程度, 采取相应地解决措施, 对我国高铁事业发展具有重要的作用。
摘要：近年来, 我国高速铁路事业发展取得了辉煌的成就, 相对应地, 对安全问题也提出了更高的要求。其中, 钢轨焊缝处最容易形成缺陷“核伤”, 严重地会造成断轨事故, 造成重大的生命和财产损失。本文以高速铁路钢轨焊缝核伤为主要研究对象, 讨论探测方法的实用性, 并提出合理的操作建议。
关键词：高速铁路,钢轨焊缝,核伤探测,探测方法
参考文献
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铁路钢轨 篇10
关键词：工务,重载铁路,钢轨伤损
1 概述
神华包神铁路公司是神府东胜煤炭外运的大通道, 从2007年开始货运量均超过亿吨大关, 2012年随着万吨列车开行, 轴重、运量逐年递增, 钢轨能否安全服役直接影响到行车安全。
随着包神线运量的不断增长, 钢轨伤损数量增长迅速, 2014年钢轨伤损数量较2011年增长了307%, 而同期运量只增长了128%。可以看出随着运量的持续增长, 钢轨已经进入了疲劳期, 导致核伤在2014年出现了跳跃式增长。2015年因为运量下滑尤其是北线运量持续下降加上下行K140新换无缝钢轨的影响, 伤损总量下降, 特别是裂纹伤损数量下降明显。
2 包神钢轨伤损现状及分类
钢轨在大运量重载之下, 长期处于恶劣的工作环境中, 在列车动静载荷作用下, 钢轨经常伤损而造成失效, 如核伤、螺孔裂纹、压溃、磨耗、掉块等现象, 使轮轨耦合状况进一步恶化, 造成钢轨寿命缩短、线路工队线路养护工作量增加、养护成本增加, 进而严重影响轮轨耦合, 严重影响列车行车安全。
3 钢轨伤损主要形式
3.1 新铺钢轨工艺缺陷
新铺钢轨工艺缺陷是指钢轨在制造过程中含有过量的磷、硅、硫等有害元素, 使钢轨在一定的情况下发生脆性断裂。因此, 新铺钢轨主要侧重于钢轨工艺缺陷的探伤, 这样可以在发现钢轨伤损时, 同时可以监控同一批炉号的钢轨状态。因此, 新铺钢轨探伤主要针对针对钢轨制造缺陷, 而在役钢轨探伤则针对钢轨疲劳缺陷。这两种缺陷形态、分布、大小、位置都大不相同, 所以探伤所采用的标准、工艺、方法完全不同。
3.2 钢轨侧面磨耗
钢轨曲线侧面磨耗主要是由于转向架走行部轮缘与钢轨侧面之间的滚动摩擦造成的, 其值大小等于轮缘与钢轨侧面之间的钢轨导向力与摩擦距离的乘积, 也即滑动摩擦功。随着钢轨服役时间的增长, 受材质和工作环境的影响, 钢轨不可避免的会产生各种伤损。主要包括钢轨磨耗、压溃、轨头剥离掉块、疲劳、锈蚀、擦伤等。侧磨主要表现在曲上股侧磨, 曲下股压宽, 以包神线K43-K48小曲线处所侧磨尤为严重。
3.3 鱼鳞伤损
鱼鳞伤是指钢轨表面一种类似鱼鳞状金属碎裂的疲劳伤损, 裂纹起源于钢轨轨头内侧圆弧附近, 沿着列车运行方向延伸, 裂纹附近常有黑影。鱼鳞伤损裂纹和黑影沿钢轨横向发展, 鱼鳞伤损的宽度一般是6-20mm, 最深点一般在鱼鳞裂纹的前内角, 最深甚至可达到20mm。
随着线路运行速度、车辆轴重、运量的增加, 鱼鳞伤损增长迅速, 以包神线下行K155-K158, K22+800-K23+400较为严重, 不仅在曲线上股、道岔基本轨、导曲线, 在直线地段都有发生和发展。
一般通过总重达到10Mt-15Mt时, 首先在曲线上发生然后向直线地段延伸, 并由鱼鳞裂纹发展为剥离, 掉快、鱼鳞下核伤。甚至扩展成轨头横向裂纹, 严重威胁行车安全。
3.4 钢轨核伤
钢轨核伤是目前钢轨最主要的伤损形式之一, 2015年包神线核伤占重伤总数的56%。钢轨核伤主要集中发生在下行曲上股内侧。由表1中统计数据可得出, 钢轨核伤发生在曲上股, 隧道、长大桥梁上的较多, 钢轨伤损主要发生在气温较低的11月至次年3月的防断期内, 核伤的发生与线路平纵断面技术条件、道床弹性、运量、轴重等因素紧密相关。
