重载铁路高强钢轨的试验研究

文章编号:1001-4632(2010)04-0020-07

Vol.31No.4　

July,2010　

重载铁路高强钢轨的试验研究

张银花,周清跃,陈朝阳,刘丰收

(中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京　100081)

　　摘　要:为延长大秦重载铁路钢轨的使用寿命,研制适应重载铁路的高强钢轨。通过对高强钢轨的性能、热处理和焊接以及选用的新钢轨服役行为进行分析,结果表明,新钢种中加入合金元素Cr,可以提高轨钢的强度,推迟珠光体转变时间,使钢轨既易于热处理,又节省能源和降低成本,而且钢轨强度的提高还增加了曲线钢轨的耐磨性能和耐伤损能力;提高轨钢的纯净度,可增加钢轨的抗疲劳性能,延长钢轨的使用寿命;重载铁路曲线下股应铺设热处理钢轨;铺设新钢种PG4和U77MnCr的线路,钢轨打磨时间可延长至通过总重4亿t,而铺设U75V钢轨的线路在通过总重6000万t后就需打磨1次,才能有效抑制轨面剥离的产生和发展。新钢轨的综合使用性能良好,适合在重载铁路上使用。

　　关键词:重载铁路;高强钢轨;性能;热处理;焊接;钢轨打磨　　中图分类号:U213.41　　文献标识码:A

　　近年来,随着大秦铁路运量、轴重和单列最大载重的不断增加,钢轨伤损日益严重,延长大秦铁路钢轨使用寿命已成为迫切需要研究的课题。为提高重载铁路钢轨的耐磨、抗剥离、抗核伤性能,延长钢轨使用寿命,经过对高强钢轨的成分筛选、实验室试验、工业试制以及试生产和铺设使用试验,对大秦重载铁路选用的钢轨钢种进行分析。

[1]

方充分讨论,对新研制的钢轨提出了以下技术要求。①钢质纯净;②脱碳层浅;③硬度、强度高,耐磨性能好;④适合热处理;⑤焊接接头性能良好;⑥性价比高。钢厂按照上述要求,完成了75kg·m-1PG4和U77MnCr重载高强钢轨的试生产,并于2007年5月,在大秦线重车线k388.674—k398.549及k398.549—k410.020区间铺设上道,对其使用性能进行考核。

1　重载铁路高强钢轨的研制

　　合金元素Cr加入钢中既可以增加热轧钢轨钢的强度,又有益于钢轨热处理和焊接工艺的实施。

针对重载铁路对钢轨的需求,2005年,钢厂经过多轮试验室成分筛选、试验和试制,成功开发出了含Cr元素的60kg·mPG4钢轨,热轧钢轨强度达1080MPa级,热处理钢轨的强度达到1300MPa级。该钢种在我国铁路既有线路试铺使用结果表明,其耐磨寿命明显高于U75V钢轨[2]。2006年,又开发出了含Cr元素的60kg·mU77MnCr钢轨,其热轧钢轨强度为980MPa级,热处理钢轨的强度超过1260MPa。

2007年,针对大秦铁路钢轨伤损严重的情况,开展了75kg·m-1高强钢轨的试验研究,经过多

　收稿日期:2010-03-01;修订日期:2010-05-05

　基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2007G014)　作者简介:张银花(1965—),女,黑龙江虎林人,研究员。

-1

-1

2　重载铁路高强钢轨的性能

　　75kg·m高强钢轨的化学成分、氢氧氮含

量及其他主要性能的试验结果见表1—表3。为了进行比较,表中同时列出U75V钢轨的性能指标。经检验,高强钢轨中的B和C类夹杂物均小于1.5级,钢质纯净度良好。

采用电阻应变片法测定钢轨残余应力。测试结果表明,75kg·m-1PG4和U77MnCr热轧钢轨轨头顶面和轨底面均为拉应力,二者的轨底最大拉应力分别为229.4和237.4MPa,小于标准规定要求。

