高强度钢种的潜在用途
发布:2017年5月23日|艾伯特Jorg，Rainer Hochfellner|暂无评论
奥钢联Schienen产品管理主管Albert Jörg和产品管理副主管Rainer Hochfellner探讨了高强度钢在轨道系统中的潜在潜力，并解释了创新材料和轨道轮廓管理可以提高铁路优化。
在20世纪90年代，基础设施运营商不得不应对欧洲铁路运输不断增加的要求，对弯道使用的耐磨轨道的需求增加了。经过热处理的R350HT (350HT HSH®)钢轨符合欧洲标准。从那时起，这些钢种的优势已经变得明显，不仅在减少磨损方面，而且在对抗波纹和滚动接触疲劳方面。
目前，轨道性能最好的是质量为R400HT (400 UHC®HSH®)的高强度钢轨，作为欧洲混合交通部门和全球地铁系统的弯道标准，R400HT越来越受欢迎。当然，上述两种钢轨钢都包含在欧洲钢轨钢标准中1这进一步强调了它们的技术和经济适用性。
改进钢轨钢的经典方法
在过去，研究的重点一直是分析R400HT钢轨钢在轨道上的性能，在改善轨道退化行为方面的巨大潜力已被证明并多次发表。经济研究还显示，改用高强度钢种具有很高的经济效益，可以显著延长钢轨的使用寿命，并减少维护需求。
此外，使用高强度钢轨钢是否会影响车轮磨损的问题已经处理了几次。1982年，斯蒂尔和雷夫在世界铁路大会上对这个问题给出了详细的科学答案。基于麻省理工学院(MIT)的科学工作和运输技术中心公司(TTCI)的FAST测试环的测量，他们提出了以下发现:对于任何轨道比车轮更硬的情况(欧洲混合交通的标准情况，已经适用于R260轨道与ER7车轮配对)，轨道硬度的增加对车轮磨损没有影响。钢轨磨损随着硬度的增加而减少，而车轮磨损保持不变，从而减少了整个系统的磨损。同样的研究结果也发表在欧洲研究机构和铁路部门的各种出版物上，当然，这也反映了共同的运营经验。
改进钢轨钢的潜在潜力
到目前为止，欧洲在处理高强度钢种时还没有考虑到的一个方面是它们对轮轨接触的积极影响。在轨道设计中建立的良好接触条件和在轨道维护期间建立的良好接触条件(轨道的研磨或铣削)在较长时间内具有更大的稳定性。这与减少轮轨接触中的力和滑移相结合，从而对车轮和钢轨的磨损和滚动接触疲劳(RCF)产生积极影响。因此，耐磨高强度钢轨钢减少了两次退化:首先是通过其固有的耐磨性(负剖面变化)，其次是通过减少轮轨相互作用中的力和滑移。
紧张的曲线
这些关系可以在运行经验中找到，例如Sihlthal Zurich Ütlibergbahn (SZU AG)进入苏黎世主站的曲线(R = 170m)。目前安装的400 UHC®HSH®(R400HT)钢轨的使用寿命从过去安装的18个月延长到10年以上(预计在服役近5年后)。在这条曲线中，还观察到了令人印象深刻的延迟接触条件恶化，所采取的剖面测量被用于多体模拟。
以该线路SZU AG型Re446型机车为车辆模型，对运行1年后的R260和R400HT钢轨进行了仿真。除了从Burstow损伤函数和摩擦能得知的磨损数Ty外，还研究了水平力(y力)，因为它们代表了曲线上横向磨损的主要驱动因素。与“R260”壳体相比，“R400HT”壳体的y轴力显著降低:主轴轴的力降低幅度为35kN，相当于应力水平降低了-45%。引导力的降低是良好接触条件的结果，并进一步提高了400 UHC®HSH®高强度钢轨钢的固有耐磨性。
宽曲线
与紧曲线相比，磨损率(钢轨轮廓的变化)要低得多，而损伤机制“磨损”在宽曲线中并不占主导地位。低磨损率不应掩盖轮轨接触中漏电对钢轨钢整体RCF性能的高影响。控制这些负滑移力，并在一段时间内将其保持在较低水平，可进一步提高性能。由于弯曲卡瓦仅仅是接触几何的结果，钢的等级是用来在系统中建立和保持有利条件的参数。
重型运输
在欧洲，人们几乎不知道重载部门的铁路正在使用具有低磨损率和相应高轮廓稳定性的高强度钢轨钢来减少、优化和均匀车轮磨损。不同于轨道的标称轮廓，曲线和直线轨道使用不同的目标轮廓，这些轮廓是在正常轨道维护过程中产生的。由于外形的不同，保证了车轮上接触点在车轮踏面上的均匀分布，从而成功地防止了空心车轮的形成。低弯曲力不仅有助于延长轨道的使用寿命，而且还有助于延长车轮的使用寿命。
总结
高强度钢轨钢，如400 UHC®HSH®，不仅具有高抗钢轨磨损、RCF或波纹的优势，从而实现高利润和LCC优化。它们能够并且已经被创新铁路用于保持良好的轮轨接触初始接触条件。与此同时，所有磨损参数以及rcf相关的输入参数都大幅降低。仿真和运行经验表明，使用高强度钢不仅可以减少钢轨的磨损，而且如果这些钢轨持续使用，还可以减少车轮磨损。进一步的潜力在于RCF预防。
在实际操作中，这不仅延长了轨道中钢轨的使用寿命，而且大大减少了轨道一侧的维护工作，并产生了稳定的接触条件，从而保护了车轮和钢轨。因此，稳定的接触条件可以增加轨道的磨削循环，降低车轮磨损。因此，轮毂重铸轮廓的间隔显著增加。但这不仅对轮轨有积极的影响:轮轨接触力的减小也导致上层建筑构件，特别是轨道紧固件和中间层的应力减小。
考虑到R400HT (400 UHC®HSH®)等高强度钢轨钢对RCF、波纹和磨损的固有阻力增加，可以总结出，使用这种创新材料并结合轨道中的型材管理，可以优化铁路。
参考
1.EN13674-1: 2011
传记
Albert Jörg在格拉茨理工大学学习土木工程，并在格拉茨铁路工程和运输经济研究所担任Klaus Riessberger教授博士的科学助理。他于2009年加入奥钢联Schienen GmbH，现任产品管理部主管。
Rainer Hochfellner在Leoben矿业和冶金大学学习材料科学，在钢铁行业工作多年后于2013年加入奥钢联Schienen GmbH。他是产品管理部门的副主管，负责重型运输市场以及混合交通部门的欧洲铁路。