3.5 焊缝伤损
钢轨焊接长钢轨线路是无缝线路铺设的首要条件, 也是无缝线路铺设的关键技术, 不管是哪种类型的焊缝 (接触焊、气压焊、铝热焊) , 焊接接头的质量与后期的焊接伤损密切相关。焊缝及热影响区的金属力学性能降低是造成焊缝伤损的主要原因。焊缝与钢轨母材相比, 其抗拉强度、硬度分别约为母材的95%和93%左右, 机械性能相对降低, 因此, 受列车长期动静载荷的碾压和冲击, 线路极易形成肥边及各种病害, 就会造成线路轨枕空吊板、道碴坍白, 如果不及时打磨, 无缝线路最薄弱处的焊缝可能造成冲击破坏, 形成恶性循环, 从而发展成焊缝伤损, 进而造成钢轨折断。进入2013年以来, K95曾发生过焊缝脆断, 虽然每年焊缝重伤钢轨一直保持在6根以下, 但是随着钢轨疲劳期的到来, 国铁无缝线路焊缝伤损一般要占到伤损总数的30%, 所以焊缝探伤仍然不可掉以轻心。
3.6 剥离掉块
自包神线万吨列车开行以来, 尤其是在小半径曲线地段, 如K85-K86处曲上股轨面剥离掉块严重。轨面的剥离掉块在列车的碾压下, 形成应力源, 钢轨在车轮的反复冲击下, 极易造成断轨。
3.7 轨面擦伤
以布尔台、上湾等运量较大的专用线、磁窑湾8、9道、下行K142大坡道处重车车轮空转擦伤最为严重, 擦伤最大深度甚至达11mm。
3.8 裂纹
螺孔裂纹在有缝或无缝线路钢轨伤损中均占有较高比例。尤其是在普通线路中, 螺栓孔裂纹伤损主要与母材质量、螺孔质量、线路接头养护水平等有关。螺孔裂纹主要发生在列车通过时接头受力较大的始入端第一孔及隧道中的有缝线路上。螺栓孔裂纹大部分产生于第一螺栓孔内壁上, 也可能在孔壁一处或多处发生, 螺栓孔裂纹产生的时间是随机的, 在钢轨服役的整个过程中都可能出现。
4 钢轨伤损控制方案的探讨
4.1 伤损原因分析
随着通过总重的积累, 钢轨在役期间不可避免地要发生各种各样的伤损, 其原因则主要是钢轨制造工艺造成内外部存在各种缺陷, 钢轨存在的氢致白点、气泡、夹渣、偏析、疤瘤、剥离、擦碰伤、焊接质量不良、等都可能进一步发展为钢轨伤损。
针对钢轨伤损, 大量科研人员从线路平纵断面、轨道结构、机车车辆构造、机车轴重、母材的元素成分、钢轨冶炼工艺、钢轨轧制工艺以及钢轨的残余应力等方面进行过探讨, 但是结果均不理想。
4.2 伤损控制策略
众所周知, 钢轨类型与重载运输不匹配是钢轨磨耗严重和发生伤损的主要原因。根据包神钢轨伤损的情况, 从钢轨的打磨、修理、道床整修、探伤方法等方面入手, 对大轴重、大运量的重载运输条件下, 钢轨伤损的预防、整治有着积极的指导作用。
(1) 加强道床整修是减少钢轨伤损的有效基础工作, 道床整修能够提高轨道弹性、减少列车对钢轨的冲击载荷。目前包神线道床大机捣固清筛安排在每年集中进行, 受到较大的局限性, 还不能做到全面覆盖。适当增加大机清筛捣固次数, 及时消除轨道的不平顺及几何尺寸超限处所, 改善线路的平顺度, 尤其是加强焊缝接头处的维修保养, 使道床饱满密实, 加强对爬行地段钢轨的应力放散, 从而减少应力集中, 改善钢轨受力情况, 为减少钢轨伤损提供良好基础。
(2) 对发生严重侧磨的区段处所, 可重新进行超高设置, 可考虑设置欠超高, 涂油脂等方法减少磨耗速度。铺设热塑体弹性胶垫、轨枕更换为Ⅲ型轨枕、及时补充道床道砟、保证道床厚度、保持清洁度等手段提高轨道弹性, 改善轨道的平顺性, 以减少车轮对轨道的冲击, 改善轮轨接触状况, 从而减少接触性疲劳伤损的发生和发展。可铺设更高的耐磨性、抗疲劳性、抗表面鱼鳞和焊接性能更好的U75V钢轨, 提高钢轨材质是减少伤损的关键。
