持续改进轨道系统，以达到最佳的安全性和效率

事实是，无论是客运列车还是货运列车，钢轨上的钢轮由于滚动阻力小，仍然是一种非常节能的重载运输方式。这必须安全地进行，处理高速和累积的吨位，就像他们的自行车同行一样，英国的轨道工程师一直在严格追求边际收益，在过去15年里将损坏的轨道数量减少了大约70%，达到世界一流的水平。所采用的技术包括钢轨磨削、列车超声检测、手持涡流检测、平线模式识别和钢轨缺陷管理系统。

研究和测试防止磨损和滚动接触疲劳

管理轨道-车轮界面是安全、列车性能和轨道寿命的关键。谢菲尔德大学是轨道-车轮界面研究的前沿，研究重点是防止磨损和滚动接触疲劳，同时优化润滑和粘附性。最近的项目包括;确定新型优质钢轨钢的磨损特性，Network rail了解桥梁位置和轨道对准对钢轨-车轮粘附性的影响;正在开发RSSB低黏附缓解新技术(见图1);通过英国铁路研究和创新网络(UKRRIN)与英国钢铁公司合作的新设备正在推动材料研究。对于轮轨界面上的少量水，已经开发了爬行力模型(WILAC)，该模型现在正在扩展，以考虑树叶的影响，并且WILAC已与LABRADOR列车制动模型集成。希望通过本研究可以更好地理解如何管理钢轨附着力;在维护安全性的同时实现潜在的显著性能收益。

图1:准备导轨头进行附着力测试

传统的甚至优质的钢轨钢不能总是满足磨损和滚动接触疲劳性能的要求。谢菲尔德大学一直在与英国钢铁公司(见图2)和网络铁路公司合作，研究应用激光熔覆增材制造工艺的非钢轨道涂层。这些涂层极大地减少了通过车轮造成的塑料损伤，例如减少绝缘块接缝处的轨道材料流(“舔”)，否则会在信号块之间形成不必要的电气连接。2019年，这项工作将从全面的实验室研究转向第一个轨道安装。希望它在减少开关叶片和交叉鼻子的磨损方面也有价值。

图2:无论天气如何，都要进行优质铁路性能监测

减少轨道损坏

轨道由轨枕和压载系统或平板轨道系统和下面的地层固定和支撑。轨道工程师一直都明白，由于地层或轨道系统的恶化或两者的恶化，导致该系统弹性的变化，从而导致较差的乘坐效果和增加的维护。通过跨行业的工作跟踪刚度¹工作组和他们免费提供的指南，有一个更好的了解如何设计和维护轨道系统，以避免这些问题。该指南包括案例研究，提供补救技术的实际例子。

注重有效排水

有效的排水对地层的稳定至关重要，因此对铁路运营也至关重要。排水不良会导致线路被淹没，造成昂贵的服务延误，或者导致轨道下部结构和路堤不稳定，可能造成致命后果。谢菲尔德大学与网络铁路公司正在开发建模和智能仪器的结合，以监测排水资产，包括实施试点规模的监测计划。这将实现自动排水状况评估，并在洪水发生前将维修人员派到正确的位置，最终提高铁路安全和服务可靠性。

轨道刚度

轨道刚度的概念对于高速线路尤其重要，以高速2号(HS2)为例，时速330公里/小时的列车时速可达18列，相当于60 MGTPA。在使用平板轨道的地方，建议采用6.5米左右的预制板，这是为了在出厂质量和易于更换之间取得平衡。在这种情况下，客户已经指定了他们所需的轨道刚度和轨道紧固调整。

Pandrol是一家为应对这一挑战开发了创新方法的供应商。它的快速夹底板提供了必要的调整，包括能力被slued，以适应曲率。这使得预制板与pandroll开发的机器人系统(见图3)完全相同，该系统将挑选底板并将其放置在所需的确切位置和方向上。可以通过触摸按钮来选择给定平板上底板位置的组合。扫描辅助和确认底板的定位，每块底板的配置都被编码成RFID标签，在出厂前贴在底板上，这样就可以随时召回注定要安装的曲线或过渡位置。这种机器人安装提高了安装的可靠性和质量，这是轨道对准的最终质量所依赖的。它还提高了生产速度，降低了延迟或中断的风险。

图3:机器人在预制板轨道板上定位底板

“追踪未来”研究项目

在大学联盟的支持下，工业界已经开展了其他管理轨道刚度的方法，特别是在有碴轨道方面。特别是“通往未来的轨道”研究方案调查的措施包括;伦敦地铁正在试用的纤维增强镇流器;在轨枕垫已被证明，以增加接触面积，从而减少应力;努力提高对轨道刚度、沉降和轨道几何恶化之间关系的认识;适用范围内回收比例较大的压载物;了解下道口对轨道质量的影响。

另一个“未来轨道”项目特别关注于道岔和十字路口(S&C)，旨在从现场测量中收集证据(见图4)，并对几何形状和轨道轮廓、列车负载下的变形、支架可变性建模、几何形状恶化率和噪声等方面进行性能建模。

图4:通往未来的轨道:左侧，为3D形状测量开发的小车。对，结果的后期处理

轨道及其组件的运行方式与火车在轨道上行驶的方式有着内在的联系。的哈德斯菲尔德大学一直在一系列轨道设计改进和维护优化项目中应用先进的计算机模拟和数值方法。通过对车辆诱导动载荷的分析，验证了他们的工作网络的铁路在NR60 S&C机组的重新设计中，改进轮轨导向以减少力并解决铸造部件故障。

车辆-轨道动力学模拟被用于分析轮轨之间的力，从而可以使用损伤预测模型来减少主要基础设施项目中滚动接触疲劳和轮轨磨损的发生，包括横木和那么HS2。模拟方法也被用于评估车辆在高速曲线转换中的乘坐性能，确保英国的高速轨道对齐提供世界级的乘客乘坐舒适性。

利用新工具

由于诸如此类的计算机模拟研究，轨道设计人员正在改变他们的设计原则，以利用可用的新工具。

计算机模拟技术的另一个好处是可以生成大量数据，这些数据可以进行后处理，并应用于预测性维护计划工具的开发。这项技术已应用于横贯铁路网络，并允许伦敦交通局(TfL)在系统开放之前规划轨道打磨和更换制度。

在英国工业界和大学，该领域最近有很多活动，所有这些活动都在不断改进可用于跟踪工程师的产品和技术。

参考

1.“轨道刚度”是在施加载荷的位置产生轨道单位挠度所需的(点)载荷(kN/mm)。