高速铁路有关知识.docx

高速铁路有关知识.docx

《高速铁路有关知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速铁路有关知识.docx（60页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高速铁路有关知识

高速铁路钢轨

1高速铁路对钢轨的要求

高速铁路轴重轻，速度快，磨耗少；线路条件和列车状态好，曲线半径大，轨道平顺,高速铁路对钢轨的要求:

（1）高平直度、高几何尺寸精度

（2）高韧性

（3）高纯净度

（4）高焊接性能

（5）高安全性和可靠性

2高速铁路钢轨材质的选择

2.1国外高速铁路采用的钢轨材质

国外高速铁路基本采用800～880MPa强度等级的热轧钢轨。

从材料角度来看，钢轨强度等级低，虽然耐磨性要差一些，但韧性、塑性、焊接工艺性、打磨性较好（硬度低易打磨，并不易出现脆性马氏体组织），钢轨的安全储备大、质量可靠性高，这正是高速铁路所要求的最重要的性能指标。

日本是世界上最早建设高速铁路的国家。

日本新干线一直采用强度等级为800MPa、轨面硬度大于235HB的热轧钢轨。

法国在上世纪80年代建设的第一条高速铁路即东南线（巴黎—里昂）时采用700MPa的热轧钢轨（UIC700）。

该线路自1983年开通，至今未大修换轨。

后来修建的高速铁路均采用强度等级为880MPa的UIC900A钢轨。

德国高速铁路客货混线，采用强度等级880MPa的UIC900A钢轨。

其他欧洲国家以及韩国等修建的高速铁路也均采用强度等级为880MPa的UIC900A钢轨。

日本、欧洲高速铁路用钢轨的强度等级及其性能

国别

钢种

化学成分/％

力学性能

C

Si

Mn

S

P

其他

Rm/MPa

A/%

HB

日本

JISE60

0.63~

0.75

0.15~

0.30

0.70~

1.10

≤0.030

≤0.025

-

≥800

≥10

≥235

欧洲等*

UIC900A

0.60~

0.80

0.10~

0.50

0.80~

1.30

≤0.04

≤0.04

≥880

≥10

260~

300

EN-

R260

0.62~0.80

0.15~

0.58

0.70~1.20

0.008~0.025

≤0.025

-

≥880

≥10

260~

300

注*：

在新颁布的欧洲标准将UIC900A改为R260,并优化了化学成分。

2.2我国钢轨的化学成分及性能特点

2.2.1我国钢轨的化学成分

我国铁路目前广泛使用的钢轨主要有强度等级为880MPa的U71Mn和强度等级为980MPa的U75V。

我国主要钢轨化学成分/％

标准

钢种

C

Si

Mn

P

S

V

TB/T2344

U71Mn

0.65~0.76

0.15~0.35

1.10~1.40

≤0.030

≤0.030

0.030a

U75V

0.71~0.80

0.50~0.80

0.70~1.05

≤0.030

≤0.030

0.04~0.12

2.2.2我国U75V和U71Mn钢轨的性能特点

U71Mn轨为我国至今使用时间最长的强度等级为880MPa钢轨，有较好的韧、塑性，尤其低温性能较好，焊接性能优良。

U75V轨在U71Mn钢轨的基础上，增加了碳、硅含量，添加了微合金元素钒，降低了Mn含量，热轧后强度等级为980MPa，比U71Mn钢轨高一个强度等级。

U75V轨在既有繁忙干线以及重载运煤铁路的直线上使用，反映较好，但在小半径曲线上使用，其耐磨性不及热处理钢轨。

2.3我国高速铁路采用的钢轨材质

铁道部技术委员会文件（技委[2005]12号）明确规定了高速铁路钢轨强度等级选择原则：

高速铁路应优先选用强度等级为880MPa级的U71Mnk钢轨；兼顾货运的高速铁路，可根据运行条件采用980MPa级的U75V钢轨。

高速铁路用钢轨的化学成分及其性能

国别

钢号

化学成分/%

力学性能

C

Si

Mn

P

S

Rm/MPa

A/%

HB

中国（高速铁路）

U71Mnk（EN260）

0.65~0.75

0.10~

0.50

0.80~1.30

≤0.025

≤0.025

≥880

≥10

260~

300

U75V

0.70~0.78

0.50~

0.70

0.75~1.05

≤0.025

≤0.025

≥980

≥10

280~

320

3我国现行的钢轨技术条件

（1）《350km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》（铁科技[2004]120号），采用U71Mnk；