钢轨断裂韧性和裂纹扩展速率试验均按照标准进行,试验结果见表4。

-1

第4期　　　　　　　　　　　　　　　　　　重载铁路高强钢轨的试验研究

表1　钢轨化学成分

轨种　　PG4U77MnCrU75V

C0.790.800.75

Si0.760.360.60

Mn0.861.040.90

S,P≤0.025≤0.025

≤0.55≤0.50

21

%

V+Nb+Ti+Cr

光体的转变时间。通过多次工艺试验摸索,将冷却喷风压力由原来的0.25MPa减小为0.10和0.05

MPa,保证了75kg·m-1U77MnCr和PG4钢轨热处理后的硬度和组织达到规定的要求。由此可见,在轨钢中加入Cr后,进行钢轨热处理时不仅可以比较容易得到较高的硬度,还可节约热处理时

＊≤0.025V(0.04～0.12)

　注:＊—U75V钢轨的含V量。

表2　成品轨氧氮氢的含量

轨种　　PG4U77MnCr

U75V

O8～9,

8.5＊

12～14,13.0＊13～15,14.0＊

N

55～56,

55.5＊

47～49,48.0＊30～31,30.3＊

10-4%

H0.60.7

0.6

的喷风量,降低钢轨热处理成本。3.3　热处理钢轨的性能

为了与铁路大量使用的U75V热处理钢轨的

性能进行比较,同时给出了U75V钢轨离线热处理性能试验结果。测试的钢轨取自2007年用于大秦铁路上的钢轨。

3.3.1　硬化层形状和深度

典型离线热处理钢轨硬化层形貌如图1所示,硬化层形状为帽形,硬化层深度测试结果见表5。

　注:＊—平均值。

表3　热轧钢轨拉伸及踏面硬度(室温)

轨种　　PG4U77MnCrU75V

Rm/MPa

Rp0.2/MPa

A/%9.5～10.0

＊9.511～1211.5＊

踏面

硬度/HB321～329325＊300～304302＊

1150～1160655～6701155＊665＊1030～1060505～5901045＊550＊

1010～1050530～61511.5～12.5290～297

＊＊＊103057012.0295＊

　注:＊—平均值。

表4　-20℃下热轧钢轨断裂韧性及裂纹扩展速率

轨种　　

ΔK=10MPa·m1/2ΔK=13.5MPa·m1/2

时的da/dN/时的da/dN/

(MPa·m1/2)

(m·10-9c)(m·10-9c)

K1C/25～30

27.6＊29～3330.8＊29～3330.4＊

11.7310.068.95

36.8428.2323.70

图1　离线热处理钢轨形貌表5　钢轨硬化层深度测试结果

轨种　　PG4U77MnCrU75V

硬化层深度/mm

a172016

b161511

c151611

PG4U77MnCrU75V

　注:＊—平均值。

3.3.2　硬度及拉伸性能

热处理钢轨横断面硬度和拉伸试验结果见表6和表7。由试验结果可知:PG4和U77MnCr热处

理钢轨的强度和硬度均明显高于U75V热处理钢轨;而热处理钢轨PG4的强度和硬度又比U77MnCr大。

3　重载铁路高强钢轨的热处理

3.1　含Cr轨钢的CCT曲线

为了指导新钢种钢轨热处理和焊接、焊后正火工艺的制定,采用热模拟试验方法测试了2种轨钢的CCT曲线,见文献[3]。由测试试验结果可知,PG4和U77MnCr轨钢出现马氏体组织的临界冷却速度分别为2.5和1.75℃·s-1;当冷却速度为0.5～2.0℃·s时,PG4轨钢的硬度为357～394HV;当冷却速度为0.5～1.5℃·s-1时,U77MnCr轨钢的硬度为336～353HV。3.2　钢轨热处理工艺试验

