重载铁路钢轨现状及发展方向探讨

2
）
3 0 ｔ
，
万
ｔ ｋｍ／ ｋｍ 。
运 输 的 大宗 散货 主 要 为 煤炭 矿 石 等
8 6 5
。
。
1
年 美 国 首先 用 轧制 方法 生 产工 字 型 断 面 的 钢 轨 其
，
单 重为
线 采用
2 2
．
6
ｋ
ｇ／ ｍ
。
从 那 时 起直 到 现 在 钢 轨 断 面 形 状 仍 然 保 持着 工 字 型 断 面 形 状
重 载 铁路 钢 轨 现 状 及 发 展 方 向 探 讨
张 银花 周 清 跃 陈 朝 阳 刘 丰 收 俞
，
， ，
，
结
（
中 国 铁 道科 学 研 究 院
金属 及 化 学研 究 所 北 京
，
1
0 0 0 8
1
）
摘
要
：
简
要介 绍 国 外 重 载 狭路发 达 国 家 的 钢 轨 技 术
—
8。 。
1 1 6
5
：

Ｓ
￣

7＾ ＾

1
7
0 0
－
7

一
4 0 0
？
￣ ？
／
—

ｉ
0 0
＾
＊
－
运 2 0 0

3
1
ｏ

＂ ＂ 0
1
Ｔ
0 4
2 0 0 0
2 0
1
2
0 0 2 2 0 0
2 0
2
0 0 5
2
；
钢 轨 材质 的 纯 净 化 强 韧 化 超 高 强 庋 化 及
钢轨 轨 型 ／ 单 重 的 重 型 化 仍 是 发 展 方 向 轨 头 廓 形 优 化 的 最 终 目 标 是 改 善 轮 轨接 触 几 何 以 及 降 低 接
触 应 力 钢 轨 的 维修 养 护 将 釆 用 状 态 修

Ｍ Ｐａ
级 热 处理后 抗 拉 强 度
，
＞
1

2 8 0

ＭＰ ａ
级 Ｕ 7 7 Ｍｎ Ｃ 和 热 轧钢 轨 强 度 ＆
， ，
1
0 8 0 ＭＰ ａ
，
热 处理 后
，
抗 拉 强度 务
1
3 0 0 Ｍ Ｐａ
级的
Ｕ
7 8 Ｃ ｒＶ
（
ＰＧ 4
）
，
在 大秦 线 路 直 线 和 曲 线 上 铺 设使 用 同 时 优 化 焊 接技 术 配 以 科
以
2 0 0 7
年 为界
，
2 0 0 7
年 前钢 轨 的 伤 损 统 计 结果 如 图
。
2
和图
3
所示
。
由 此看出
，
，
2 0 0 3
年至
2 0 0 6
年 间 钢 轨母 材
，
伤损 和 轨 头 核 伤 呈 大 幅 增 加 趋 势
十分明 显
。
调 查 结果 表 明 焊 接 接 头 伤 损严 重 焊 缝 硬 度 大 多 数 低 于 母 材 接 头 低 塌
，
本文 介绍 美 国 重载 铁 路 钢 轨 的 现状 分析 我 国 大秦重 载铁路 钢轨 使用及 伤 损 情况 从 钢 轨材 质 轨 型／ 单
，
、
重 廓 形 维 修 养护 等方 面 对今 后 的 发 展方 向 进 行探 讨
、
、
。
2
美 国 重 载 铁路钢轨 技 术
美 国 是 重 载 铁路 发达 的 国 家 铁 路主要 以 货 运为 主 新造 货 车轴重
，
8 8
0