（2）《250km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》（铁科技函[2005]298号），纯客运的采用U71Mnk，兼顾货运的采用U75V；

（3）《250km/h和350km/h客运专线钢轨检验及验收暂行标准》（铁建设函[2005]402号）：

用于用户的质量监督和检验；

（4）TB/T2344-2003:

43～75kg/m热轧钢轨订货技术条件：

用于时速160公里以下的线路；

（5）TB/T2635-2004:

热处理钢轨技术条件：

用于时速160公里以下的线路；

（6）《高速铁路60AT钢轨暂行技术条件》（科技基[2005]101号），适用新建高速铁路道岔用轨，原则上与区间钢轨同钢种；

（7）《60TY特种断面翼轨暂行技术条件》。

（8）铁道部文件：

关于印发《350km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》等三个技术条件局部修订条文的通知（铁科技[2007]164号）。

在该文件中主要修订了硫的含量以及成品轨氢的含量。

其他与钢轨相关的技术条件有:

（1）TB/T2635-2005:

钢轨焊接，包含了对时速200公里以上线路焊接的要求；

（2）TB/T3109-2005:

AT钢轨,用于时速160公里以下道岔用轨。

4高速铁路钢轨的生产技术

高速铁路钢轨的生产技术通常可概括为“精炼”、“精轧”、“精整”、“长尺化生产”和“集中质量检测”等五大技术。

4.1钢轨“三精”生产设备和工艺。

钢轨的传统生产设备和工艺：

平炉冶炼、模铸、孔型法轧制。

无论是钢质的洁净性还是几何尺寸、平直度和外观质量等均不够理想，不能满足高速铁路的需要。

钢轨的现代生产设备和工艺：

转炉冶炼、连铸、万能轧机轧制、平立复合矫直等，实现钢轨生产的“精炼”、“精轧”、“精整”、“质量自动检测”和“长尺化”。

钢轨的内在和外观质量均得到大幅度的提高，是生产高速铁路钢轨所必须的。

4.1.1钢轨钢的“精炼”。

钢轨钢的“精炼”技术包括以下工艺流程：

生铁脱硫预处理——氧气顶吹转炉冶炼——LF炉外精炼——真空脱气VD或RH——大方坯连铸等。

4.1.2钢轨的“精轧”。

钢轨的“精轧”技术包括步进式加热炉加热——多道次高压水除鳞——万能轧机轧制——钢轨热预弯等。

4.1.3钢轨的“精整”。

钢轨的“精整”技术包含平立复合矫直，四面液压补矫，联合锯钻机床定尺和钻孔等。

4.1.4钢轨集中检测。

主要包括：

超声波探伤；涡流探伤；激光辅助平直度自动检测；钢轨几何尺寸自动检测等；

4.1.5钢轨的长尺化生产。

钢轨长尺化生产采用长尺矫直冷锯定尺工艺，利用热轧头尾余量切除矫直区和过渡区，使整支钢轨尺寸高度一致，可以大大提高钢轨整体的平顺性；

钢轨长尺化生产还便于对其进行热预弯，减少钢轨矫直前的弯曲度，以降低钢轨因矫直引起的残余应力和表面损伤，同时还可以提高其成材率。

由于探伤后再锯切，钢轨端头的探伤盲区不复存在，可保证钢轨端头的内部质量。

可以减少焊接接头的数量，提高轨道运行的平顺性及安全可靠性。

钢轨的长尺化生产是高速铁路建设技术的重要标志之一。

4.2国外高速铁路钢轨的制造技术

高速铁路要求钢轨安全使用性能好，几何尺寸精度高、平直度好，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。

为此，国外高速铁路钢轨的生产均采用炉外精炼、真空脱气、大方坯连铸等先进技术进行冶炼，保证轨钢的纯净性；采用万能法轧制技术，保证钢轨的几何尺寸精度；采用热预弯、平立复合矫直、四面液压补矫等技术精整钢轨，使之具有高的平直度；采用长尺化生产，钢轨定尺长度达到50～120m，保证钢轨端部的内部和外观质量，同时可以大幅度减少钢轨焊接接头；采用检测中心对钢轨的内部和表面质量进行集中检测，保证出厂钢轨的质量。

