60N钢轨的廓型设计及试验研究.pdf

第35卷，第2期 中 国 铁 道 科 学 V01．35No．2 2014年3月 CHINARAILWAYSCIENCE March。2014 文章编号：100l一4632(2014)02一0128一08 60N钢轨的廓型设计及试验研究 拮1，李 兰2 周清跃1，张银花1，田常海1，陈朝阳1，刘丰收1，俞 (1．中国铁道科学研究院金属和化学研究所，北京10008l； 2．中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心，北京100081) 摘要：针对我国铁路多种型面的车轮在线路上混跑的实际情况，为改善轮轨接触关系，以60妇。m_1钢 轨(简称60钢轨)为原形，按照尽量少改动原形钢轨几何尺寸的原则，以直线线路钢轨上的轮轨接触光带居中、 曲线线路上车轮轮缘贴靠钢轨时形成共形接触为预期目标，以减少轮轨接触应力、改善车辆动力学性能为目的， 触点基本在轨头踏面中心区域；60N钢轨的最大接触应力和最大Mises等效应力与60钢轨相比，分别降低约 19％和13％；当轮对横移量在8mm以内时，无论是与新车轮接触、还是与失稳磨耗车轮接触，60N钢轨的等 效锥度基本在o．10～o．15范围内，从而有效改善了轮轨接触关系。铺设60N钢轨的试验结果表明：可以减少甚 mm范围内，与仿真 至避免钢轨在轨距角部位出现飞边、剥离掉块和疲劳核伤，产生的轮轨接触光带在25～30 计算结果吻合；无需进行钢轨预打磨廓型设计，大幅度减少了钢轨打磨工作量，同时也降低了打磨钢轨的难度。 建议尽快在高速铁路上推广使用60N钢轨，并将其轨头廓型优化成果推广应用以形成统一的钢轨轨头廓型。 关键词：轨头廓型；钢轨；轮轨匹配；车轮型面 文献标识码：B 中图分类号：U213．41 车轮和钢轨的型面、轨底坡、轨距和轮背距等 进行了长期的优化研究，并在钢轨轨头廓型优化方 是影响轮轨接触关系的主要参数。在我国无论是高 面取得成功并纳入标准。欧洲铁路经过10余年的 速铁路还是既有铁路，都采用l：40的轨底坡和 轮轨关系研究，对60E1钢轨的轨头进行优化，形 1353 成了60E2钢轨，并纳入了2011年版的欧洲钢轨 mm的轮背距；但我国的车轮型面，除有机 标准[4I。欧洲基础设施标准(TSI)明确规定[4]， 车车轮型面外，还有CRH。和CRHz型动车组采 用的I。MA车轮型面、CRH。型动车组采用的新建高速铁路应采用60E2钢轨；美国铁路于2003 S1002CN车轮型面、CRH。型动车组采用的XP55年将轨头廓型优化后的136RE(68kg·m_1)钢轨 车轮型面以及普通铁路客车和货车采用的LM车 纳入AREMA标准，2007年又进行了修改完善， 轮型面，由于多种型面的车轮在线路上混跑，导致 轮轨关系参数不仅与国外铁路不同[1]，而且更为 141RE型3种常用轨型的钢轨轨头统一进行了 复杂。 优化‘4|。 我国铁路轮轨关系存在的接触点不在理想区 根据我国铁路轮轨接触关系存在的问题，并借 域[1-33问题，导致重载条件下钢轨过早出现轨距角鉴国外经验，我国铁路近年来也开展了钢轨轨头廓 剥离掉块、轨头核伤等疲劳伤损；高速条件下车辆 型优化工作，成功研发出具有新轨头廓型的60N 动力学性能不良，轮轨等效锥度增加较快等。由于 和75N钢轨，并试铺进行使用考核，已取得良好 高速铁路动车组轴重较轻，通过自然磨耗使轮轨磨 使用效果。 合较为困难，因此对钢轨的原始踏面要求很高。 本文论述了60N钢轨的设计、仿真计算结果 为了改善轮轨接