由于在轨钢中加入了Cr元素,明显推迟了珠-1

4　高强钢轨的焊接及接头性能

　　2007年5月,在焊轨厂分别进行了75kg·mPG4和U77MnCr钢轨的闪光焊接试验,焊接

设备为GAAS80/580。在进行热轧钢轨焊接时,焊后热处理工序仅进行焊后正火处理,即焊接接头全断面电感应加热后空冷;而在进行热处理钢轨焊接时,焊后热处理工序是将焊接接头全断面进行电

-1

22中　国　铁　道　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　　第31卷

感应加热后,对轨头进行喷风冷却处理,以提高焊接接头的韧性并恢复焊接接头踏面的硬度

表6　钢轨硬化层硬度

轨种　　

测试位置A线B线C线

A线

U77MnCrB线

C线

A线

U75V

B线C线

硬度/HRC

43.0,41.0,41.5,41.0,38.0,36.043.0,43.0,41.0,42.0,42.0,40.0,39.542.0,42.0,41.5,42.5,42.5,40.0,37.041.0,41.0,41.0,40.5,39.542.0,40.5,41.0,40.5,39.5,38.042.5,41.5,42.0,41.0,40.0,39.539.0,37.0,38.0,38.0,36.539.0,38.5,39.0,39.0,38.5,38.540.0,38.5,38.5,39.0,38.5,37.5

[4]

轨焊接接头的轨面硬度则为母材的1.0倍,二者硬度基本匹配。

表8　热轧钢轨闪光焊焊接接头与母材硬度(HRC)的比较

钢轨焊

接接头PG4

U77MnCr标准要求TB/T1632

母材硬度平均值34.329.8

与母材

硬度比值0.941.00≥0.90

软点硬度

平均值27.924.9

与母材

硬度比值0.810.84≥0.80

。

PG4

4.1.2　闪光焊焊接接头拉伸及冲击性能

焊接接头拉伸和冲击试验结果见表9。结果表

明,PG4热轧钢轨焊接接头的轨头部位拉伸强度较低,这与硬度结果是一致的,轨腰部位断后伸长率偏低;U77MnCr热轧钢轨焊接接头的轨头部位

Z/%

表7　热处理钢轨拉伸试验结果

轨种

试样编号12　12　12　

Rm/MPa130012901295＊129012701280＊126012601260＊

Rp0.2/MPa885890890＊885860870＊865875870＊

A/%11.511.011.3＊12.514.513.5＊13.013.013.0＊

强度、断后伸长率均为母材的0.9倍以上;2种焊接接头的轨头冲击韧性均较高,为母材的3倍以

上,体现了焊后电感应热处理对提高焊接接头性能的作用。但是,轨腰和轨底部位的冲击韧性改善不明显,说明焊后热处理的设备和工艺还有待于优化。

表9　热轧钢轨闪光焊焊接接头拉伸及冲击性能试验结果

钢轨焊接接头

部位轨头

PG4

轨腰轨底轨头

U77MnCr轨腰

轨底

Rm/MPa910～985950＊940～10501010＊

Rp0.2/MPa540～545540＊600～670625＊

A/%13～16.5

＊14.02.5～9.0＊5.06.5～7.5＊7.0

Aku/J32～50

42＊8～1711＊6～3013＊

PG4

37.535.036.3＊36.539.538.0＊36.540.038.0＊

U77MnCr

U75V

　注:＊—平均值

4.1　钢轨闪光焊焊接接头性能

4.1.1　闪光焊焊接接头踏面硬度及其分布

焊接接头的踏面硬度分布情况如图2和图3所示。热轧钢轨焊接接头硬度与母材的比值见表8。由测试结果可知,PG4热轧钢轨焊接接头轨面硬度与母材的比值为0.94,虽满足标准要求,但硬度偏低,且软化带宽度较大;而U77MnCr热轧钢