ＭＰａ
级 的 热 轧 钢 轨 耐 磨 性 能 较差 在
， ， ，
5 0 0

￣

6 0 0 ｍ
的 曲 线上 钢 轨 使 用
，
个月 侧
世纪
9 0
磨达到
设
，
1
7

￣
1
8 ｍｍ
，
月 均 侧 磨 达 到 了 2 ｎｍ ＾ 另 外 由 于 铺设 的 是 有 缝 线 路
）
铺设 在 曲 线 上 使 用 半 径小 于
热 处理 钢 轨
，
1
0 0 0
）
近 年 来 不 仅 从 日 本 进 口 还 在 本 土 生 产 了 耐磨 性 能 更 好 的 过 共 析
。
（
ＨＥ
钢 轨 在 曲 线 上铺设 使用
）
重 载 铁路 上 大 量 使 用 的 高 强度 钢 轨 其 寿 命 是普 通 碳 素 轨 的
（
）
，
主要 采 用 预 防 性 打 磨 来 解 决 波磨 滚
（
动 接 触 疲 劳 轨 面 剥 离 等 伤 损 问 题 打 磨 周 期 为 直线 区 段 每 通 过 总 重 为 每通 过 总 重
（
6

0 0 0
￣
9 0 0 0
）
万
ｔ
，
小半径曲 线区 段
。
2

0 0 0

￣
4
0
00
我 国 重 载 铁 路 主 要 有大 秦 朔 黄 侯 月 大包 北 同 蒲 等 均 以 运 煤 为 主 轴 重
、
、
、
、
，
，
2 5 ｔ
，
年 通 过 总重在
。
1
．

5
亿
万
ｔ
以上
，
各 条 线 路 的 基 础 条 件 运 营 情 况 不 同 钢 轨 的 使 用状 态 不 同
、
，
，
。
以 大 秦铁 路 为 例
2 5 ｔ
，
，
简 述钢 轨 现 状
1
大 秦 铁 路 是 目 前 世 界 上运 输 能 力 最 大 的 专 业 煤 炭 运 输线 路 列 车 轴 重 为
重载 列 车
用 寿命短
，
线路开行
万
ｔ
和
2
ｔ
目
前 的 年 运量 已 超 过
1
4
亿
ｔ
。
大秦 重 载 铁路
1
，
9 8 8
年
1
2
月
新 建开 通 时 铺设 断 面 为
，
7 5 ｋｇ ／ｍ
钢轨
。
重 载 铁路 直线 主 要采 用
’
曲 线 主 要 采用
2 8 0

Ｍ Ｐａ
，
级及 以 上 的 热处 理 钢 轨
。
随着 近 年来 延 长 钢 轨 使 用 寿 命 综合 技 术 的 研 究 和 实施
。
，
及养 护 维 修技 术 的 进 步 钢 轨 的 使 用寿 命 大 幅 延 长
0 0 6
ｏ 2 0 0 0 2 0 0 2
＊
＂
ｉ
ｆ
2
“
■
Ｔ ！
1
0 02
0 0 3
2
0 0 4

2 0 0 5

2 0 0 6
年 份 年 份
图
2 0 0 7
2
不 同 类 型 轨 头 重 伤 数 量 随 年 份 的 变 化 图
Ｕ7
￣
3
不 同 类 型 轨 头 重 伤 数 量 随年 份 的 变化
1
，
钢 轨 接 头 伤 损严 重
。
。
2 0
年 代 中 后 期 大 秦 铁 路在 曲 线 上 逐 渐 铺设
，
1
8 0
ＭＰ ａ
级及 以 上 的
，
7 5 ｋ ｇ／ ｍ
全 长热 处 理 钢 轨
，
在 直线 区 段 铺
。
9 8 0 Ｍ Ｐａ
级 的 低 合 金 热 轧钢 轨
（
Ｕ
7 5
Ｖ
和
Ｕ7
6Hale Waihona Puke Baidu
）
万
ｔ
。
对钢 轨 实 施 润 滑 和 轨 顶 面摩 擦 系 数 控 制 有 效延 长 轮轨 的 使 用 寿 命
，
美
国 重 载 铁 路 直线 区 段 钢 轨 的 使 用 寿命 达
1
5
亿
ｔ
通 过 总 重 曲 线上 达
，
（
3
￣
1
0
．
5
）
亿
ｔ
通过 总 重
1 ［
4
］
。
3
我 国 重 载 铁 路钢 轨 现 状
，
图
ｉ
大 秦 钢 轨 主 要 伤损 类 型
1
2 0 0


