重載鐵路鋼軌損傷機(jī)理研究結(jié)題摘要

隨著列車(chē)運(yùn)行速度和軸重的提高，輪軌出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象變得越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響重載鐵路運(yùn)輸安全。項(xiàng)目圍繞重載鐵路鋼軌損傷機(jī)理與預(yù)防減緩措施兩個(gè)方面開(kāi)展研究，取得了系列研究成果。 現(xiàn)場(chǎng)重載鋼軌損傷主要為側(cè)磨和表面疲勞剝離；重載鋼軌軌頂區(qū)疲勞裂紋富集，側(cè)磨區(qū)和非接觸區(qū)幾乎無(wú)宏觀裂紋；裂紋擴(kuò)展沿塑性變形方向，裂紋表面尖端出現(xiàn)二次分裂，沿深處主要為穿晶擴(kuò)展。 研究了不同軸重和碳含量下輪軌材料滾動(dòng)磨損與損傷性能。鋼軌材料的不同可造成輪軌硬度、磨損率和表面損傷的明顯差異；車(chē)輪材料的改變對(duì)車(chē)輪磨損行為的影響大于鋼軌磨損行為，不同碳含量車(chē)輪試樣的表面磨痕損傷形貌存在較大差異；車(chē)輪的磨損系數(shù)kw隨輪軌相對(duì)滑動(dòng)速度Vslip和接觸應(yīng)力P的增加整體呈現(xiàn)變大趨勢(shì)，鋼軌的磨損系數(shù)kr隨輪軌相對(duì)滑動(dòng)速度Vslip的增加整體呈現(xiàn)減小趨勢(shì)；隨速度增加，車(chē)輪試樣表面損傷機(jī)制由疲勞裂紋和粘著磨損共同作用，鋼軌試樣磨損損傷機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀剝落。 激光表面淬火處理輪軌材料有助于提高表面的抗磨損性能，激光熔覆Co基合金涂層和Fe基合金涂層能顯著提高輪軌材料的硬度和耐磨性，有利于降低材料的磨損與損傷，對(duì)減緩重載輪軌磨損有著重要的意義。 以輪徑差函數(shù)為設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)重載線路75kg/m鋼軌型面進(jìn)行逆向求解，優(yōu)化出滿足輪徑差函數(shù)的重載車(chē)輪型面，優(yōu)化的車(chē)輪型面與75kg/m鋼軌匹配時(shí)表現(xiàn)出較好的性能。通過(guò)建立重載貨車(chē)動(dòng)力學(xué)分析模型研究了重載鐵路小半徑曲線輪軌磨耗問(wèn)題，分析了軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦系數(shù)變化對(duì)重載輪軌磨耗的影響規(guī)律；研究了鋼軌打磨列車(chē)動(dòng)力學(xué)行為，分析了高速打磨過(guò)程中打磨磨屑行為；分析了潤(rùn)滑油、植物油、二硫化鉬鋰基脂、石墨鈣基脂等潤(rùn)滑劑對(duì)輪軌摩擦與減磨性能的影響。 項(xiàng)目研究發(fā)表（接收）論文30篇，其中SCI論文5篇，EI論文12篇，申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)（授權(quán)1項(xiàng)），培養(yǎng)博士生1名、碩士生9名（優(yōu)秀碩士論文2篇），參加國(guó)際會(huì)議報(bào)告4次，國(guó)內(nèi)會(huì)議報(bào)告6次。項(xiàng)目研究結(jié)果對(duì)我國(guó)重載鐵路鋼軌損傷的預(yù)防和減緩提供了重要的理論指導(dǎo)與技術(shù)支撐作用。

貨運(yùn)重載化是鐵路發(fā)展的重要方向之一，我國(guó)于1992年底建成國(guó)內(nèi)第一條雙線重載運(yùn)煤專線大秦鐵路，到目前我國(guó)重載鐵路運(yùn)輸技術(shù)創(chuàng)新已取得重大成就。列車(chē)運(yùn)行要借助于輪軌之間的粘著力和制動(dòng)力，因此重載運(yùn)輸將加劇鋼軌損傷并降低其使用壽命。項(xiàng)目通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、模擬試驗(yàn)和理論分析，研究強(qiáng)摩擦力、高接觸應(yīng)力及環(huán)境多場(chǎng)耦合作用下重載鐵路鋼軌的損傷機(jī)理與形成演變規(guī)律，確定各種重載鋼軌損傷的影響因素與作用機(jī)制，研究不同重載線路條件（軸重、曲線半徑和速度）下輪軌材料硬度優(yōu)化匹配并建立重載鋼軌的分級(jí)使用制度，基于車(chē)輛-軌道耦合大系統(tǒng)仿真的重載輪軌服役行為環(huán)境條件研究重載鐵路鋼軌的損傷特性，通過(guò)研究?jī)?yōu)化適合我國(guó)重載鐵路的鋼軌打磨技術(shù)、輪軌型面、軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)（軌底坡、超高、軌距、軌下墊層剛度等）等措施來(lái)預(yù)防或減輕重載運(yùn)輸條件下鋼軌的損傷與失效。研究成果將對(duì)預(yù)防和減輕我國(guó)重載鐵路鋼軌損傷提供重要的技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。