1090～1200720～755

1150＊740＊915～1000960＊955～1010990＊935～1010960＊

555～610580＊585～595590＊555～590580＊

7.5～10.523～48

＊9.036＊9.5～10.5＊

10.03.5～11.0

＊7.5

5～8

6＊7～1611＊

　注:＊—平均值。

4.2　钢轨气压焊和铝热焊焊接接头性能4.2.1　钢轨气压焊焊接接头的硬度、拉伸及冲击性能

图2　PG4热轧钢轨焊接接头踏面硬度分布

采用小型气压焊设备进行气压焊接试验,试验结果表明,PG4热轧钢轨气压焊焊接接头经焊后正火,其轨顶面硬度为母材的0.94倍,硬度较低,软化带较宽,焊接接头的强度、冲击值以及轨腰和轨底的断后伸长率均偏低;经对U77MnCr热轧钢轨气压焊焊接接头的轨头进行喷风冷却后,焊接接头轨头的硬度较高,为母材的1.09倍;若不进行

图3　U77MnCr热轧钢轨焊接接头踏面硬度分布

喷风冷却,轨面硬度则较低,焊接接头轨头部位的第4期　　　　　　　　　　　　　　　　　　重载铁路高强钢轨的试验研究23

强度仍高于母材,断后伸长率为母材的0.81倍;2种焊接接头的冲击功均偏低,未发挥焊后正火提高韧性的作用,也反映出火焰正火的不稳定性[5]。4.2.2　钢轨铝热焊焊接接头的硬度、拉伸及冲击性能

根据高强钢轨的成分特点,研制出了配套的铝热焊剂,并对设备和工艺进行了优化,使用新焊剂焊接的接头,其各项性能指标均满足焊接技术条件的要求。2008年10月,现场焊接了4个钢轨接头,在大秦线对其使用性能进行考核。

角20mm范围内,说明75kg·m-1钢轨与现有车轮的轮轨接触匹配不好,这是造成轨距角剥离掉块的主要原因[6,7],如图4所示。

2)钢轨硬度变化

在钢轨未打磨前,钢轨的表面硬度随着通过总重的增加而增加,增加到一定程度后进入稳定期。钢轨经打磨后硬度减小,说明加工硬化层在打磨时被去掉或部分去掉,如图5所示。

5　高强钢轨的使用性能

　　2007年5月,在大秦重车线k388.674—k398.549和k398.549—k410.020区间铺设了新研制的重载铁路用高强钢轨,对其使用性能进行考核。

5.1　铺设基本情况

重点观测试验段的参数见表10。

　　钢轨铺设后1个月左右,对试验区段钢轨进行了大机预打磨,并对试验段铺设钢轨的曲线进行了道床清筛;2个试验段均铺设了热塑性弹性体垫板,轨枕更换为Ⅲ型混凝土枕。

表10　重点观测试验段的参数

试验段区间

k388.860～k390.025(简称k390曲线)k403.161～k403.744(简称k403曲线)

曲线

半径/m800

试验钢种

上股铺设PG4热处理钢轨,下股铺设PG4热轧钢轨

上股铺设U77MnCr热处理钢轨,下股铺设U77MnCr热轧钢轨

图4　钢轨使用初期光带

图5　PG4钢轨硬度随通过总重的变化(k390缓直处)

3)钢轨轨面伤损

在直线区段铺设的热轧钢轨使用情况良好:PG4热轧钢轨仅在钢轨轨距角部位出现了细纹,打磨(通过总重约4.3亿t)前未出现剥离掉块;U77MnCr热轧钢轨在通过总重约4亿t时,出现了剥离掉块。

在曲线区段上股铺设的热处理钢轨,轨面中心外侧2种钢轨均出现了剥离掉块,相对而言,PG4热处理钢轨更为严重;随着侧磨的增加,上股轨面剥离掉块减轻。

在曲线区段下股铺设的热轧钢轨,在轨面中心部位2种钢轨均出现了剥离掉块、压溃和肥边,相比较而言,U77MnCr热轧钢轨的压溃和肥边较为严重,达到了影响安全使用的程度。因此,在重载铁路的曲线下股应铺设热处理钢轨。