‘
￣ ￣
”＂
￣

1

0 0 0
ｇ 賽 ： 0。 ｜
6
ＳＢ

｜
松此
1

1
2
0 0



—

ｒｌ


＾
7
＂

－
／

＿ 4
运 2
—
00

－
—
5 沭
＝ ＝ ＝ ＝ ｓ

1
＾

ｉ
1
0 0 0
。
以美 国 重 载 铁 路 用
1
3 6
ＲＥ
（
约
6 8 ｋ ｇ ／ ｍ
）
断 面 钢 轨为 例 美 国 钢 轨 标 准 于
，
2 0 0 4
年
、
2 0 0 7
年和
2 0
1
1
年 均 对 其 轨头 廓 形 尺 寸 进 行 了 修 订
。
。
美
、
国 铁路 运 营 公 司 在 线 路 的 维 修 养护 中 非 常重 视 对 钢 轨 的 打 磨 和 润 滑
；
，
同
时 朝 着科 学 合理 经 济 的 方 向 发 展
、 、
。
关 键词 重 栽 铁路 钢 轨 现 状 发 展 方 向 探 讨
：
；
；
；
；
1
前 言
重 载 铁路
（
Ｈｅ ａｖ ｙ Ｈａｕ ｌ Ｒ ａ
ｉ
ｌ
ｗａ ｙｓ 2

）
是 用 于运 载 大 宗 散 货 的 列 车 总 重 大 轴 重 大 行 车 密度 和运 量 大 的 铁
）
通过
8 2
重 载秩路 钢轨现状 及发 展 方 向 探 讨
总 重 和重 伤 率 的 关 系 如 图
4
和图
）
5
所示
。
由 分析 可知 Ｕ7
，
5
Ｖ
ｔ
钢 轨 直 线 母材 重 伤 率 在 通过 总 重
（
）
1
7
亿
ｔ
时
接近
4
处 ／ ｋ ｍ 新 钢 种 直 线 母材 重 伤率 在 通 过 总 重
Ｅ ｍａ
－
ｉｌ
，
：
ｚ ｈａ ｎ ｙ ｉｎｈ ｕ ａ ｇ
？

ｓ ｉｎ ａ． ｃ ｎ 。
3 8
1
铁 路重 载 运 输 技 术 交 流 会 论 文 集

及 时 优 化 钢 轨 轨 头 廓 面 以 改 善 轮 轨 接 触 关 系 延 长 钢 轨 和 车 轮使 用 寿 命
， ，
。
学 的 打 磨 和 合 理 的 养护 维 修 技 术 大秦 铁路 钢 轨 的 使 用 寿 命 得 到 了 大 幅 度 的 提 高
，
大 秦铁 路 钢 轨 的 主 要 伤 损 类 型 有 钢 轨 侧 磨 剥 离 掉 块 疲 劳 核 伤 和 焊 接 接 头 的 伤损 等 如 图
、 、
，
1
所示
，
。
0
1
的 碳 素 热 轧钢 轨 主要 铺设 在 直 线 上 使用 轨 面 硬 度 大 于
3 7 0
ｍ
3 2 5 ＨＢ 、
抗拉强 度大 于
（
1
0 Ｍ Ｐ ａ
的
，
Ｃｒ
－
Ｍｎ
－
Ｓｉ
低合 金 轨 以 及 轨 面硬度 大于
（
ＨＢ
。
、
抗拉 强度 大 于
，
1 1
8 0
Ｍ Ｐａ
的 碳素 及 低合 金 含铬 热处 理 轨 主 要
，
。
重 点 阐 述我
、
、
国重
、
载 铁 路 钢 轨 的 现 状 统 计 分 析 大 秦铁
，
路钢轨 的 伤 损 情 况 提 出 存 在 的 问 题
。
从钢 轨 材 质 轨 型 廓 形
。
养 护 维修技术 等 方 面 对下
、 、
一
步的 发
展 方 向 进 行探 讨 提
，
出
延 长 钢 轨 寿命 相 关 技 术 发 展 建 议
， ，
。
随着 铁 路 运 行 速 度 和
站 钢轨 Ｍ Ｐ ａ 级 的 热 轧钢 轨
6 0 ｋ
ｇ
轴 重 的 增加 钢 轨 断面 形 状不 断 得 到 改 进 尺 寸 也 随之 不 断增 大
，
。
我 国 铁 路 干线 主要 采 用
9 80