(3) 有效提高焊接工艺减少焊缝伤损是减少钢轨伤损的重点。因焊缝硬度与母材不同, 在使用中产生易产生低塌和压宽现象, 从而形成应力集中点, 极易造成断轨, 很难适应重载铁路的需求。
(4) 加强探伤管理是早发现钢轨伤损的第一防线。适时调整探伤周期, 严格执行三级复查制度, 落实三级数据回放制度, 加强探伤培训工作。
随着包神运量和轴重的不断增长, 如何加强探伤工作还需要继续进行深入研究, 努力延长重载运输条件下的钢轨使用寿命周期。
参考文献
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铁路钢轨 篇11
关键词：高速铁路,大胜关长江大桥,有砟轨道,伸缩调节器
1 工程概况
新建京沪高速铁路JHTJ—5标大胜关大桥有砟轨道, 施工里程DK998+369~DK1002+227, 跨混凝土连续梁及钢梁上, 有砟与无砟之间设过渡段, 正线设计双线、线间距为5米。线路纵断面设计为5.9‰上坡及5.9‰下坡组成的人字坡, 竖曲线半径为35000米, 正线轨道设计为跨区间无缝线路。在DK999+844和DK1001+153里程处分别设计两组伸缩调节器。
2 施工准备
伸缩调节器存储场是进行伸缩调节器铺设的总后方, 在存放的过程中为了防止由于长期放置产生变形, 存放场地的选址必须保持平整、路基满足强度、便于流水等条件。同时为了伸缩调节器部件不受到污染, 还需采取遮盖措施。
伸缩调节器通过汽车运输到达我铺轨基地后, 选取合理的存放场地、选用合格的吊装设备、通过自制的扁担梁将伸缩调节器吊卸至指定位置, 采取有效的保护措施。
3 伸缩调节器运输
行车安全是伸缩调节器运输作业的重中之重。为了保障伸缩调节器运输至铺设地点, 需配备足够的运输人员, 制定完善的管理制度。
3.1 根据运输距离, 成立运输组织机构, 配备足够的运输人员。
3.2依据《铁路技术管理规程》相关规定并结合工程运输生产实际, 制度运输组织和各项规章制度、岗位责任制、技术安全措施, 以保障工程运输安全通畅。
3.3 工程运输所配备的运输设备 (施) 应状态良好, 并按规定进行保养、维修。
3.4 根据运输线路的实际情况, 制定相应的运输线路巡检办法, 确保行车安全。
3.5 发车前严格检查伸缩调节器的捆绑完好。
4 伸缩调节器铺设
4.1 施工程序:
拆除钢结构伸缩调节器→轨道吊吊卸伸缩调节器→横向移动伸缩调节器→纵向移动伸缩调节器→伸缩调节器落为位→抽出过渡枕木→道砟回填→起道养路→采集数据→初步精调→铝热焊接→大机养路→最终精调→验收合格。
4.2 施工准备:
伸缩调节器运输车按照平板车装载相关规定, 由轨道车牵引伸缩调节器运输车进入施工现场。
施工现场人员做好施工准备, 轨道吊在指定位置待命, 确保机械性能满足施工要求;检查相关工机具完好, 保证伸缩调节器铺设顺利进行。
在伸缩调节器运输车到达施工地点前, 作业人员需按照线路拆除作业指导书, 配合厂家及钢结构伸缩调节器施工单位拆除现有设备。枕木及石砟也要清除在设计标高以下。确保伸缩调节器能够在设计位置顺利落位。在清除完的线路上, 采用木枕和过渡轨作为伸缩调节器的纵向倒运条件。
4.3 施工流程。
轨道车牵引伸缩调节器运输列车进入施工现场, 当伸缩调节器运输车距离铺设地点大于20米位置时停车对位, 伸缩调节器运输车对位停车打好铁鞋后, 进行伸缩调节器吊卸及相关的铺设作业, 其工序及安全注意事项如下:
4.3.1 轨道吊吊卸伸缩调节器。