典型钢轨轨面伤损如图6所示。4)钢轨磨耗

通过总重近5亿t时PG4与U77MnCr钢轨的磨耗对比见表11。可见,PG4热轧钢轨和热处理钢轨的耐磨性能好于U77MnCr钢轨。800

5.2　钢轨使用性能

5.2.1　跟踪观测

2007年5月至2008年11月期间,5次对大秦线2个曲线的钢轨使用情况进行跟踪观测。将建立的重点观测试验点和选取的直线及曲线5个特征点(直缓、缓圆、圆中、圆缓、缓直)作为每次跟踪观测的固定观测点。每次观测时对钢轨的表面硬度、廓面、接触光带等进行测量,对母材和焊接接头的伤损进行重点记录,对取得的试验数据进行统计、分析、归纳和总结。5.2.2　观测结果

1)钢轨接触光带变化

钢轨铺设上道时,接触光带较窄,并偏向轨距24中　国　铁　道　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　　第31卷

图8　通过总重5亿t时曲线圆缓处上股U77MnCr钢轨廓

面

5)钢轨重伤情况

自2007年5月钢轨铺设使用至2008年11月,钢轨通过总重已达5亿t。在铺设PG4和U77MnCr各10km的钢轨中,共发生重伤36处,PG4和U77MnCr钢轨重伤各18处,钢轨重伤率为1.8处·km-1。2005年铺设的U75V钢轨,通过总重5.5亿t时,重伤率为3.36处·km-1,相比之下,PG4和U77MnCr钢轨的重伤率明显下降。

　　从钢轨重伤情况来看,PG4钢轨母材的累计重伤率为0.4处·km

-1

,U77MnCr母材钢轨的累

计重伤率为1.2处·km-1,PG4钢轨母材的累计重伤率明显低于U77MnCr;而U77MnCr钢轨焊

图6　通过总重4亿t时PG4钢轨轨面伤损表11　PG4与U77MnCr钢轨磨耗对比

(通过总重5亿t)

直线(热轧

钢轨)垂磨左股

PG4　　U77MnCr

1.763.49

右股1.762.89

曲线(热处理

钢轨)圆缓处侧磨　上股

4.949.18

接接头的累计重伤率为0.6处·km

-1

,PG4钢轨

焊接接头的累计重伤率为1.4处·km-1,U77MnCr钢轨焊接接头的累计重伤率明显低于

mm

曲线(热处理

钢轨)缓圆处侧磨　上股

3.985.18

PG4钢轨,其原因有待于作进一步跟踪研究。

6)钢轨打磨

铺设PG4和U77MnCr钢轨后,在完成首次预打磨并重点打磨轨距角后,每年应再进行1次打磨(通过总重约3～4亿t时),重点应打磨轨距角,这样可有效抑制轨面剥离掉块的产生和发展。在铺设U75V钢轨的地段则需在通过总重6000万t时打磨1次,才能起到有效抑制轨面剥离产生和发展的作用。

轨种

　　典型廓面测量图如图7和图8所示。

6　结　论

(1)合金元素Cr的加入,提高了轨钢的强度,同时推迟了珠光体的转变时间,使钢轨易于进行热处理,节省能源,降低成本。

图7　通过总重5亿t时曲线圆缓处上股PG4钢轨廓面

(2)轨钢纯净度提高,减少了钢轨母材的疲劳伤损率,延长了钢轨的使用寿命。第4期　　　　　　　　　　　　　　　　　　重载铁路高强钢轨的试验研究25

(3)钢轨强度提高,增加了曲线钢轨的耐磨性能和耐伤损能力。(4)重载铁路曲线下股应铺设热处理钢轨。

(5)铺设PG4和U77MnCr钢轨的线路,打磨时间可延长至通过总重4亿t,而铺设U75V钢

参

考

轨的地段则需在通过总重6000万t时打磨1次,才能起到有效抑制轨面剥离产生和发展作用。

(6)新钢轨的综合使用性能良好,适合在重载铁路上使用。

文献

　[1]　周清跃,习年生,张银花,等.提高大秦重载铁路钢轨使用寿命的思考[C]//大秦线开行2万吨重载列车综合

技术研讨会论文集.北京:中国铁道学会,2004:45-152.

