重载铁路大修换轨周期的探讨

【摘 要】为了将我国的重载铁路大修换轨周期进行延长，在介绍国内外有关规定的条件下，按实际情况，以大秦重载铁路为例对重车线钢轨重伤率进行了统计分析，结合大秦铁路实际情况，探讨了影响大修换轨的主要因素，以及一些有效的措施.

【关键词】重载铁路；大修换轨；影响因素；技术措施

1 引言

以大秦铁路为例，根据现有的国家规定当通过总重900 Mt时需要进行大修换轨，大秦重车线钢轨需全线更换一遍的周期不到两年，很难实现更换。因此，研究如何将大修换轨周期延长，具有重大的现实意义。本文主要介绍了国内外关于大修换轨的相关规定，就影响大修换轨周期的一些重载铁路钢轨重伤率进行了重点的统计分析，并探讨了其重主要的影响因素，确定大修换轨周期的钢轨重伤率指标给予了初步的提出。

2 确定钢轨大修换轨周期的主要因素

世界各国目前影响铁路进行大修换轨周期的印象主要由以下几种：（1）通过的总重量，如日本、法国等国家规定当通过总重500Mt时高速铁路就需要大修换轨周期，我国铁路在确定钢轨大修周期时也是按通过总重，我国铁道部规定60kg/m 无缝线路需要进行大修换轨周期为通过总重700Mt，75kg/m 无缝线路为通过总重900Mt；（2）钢轨的磨耗程度，就美国的一些重载铁路而言，规定当钢轨垂磨大于9～12mm 或侧磨 大于14～16mm 时就需要进行大修换轨，如果重伤钢轨出现在换轨期间，则采用的处理措施是利用铝热焊插入短轨，美国重载铁路钢轨的使用寿命一般为1000～2000Mt；（3）经济效益方面，即经过计算后，如果钢轨维修养护的费用超过了钢轨更换的费用，则就需要进行大修换轨处理。

2.1 对伤损钢轨磨耗量的相关规定

我国铁道部规定，伤损钢轨分为两类：轻伤和重伤。当钢轨的垂直磨耗大于11mm，侧面磨耗大于19mm时为重伤钢轨，对于重伤钢轨应及时进行更换下道处理。实际上，在普通直线或则曲线半径比较上的铁路线，按现有规定需要对钢轨进行更换下道时，钢轨的垂磨量一般都小于5mm。在大秦重载铁路上，当钢轨通过的总重达到1500Mt 以上时，铺设的钢轨的垂磨量也不超过5mm。因此，如果确定换轨大修的指标是钢轨的垂磨量，则钢轨的使用寿命最高可以达到3000Mt 以上。

2.2 钢轨的重伤率

以往的有关研究表明，当钢轨在正常使用一定的期限后，钢轨就会出现不同程度的疲劳伤损。在疲劳曲线上会出现拐点，即拐点之后，钢轨的疲劳就会大幅度的增加。实际上，钢轨的伤损分布与通过总重的呈指数的关系。因此，钢轨通过的总重越大，钢轨的重伤率也就会越高。

当钢轨的磨耗量还没有达到需要更换钢轨的程度，但如果在这样的情况下通过总重继续增加，则钢轨的重伤率也会很大程度的增加。钢轨重伤率太高，一方面增加了钢轨的维修养护工作量，另一方面还会对铁路的运行安全造成一定的影响。对引进出现的钢轨重伤，需要不断的利用铝热焊等方法进行插入钢轨来维修，则钢轨的维修养护费用就会增加很多。因此钢轨的重伤率对铁路的大修换轨周期有着很大的影响。