国外高速铁路钢轨的定尺长度，法国为80m、日本为50m、德国和奥钢联定尺长可达120m。

4.3国内钢轨生产的技术改造

为了生产出满足高速铁路要求的钢轨，国内钢轨生产厂家（鞍钢、攀钢、包钢和武钢）先后投巨资完成了钢轨的精炼、精轧、精整和长尺化生产的现代化技术改造，其设备水平已达到国际先进，为我国铁路采用国产钢轨大规模修建高速铁路奠定了坚实的基础。

为了提高钢轨内部纯净度，将传统的模铸工艺改造为先进的连铸工艺；为了提高钢轨的几何尺寸精度，将传统的孔型轧制改造为万能轧机轧制；为了提高钢轨的平直度，采用平立复合矫直以及钢轨长定尺化生产技术，使钢轨的定尺长度达到100m。

为了保证出厂钢轨的质量，建立检测中心，对钢轨的平直度采用在线激光自动检测，对表面缺陷进行在线涡流探伤，对内部质量进行超声波探伤。

（1）攀钢：

2003年完成了钢轨钢精炼和钢轨精整包括钢轨检测中心的一、二期技术改造。

2004年完成万能轧制的技术改造，并于2004年12月24日生产出国内第一根100m定尺钢轨。

现可以生产各种等级要求的高速铁路100m定尺钢轨。

（2）鞍钢：

2003年完成了万能法轧制钢轨的技术改造。

2007年完成了100m定尺钢轨生产的技术改造。

现可以生产各种等级要求的高速铁路100m定尺钢轨。

（3）包钢：

2006年完成了万能轧制的技术改造。

目前为国内高速钢轨生产能力最强的厂家之一。

（4）武钢：

2005年着手进行钢轨生产的现代化技术改造，2008年初基本完成改造。

2009年3月首批试生产的350km/h高速轨在既有线上道铺设进行使用考核。

现可以生产各种等级要求的高速铁路100m定尺钢轨。

5钢轨的焊接

钢轨焊接质量和工艺水平是高速铁路安全、平稳运行的重要环节，为此，铁道部及时新建和改建了11个百米钢轨焊接基地，为我国大规模建设高速铁路创造了条件。

11个焊轨基地已经全部具备焊轨能力，每个基地按照两条焊接线和两条精整线设计，生产线布局为U型或Z型，各基地全部增加了时效工艺。

11个基地共22条焊轨生产线，其中19条生产线的焊轨设备是GAAS80/580型焊轨机，3条生产线的焊轨设备是K1000型焊轨机（成都2台、广铁1台）。

我国高速铁路钢轨的焊接体系：

采用100m长定尺钢轨，采用固定式基地闪光焊，长钢轨长度采用500m，采用移动式闪光焊进行单元轨节，使用铝热焊进行无缝线路锁定焊（不用气压焊，并尽量减少使用铝热焊）。

该焊接体系在钢轨的定尺长度（日本50m、法国80m、德国120m）、焊接长钢轨长度（日本200～300m，法国400m）、焊接方式均处于世界领先水平。

6钢轨的运输

除用T11长轨运输车运输长钢轨以外，我国还实现了采用普通平车运输100m定尺钢轨和500m焊接长钢轨，这对建设高峰期需要每年运输300万吨以上钢轨的我国铁路建设而言，具有十分重要的现实意义。

7钢轨的廓面优化问题

我国采用1：

40轨底坡，轮轨接触光带不在设计的轨头踏面中心，改变轨底坡又较为困难，所以通过优化钢轨廓面来加以解决是一条行之有效的途径。

8高速铁路钢轨伤损及预打磨。

根据国外高速铁路钢轨的使用情况，钢轨轨面出现的滚动接触疲劳伤损及焊接接头伤损是其主要伤损形式。

在国外，高速铁路钢轨的大修换轨周期约为通过总重5～6亿吨。

欧洲高速铁路一般年通过总重约2000万吨，可以使用25～30年。

而日本新干线因年通过总重大，使用年限较短，一般为6～7年。

钢轨打