(1) 伸缩调节器平放于三辆平板车的中间采取了捆绑措施。作业人员利用抬钳及相关工具松开捆绑装置。 (2) 注意事项:作业时要站稳, 使用抬钳时防止剪短的钢丝划伤身体。检查每一捆绑处均解开, 确保吊卸安全。 (3) 轨道吊使用前必须检查起吊钢丝绳状态应符合有关规定, 绳卡应牢固, 走行系统良好, 限位开关、制动器和其它安全装置应可靠。 (4) 起重机上禁止搁放或存放易爆和易燃物品。 (5) 走行起步时要鸣笛 (铃) 示警, 缓慢起步。 (6) 起重机作业必须设专人指挥。操作人员必须听从指挥, 不得擅自进行起吊或降落。 (7) 被吊物必须捆扎牢固。禁止斜拉或拖拽物体。 (8) 两台轨道起重机合吊一物体时, 应使用平衡梁。 (9) 起吊物下禁止站人。 (10) 禁止起吊物长时间停留在空中。
4.3.2 伸缩调节器横向倒运。
(1) 伸缩调节器在吊卸至指定地点前, 需在轨道上指定位置垫放枕木及放好滑轨, 确保伸缩调节器枕木下受力均匀。 (2) 伸缩调节器落位过程中, 随时调整垫放枕木的位置, 落位后利用20台齿条压机打起伸缩调节器, 将滑轨放置好并在滑轨上安放好滑轮。 (3) 横向倒运装置的安装要保证平稳和对正, 在滑动之前需使用木头楔子固定滑轨装置。在每一根滑轨上最少安放两个滑轮, 间距应保持一致, 受力位置最好在对正伸缩调节器的钢轨件。 (4) 所有作业人员分布在伸缩调节器的纵向一侧, 一字排开, 确保每根枕木位置都有人。 (5) 伸缩调节器横向滑移前, 领工员或施工负责人需对作业人员交待作业过程中的注意事项、作业方法及作业程序, 作业中必须注意集中, 听从指挥、动作统一。伸缩调节器在横向移动前必须检查滑轨和滑轮完好;检查配备足够的滑轮数量和人员。确认安全后方可进行横移。在此人工横向推动过程中, 作业人员要用力统一, 防止脚底打滑。
4.3.3 伸缩调节器纵向倒运。
(1) 伸缩调节器横向倒运完成后, 在滑轨处垫放枕木, 采用20台齿条压机打起伸缩调节器, 抽调滑轨和滑轮。 (2) 撤除横向移动装置, 滑轮转换方向, 由横向调为纵向。在放置的过程中要确保滑轮的数量和对称, 数量应间隔3根枕木放置1对。 (3) 滚轮安放好后, 采取和横向倒运一样的方法在伸缩调节器纵向两面及横向一侧位置安排劳力, 纵向人工推移。推移过程中防止受力不匀造成掉道。
4.3.4 伸缩调节器原位铺设。
(1) 伸缩调节器倒运到位后, 人工利用齿条压机打起伸缩调节器抽调零时过渡所用的枕木和钢轨, 将伸缩调节器缓缓落入设计位置。 (2) 作业顺序应由钢轨到枕木依次抽调。
注意事项:使用齿条压机要正确, 防止压机棒倾覆伤人。落位时不可“放炮”, 应一扣一扣缓缓落下, 防止因急速落下损伤钢轨件。
4.3.5 道砟回填、起道养路。
(1) 道砟回填应保证伸缩调节器道砟量的饱满, 为大机养路提供条件。 (2) 起道养路分为人工捣固和大型机械养路相配合的方法, 先利用大型养路机械养护, 对养护不到位的伸缩位置采取人工捣固。
4.3.6 数据采集、分析调整。
(1) 伸缩调节器铺设完毕通过一次大型机械养路和人工养路后, 技术人员利用轨检小车采集轨道线形数据 (采集过程中需对前后200米线路一同采集) , 根据采集到的数据进行分析, 得出调整方案和调整量。 (2) 调整中尽量保证伸缩调节器的几何尺寸, 通过线路前后的调整来确保整段线路的几何状态。
5 焊接锁定
5.1伸缩调节器及前后线路初步精调完成后, 对伸缩调节器前后四个连接焊采取铝热焊接, 焊接中应在厂家的指导下进行。
5.2伸缩调节器焊接完毕, 再进行前后线路的应力放散及其锁定作业。
参考文献
[1]《铁路技术管理规程》, 铁道部29号令.
[2]《京沪高速铁路设计暂行规定》铁建设 (2004) 157号.
[3]中华人民共和国铁道部.TB20754-2010/J1150-2011.《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》.北京:中国铁道出版社.2011.
[4]《60kg/m轨伸缩调节器的使用与更换》周兴华.1998.铁道建筑.