2.3 经济因素

考虑铁路的维修养护成本，加上铁路因磨损致使因安全系数下降而带来的安全成本，经过综合计算后，当钢轨维修养护需要的费用大于钢轨需要更换的费用时，则进行进行大修换轨。

3 延长钢轨大修换轨周期的探讨

3.1 钢轨的疲劳核伤

我国重载铁路钢轨最主要的伤损类型之一就是钢轨的钢轨的疲劳核伤，是影响铁路钢轨重伤率的主要因素。因此，延长铁路钢轨大修换轨周期的关键之一是减少钢轨的疲劳核伤。实际表明，而影响钢轨的疲劳性能的主要因素是钢轨钢的纯净性和强韧性等指标。从疲劳核伤产生的机理看，当由外力引起的疲劳超过钢轨钢自身的疲劳极限时就会产生钢轨的疲劳。而由钢轨疲劳产生的裂纹最容易钢轨比较薄弱的部位产生。因此，为了提高钢轨的抗疲劳能力，应严格控制钢轨钢的纯净性和低倍组织等影响钢轨疲劳性能的指标，同时，应保持铁路轨道的弹性、改善铁路钢轨的受力状态。在选用轨下垫板时注重其优质高性能，经常对道床进行清扫，对钢轨进行的定期打磨保持轨道的平顺性，对减少铁路钢轨的疲劳伤损均具有很大的作用。

3.2 钢轨焊接接头的伤损

有关数据表明，占铁路钢轨重伤的比例最高的是焊接接头重伤，通常超过50%以上。因此，将铁路钢轨焊接接头的伤损降低到最低，特别是现场焊接钢轨接头的伤损，对减少铁道钢轨整体重伤率，延长铁路换轨大修周期起着重要的作用。

采用尺寸较长的钢轨目的是减少焊接接头的数量；在焊接钢轨进行焊接时采用质量稳定的闪光焊技术；将现场气压焊设备和工艺进行优化； 铝热焊尽量少用； 采用焊后热处理技术以及提高焊接接头的轨面硬度等措施均在高焊接接头的质量方面都能起到有效的作用，进而减少了钢轨焊接接头的伤损。

提高焊接接头的轨面硬度和平顺性，对钢轨焊接接头使用中可能产生的低塌现象能够有效的得到降低。对铺设在直线上或者曲线上的热轧钢轨，待完成焊接后应立即对轨面进行喷风冷却热处理，这样做可以有效的提高钢轨焊接接头的硬度。

3.3 延长铁路钢轨使用寿命的有效技术措施

在直线上铁路轨道上铺设轨面硬度为280～320HB、使用强度等级为980 MPa且钢才质量好，不含有害杂质而洁净的钢轨； 在曲线上铁路轨道上铺设轨面硬度为370～420HB、使用强度等级为1300MPa且钢才质量好，不含有害杂质而洁净的高强耐磨钢轨，并采用科学的方法对钢轨进行； 按照钢轨的设计廓形及时对钢轨进行打磨，保持钢轨始终处于平顺性的状态； 及时对铁路道床进行清筛，采用持久弹性的垫板，保持铁路轨道具有一定的弹性； 对铁路钢轨采用的焊接工艺进行优化，保证轨道焊接接头的硬度匹配以及平顺性，进一步减少焊接接头特别是现场焊接接头而造成的缺陷和伤损，将铁路的钢轨使用寿命进一步提高，延长铁路钢轨的大修周期。

4 结论

安照铁路钢轨的直线以及大半径曲线的具体使用情况来确定铁路钢轨的大修换轨周期。当半径小于800m 的曲线钢轨最经常出现的现象时钢轨因磨耗超限而出现下道的现象。下道的时间根据钢轨磨耗的情况而确定，通过对钢轨进行及时的维修，随时将磨耗到限钢轨更换下道。

国内外经验表明，钢轨磨耗、重伤率等因素是钢轨大修换轨周期的主要因素。由我国的大秦重载铁路钢轨的使用情况表明，当通过总重大于1500Mt时，直线及大半径曲线铁路钢轨的垂磨量小于5mm，大修换轨周期主要由钢轨的重伤率控制。

参考文献：

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