(ZHOUQingyue,XINiansheng,ZHANGYinhua,etal.ConsiderofImprovingRailsServiceLifeofDaqinHeavyHaulRailway[C]//TechnologyWorkshopThesisCollectionoftheIntegrativeTechnologyofRunning20000TonTraininDaqinRailway.Beijing:ChinaRailwaySociety,2004:45-152.inChinese)

　[2]　张银花,周清跃,陈朝阳,等.1300MPa级在线热处理钢轨使用性能研究[J].中国铁道科学,2008,29

(6):23-29.

(ZHANGYinhua,ZHOUQingyue,CHENZhaoyang,etal.StudyontheServicePerformanceof1300MPaOnlineHeatTreatmentRails[J].ChinaRailwayScience,2008,29(6):23-29.inChinese)

　[3]　张银花,陈朝阳,周清跃,等.重载铁路用75kg·m-1含Cr钢轨使用性能及焊接技术试验研究[R].北京:中

国铁道科学研究院,2008.

(ZHANGYinhua,CHENZhaoyang,ZHOUQingyue,etal.StudyontheServicePerformanceandWeldingTech-niqueof75kg·m-1ChromiumAlloyedRailsinHeavyHaulRailway[R].Beijing:ChinaAcademyofRailwaySci-ences,2008.inChinese)

　[4]　张银花,周清跃,陈朝阳,等.1300MPa级在线热处理钢轨焊接及焊后热处理的研究[J].钢铁研究学报,

2006,18(增刊1):125-130.

(ZHANGYinhua,ZHOUQingyue,CHENZhaoyang,etal.StudyonWeldingandPostWeldHeatTreatmentof1300MPaClassOnlineHeatTreatmentRails[J].JournalofIronandSteelResearch,2006,18(Supplement1):125-130.inChinese)

　[5]　张银花,周清跃,陈朝阳,等.大秦重载铁路高强钢轨的研究和试验[R].北京:中国铁道科学研究院,2007.

(ZHANGYinhua,ZHOUQingyue,CHENZhaoyang,etal.ResearchandExperimentonHighStrengthRailsinDaqinHeavyHaulRailway[R].Beijing:ChinaAcademyofRailwaySciences,2007.inChinese)

　[6]　吴细水,周清跃.钢轨滚动接触疲劳伤损及预防对策[C]//中国铁路用钢技术研讨会专刊.北京:中国铁道学

会,2007:24-32.

(WUXishui,ZHOUQingyue.RailRollingContactFatigueFailuresandthePreventiveMeasures[C]//Technolo-gyCommunionConferenceSpecialIssueofSteelUsedbyChinaRailway.Beijing:ChinaRailwaySociety,2007:24-32.inChinese)

　[7]　习年生,刘丰收,周清跃,等.钢轨滚动接触疲劳缺陷的特征与发展模式[J].理化检验,2005,41(增刊):95-98.

(XINiansheng,LIUFengshou,ZHOUQingyue,etal.RailsRollingContactFatigueDefectsCharacteristicsandModeofDevelopment[J].PhysicalTestingandChemicalAnalysis,2005,41(Supplement):95-98.inChinese)

TestStudyontheHighStrengthRailsofHeavyHaulRailway

ZHANGYinhua,ZHOUQingyue,CHENZhaoyang,LIUFengshou

(MetalsandChemistryResearchInstitute,ChinaAcademyofRailwaySciences,Beijing　100081,China)