薛繼連等編著的《朔黃重載鐵路輪軌關(guān)系（精）》共分為六章，按三個(gè)層次展開(kāi)：一是立足我國(guó)鐵路大發(fā)展的背景，在概括總結(jié)當(dāng)今國(guó)內(nèi)外重載鐵路輪軌關(guān)系的研究基礎(chǔ)上，對(duì)朔黃重載鐵路鋼軌的現(xiàn)有傷損病害及軌道結(jié)構(gòu)部分強(qiáng)化改造措施進(jìn)行闡述，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行歸納總結(jié)分析；二是從輪軌相互作用關(guān)系源頭出發(fā)，研究朔黃重載鐵路輪軌型面合理匹配、小半徑曲線鋼軌打磨參數(shù)和摩擦控制技術(shù)，結(jié)合朔黃重載鐵路的運(yùn)輸特點(diǎn)，對(duì)朔黃重載鐵路軌道主要部件進(jìn)行優(yōu)化分析，提出朔黃重載鐵路延長(zhǎng)鋼軌使用壽命的綜合技術(shù)措施；三是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證段的方案設(shè)置和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來(lái)對(duì)前述綜合技術(shù)措施效果進(jìn)行驗(yàn)證

1 重載鐵路輪軌關(guān)系研究現(xiàn)狀

1.1 重載鐵路概述

1.2 重載鐵路輪軌關(guān)系國(guó)外研究現(xiàn)狀

1.3 重載鐵路輪軌關(guān)系國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

1.4 朔黃重載鐵路輪軌關(guān)系主要研究?jī)?nèi)容

2 朔黃重載鐵路現(xiàn)狀調(diào)查及測(cè)試

2.1 軌道結(jié)構(gòu)及車(chē)輛概況

2.2 軌道幾何狀態(tài)與曲線參數(shù)設(shè)置

2.3 典型鋼軌病害區(qū)段輪軌相互作用特征

2.4 道床與橡膠墊板剛度

2.5 輪軌型面磨耗與硬度分布規(guī)律

2.6 鋼軌傷損統(tǒng)計(jì)分析

2.7 美國(guó)鐵路運(yùn)輸技術(shù)中心的考察評(píng)估

3 重載鐵路鋼軌打磨（銑磨）技術(shù)

3.1 鋼軌疲勞裂紋萌生壽命仿真分析

3.2 曲線鋼軌磨耗測(cè)試與分析

3.3 在役鋼軌金相分析

3.4 鋼軌打磨參數(shù)的確定

3.5 曲線鋼軌打磨型面設(shè)計(jì)

3.6 重載鐵路鋼軌打磨技術(shù)應(yīng)用效果

3.7 重載鐵路鋼軌銑磨技術(shù)應(yīng)用

4 重載鐵路鋼軌摩擦控制技術(shù)

4.1 鋼軌側(cè)面摩擦控制研究

4.2 鋼軌側(cè)面潤(rùn)滑觀測(cè)與分析

4.3 鋼軌全斷面摩擦控制方法及效果

5 軌道部件與曲線參數(shù)優(yōu)化

5.1 軌道結(jié)構(gòu)配置

5.2 小半徑曲線參數(shù)優(yōu)化

5.3 軌道結(jié)構(gòu)與曲線參數(shù)優(yōu)化應(yīng)用效果

6 現(xiàn)場(chǎng)綜合技術(shù)應(yīng)用及前景

6.1 應(yīng)用實(shí)例分析

6.2 研究成果與發(fā)展前景

參考文獻(xiàn)

后 記2100433B

大秦重載鐵路貨物運(yùn)輸?shù)幕緱l件、大秦重載鐵路運(yùn)輸貨物的基本作業(yè)、貨運(yùn)日常工作組織辦法、貨運(yùn)安全與事故處理、大秦重載鐵路裝卸設(shè)備等。

本書(shū)可作為鐵路職工培訓(xùn)，同時(shí)可供相關(guān)技術(shù)人員、管理干部以及從事重載鐵路相關(guān)人員參考。