／ｍ
，
5 0 ｋ ｇ ／ｍ
1
钢 轨 大 秦 等 重 载 铁路 采 用
， ，
3
0
ｔ
以 上 铝 合 金 敞 车 高 边车 等大 型
，
、
专 用 车 辆轴 重 高 达
9 8 0 Ｍ Ｐａ
3 5 ｔ
，
列 车重量 达万 吨 以 上
，
。
重 载 线 路上 铺 设强 度 较 髙 的 钢 轨
，
目
前 主要有
；
四 大类钢 轨
，
轨 面硬度 大于
3 0 0
Ｈ Ｂ
、
抗 拉强 度 大 于
，
3
倍左 右 成 本 比 普通 碳 素 钢 轨 约 髙
作 者 简 介 张 银花
：
2 0
％
－
3 0
％
。
重 载 线 路 主要 采 用
1
3 6 Ｒ Ｅ
（
约
6 8 ｋｇ ／ｍ
）
断面 的 钢 轨 同 时
，
（
1
9 6 5
－
）
，
女 研究 员
，
，
中 国 铁道 科 学 研 究 院 金属 及 化 学 研 究 所
，
6 0
ｋ
ｇ／ ｍ
、
长度 为
2 5 ｍ
的 热 轧 钢轨
（
Ｕ7
1
Ｍｎ
）
，
因使
。
9 9 7
年 大 秦 铁 路 重 车 方 向 进 行 亿 吨 配 套 工 程 改 造 时 钢 轨 轨 型／ 单 重 由
，
，
6 0 ｋ ｇ／ ｍ
改 为 7 5 ｋ ｇ／ ｍ
9
线 路 开通 时 全线 铺 设
ＰＧ 4
￣
年 在 大秦 线 铺 设 了 提 高 钢轨 内 部 纯 净性 的
，
5
Ｖ
9 8
钢轨 和高 强 度 的
区段 斤0
4
）
、
、
Ｕ7
1
7
Ｍｎ Ｃ ｒ
钢 轨 钢 轨的伤
，
损 率大 幅 降 低
3
。
重 车线
Ｋ2
￣
ｌ ｌ
7
区段
（
1
1
7 5
丫
）
、
1
3
8 8
］
0
1
0
9 8
］
＾ 4
0
区段
（
Ｕ7
7
Ｍ ｎ Ｃｒ
Ｎ ｂＲ Ｅ ）
加 之 采 用 无 缝线 路 钢 轨 的 使 用 寿 命有 所 延 长
。
近年
来 随着 万 吨 列 车 的 开 行 及 年 运 量 的 大 幅 增 加 钢 轨 伤 损 急 剧 增 加
，
2 0 0 6
ｒ
年 铁科院 与钢 厂合作 开 发 了 热 轧
，
钢 轨 强度
＞
9 8 0
、
、
路
（ 1
一
。
般 列 车 的 单 列 运 输量 约 为
万
ｔ
，
0 0 0
1

￣
3 0 0 0
．
ｔ
，
而 重 载列 车 的 单 列 运 输 量 至 少 在
、
5 0 0 0 ｔ
以 上 总重 可 达
，

￣
行 车 密度达 轴 重达 铁路 载 轨道 重 部件 中 钢 轨是重 要 的 组 成部 分