Abstract:InordertoprolongtheservicelifeoftherailsofDatong-Qinhuangdaoheavyhaulrailway,the26中　国　铁　道　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　　第31卷

highstrengthrailsadaptableforheavyhaulrailwayweredeveloped.Aseriesofstudywascarriedoutonhighstrengthrails,includingthepropertyanalysis,theheattreatmentandthewelding.Theservicebe-havioroftheselectednewrailswasanalyzed.TheresultsshowthattheadditionofthealloyingelementCrinthenewtypeofsteelcanimprovethestrengthoftherailsteel,postponethetransformationtimeofpearlitemicrostructure.Itisnotonlyeasytoheattreat,butalsotosaveenergyandreducecosts.Impro-vingthestrengthofrails,thewearresistanceandfailureresistanceofthecurverailswillalsobeincreased.Increasingthepurityoftherailsteelcanimprovetheanti-fatigueperformanceandprolongtheservicelifeofrails.Theheattreatmentrailsshouldbelaidonthedowntrackoftheheavyhaulrailwaycurve.ForthetrackslaidwithnewtypeofsteelPG4andU77MnCr,thegrindingtimeoftherailcanbeextendedtothetotalcarryinggrossweightof400millionton.WhileforthetrackslaidwithU75Vrail,therailsshouldbegrindedonetimeafterthetotalcarryinggrossweightreaches60millionton.Inthisway,theoccurrenceandthedevelopmentoftherailsurfacespallingcanbeinhibitedeffectively.Theintegratedserviceper-formanceofthenewrailsisverygood,andverysuitableforapplyingtoheavyhaulrailway.

Keywords:Heavyhaulrailway;Highstrengthrail;Performance;Heattreatment;Welding;Railgrinding

(责任编辑　杨宁清)

(上接第11页)

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利用实时光纤通信技术和实时信号控制技术,将LKJ、DGPS和光电编码器有机结合,创造性地实现了全天候、各工况下列车时钟、速度和里程信息的同步采集、传输和控制,实现了列车高速运行状态下的精确定位。

首次采用千兆高速光纤双环冗余车载数据专用网络技术、分布式数据采集技术、海量数据库技术、工业自动化监控技术、视频流下的高速图像处理技术和多媒体传输控制技术,有效地将分布在整列车上的各专业检测系统有机地集成在一起,实现了高速综合检测列车在高速运行状态下的综合检测、综合显示、综合分析和综合输出的功能。

首次实现了时速250km速度下对轨道几何状态的全项目实时检测、毫米级精度下的长波长轨道几何参数的在线检测,高低不平顺可测波长达到150m,轨向不平顺可测波长达到200m,检测技术达到世界先进水平。

首次实现了时速250km速度下轮轨接触状态的全项目连续测量,检测项目包括三维轮轨作用力、轮轨接触点位置和脱轨系数、以及减载率等安全指标。首次采用非接触式集流装置进行高速数据采集,该装置能将转动中车轮上的信号以非接触的方式传给轴箱上的固定端,能够在极端恶劣的工作环境下提高设备的可靠性和使用寿命。

首次在国内实现了时速250km下对弓网系统状态的全项目实时检测。采用的接触网非接触式检测技术能够对接触网的高度、拉出值、磨耗、车体水平位移、车体垂直位移、两接触线水平距离和垂直距离进行测量;采用的接触网接触式检测技术与国内现有检测系统相比,增加了弓网接触压力、车顶加速度、拉出值、网压和网流等检测功能。检测技术达到世界先进水平。

通信检测系统中的多制式车站台自动控发装置能够大大提高450MHz场强测试的自动化水平和测试工作的效率,是目前唯一可适应六大铁路干线所有类型车站台自动控发功能的测试系统。研发的地面辅助测试服务器可以使0号高速综合检测列车在跨越不同铁路局管辖范围时实现连续测试和跨区域的通信传输测试,为将来GSM-R网络优化的数据综合分析提供了便利的条件。

在信号检测系统中首创的钢轨牵引回流检测技术,实现了在列车运行过程中对钢轨牵引回流的动态检测。在应答器动态检测方面,首创了欧标应答器报文译码技术,可以实现对应答器报文、安装位置的检测,还能够在列车高速通过的瞬间实现对应答器发射信号频率、强度、报文有效包数等的检测。

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