高铁轨道 材料与社会第十三组 机械 软件 材料 组员 高铁 周觉 机动学院 胡洋 材料学院 哲学 文学 李思瑶 人文学院 媒体 戴光珂 媒设学院 胡轶文 软件学院
高铁轨道 材料与社会第十三组 组员： 周觉 机动学院 胡洋 材料学院 李思瑶 人文学院 戴光珂 媒设学院 胡轶文 软件学院 高铁 机械 材料 文学 媒体 哲学 软件
高铁轨道的力学探究 周觉
高铁轨道的力学探究 周觉
问题1：钢轨是怎样分类的？ 钢轨的种类及强度以kg/m表示。每米越重的钢轨所能承受的重量亦 越大。中国主要线路使用的是60kg/m或75kg/m的钢轨。 问题2：为什么钢轨的截面是工字型？ (1)为了可以经得起载重相当大的车辆施加的压力，钢轨的顶面必须有 定的宽度及厚度； (2)为了提高钢轨的稳定性，钢轨的底面 也必须有一定宽度； (3)了适应带有轮缘的车轮，钢轨也要有 相当的高度； (4)从材料力学的观点看，这种钢轨与梯 形钢轨强度相同，节省了材料
问题1：钢轨是怎样分类的？ 钢轨的种类及强度以kg/m表示。每米越重的钢轨所能承受的重量亦 越大。中国主要线路使用的是60kg/m 或75kg/m的钢轨。 问题2：为什么钢轨的截面是工字型？ （1）为了可以经得起载重相当大的车辆施加的压力，钢轨的顶面必须有 一定的宽度及厚度； （2）为了提高钢轨的稳定性，钢轨的底面 也必须有一定宽度； （3）了适应带有轮缘的车轮，钢轨也要有 相当的高度； （4）从材料力学的观点看，这种钢轨与梯 形钢轨强度相同，节省了材料
干里高铁轨道”一线”成坐车再无咔嗒声 以全长1318公里京沪高铁为例： 普通铁轨每段25米，而京沪高铁高铁轨道是每段500米，重达30 吨，实行无缝焊接，确保了列车行驶的平稳性。列车在飞速前行的同 时，乘客再也听不到令人讨厌的“咔嗒”声了。 与高铁列车直接接触的钢轨并不是一次性生产出来的，而是由5 根长100米的钢轨经过精密加工焊接而成的。另外，钢轨铺设后，技 术人员还会将500米超长钢轨之间进行二次焊接，尽可能地让全线钢 轨都保持在同一个水平面上，平整度就要比传统钢轨好很多
千里高铁轨道"一线"成 坐车再无咔嗒声 以全长1318公里京沪高铁为例： 普通铁轨每段25米，而京沪高铁高铁轨道是每段500米，重达30 吨，实行无缝焊接，确保了列车行驶的平稳性。列车在飞速前行的同 时，乘客再也听不到令人讨厌的“咔嗒”声了。 与高铁列车直接接触的钢轨并不是一次性生产出来的，而是由5 根长100米的钢轨经过精密加工焊接而成的。另外，钢轨铺设后，技 术人员还会将500米超长钢轨之间进行二次焊接，尽可能地让全线钢 轨都保持在同一个水平面上，平整度就要比传统钢轨好很多
铁轨中的热胀冷缩 铁轨之间留有缝隙，是为了在热胀冷缩时，铁轨有伸缩的空间 有一个说法，从南京到北京，有十公里没有铁轨，这十公里便是铁 轨之间的缝隙累加起来的距离。 钢轨伸缩量的计算公式为： △L=ax|x△t 式中 钢的线膨胀系数，约为1.18×10-5/°℃： 铁轨长度；△t—轨温变化幅度 利用这个公式我们可以算出，每一公里长的 轨道，如果轨温变化幅度有40℃的话，钢轨 的伸缩量便有将近0.5米了。这个变化并非可 以忽略的，铁轨之间留有缝隙是很有必要的
铁轨中的热胀冷缩 铁轨之间留有缝隙，是为了在热胀冷缩时，铁轨有伸缩的空间 。有一个说法，从南京到北京，有十公里没有铁轨，这十公里便是铁 轨之间的缝隙累加起来的距离。 钢轨伸缩量的计算公式为： ΔL=α×l×Δt 式中 α——钢的线膨胀系数，约为1.18×10-5 /℃; l——铁轨长度； Δt——轨温变化幅度 利用这个公式我们可以算出，每一公里长的 轨道，如果轨温变化幅度有40 ℃的话，钢轨 的伸缩量便有将近0.5米了。这个变化并非可 以忽略的，铁轨之间留有缝隙是很有必要的
无缝轨道怎样解决热张冷缩？ 对于高铁，为了满足高速、平稳的要求，其轨道采 用的是无缝钢轨，如不解决热张冷缩的问题，可能会引起 轨道变形，进而引起严重的铁路事故。 目前解决的方法主要有以下几种 (1)因为铝是容易拉伸和压缩的金属，因此可以可以在接缝焊接中采用铝。 这样，无论是热涨还是冷缩产生的应力，均是由铝来承受。 （2）采用一种新型的温度力传递机构—一 抗剪式胶结结构。这种结构采用 固体无溶剂热固化胶黏剂将道岔长心轨、间隔铁、翼轨胶结成一体，利用胶 黏剂的抗剪强度，实现一个区间的无缝线路温度力经过道岔向另一区间正常 传递。就像太极拳借力打力，将热胀冷缩产生的温度力传到旁边的轨道上， 不积聚在无缝钢轨上。这是由我国自主研发的一种技术
无缝轨道怎样解决热胀冷缩？ 对于高铁，为了满足高速、平稳的要求，其轨道采 用的是无缝钢轨，如不解决热胀冷缩的问题，可能会引起 轨道变形，进而引起严重的铁路事故。 目前解决的方法主要有以下几种： （1）因为铝是容易拉伸和压缩的金属，因此可以可以在接缝焊接中采用铝。 这样，无论是热涨还是冷缩产生的应力，均是由铝来承受。 （2）采用一种新型的温度力传递机构——抗剪式胶结结构。这种结构采用 固体无溶剂热固化胶黏剂将道岔长心轨、间隔铁、翼轨胶结成一体，利用胶 黏剂的抗剪强度，实现一个区间的无缝线路温度力经过道岔向另一区间正常 传递。就像太极拳借力打力，将热胀冷缩产生的温度力传到旁边的轨道上， 不积聚在无缝钢轨上。这是由我国自主研发的一种技术
(3)一般无缝线路都是弯的，靠侧 移来消化胀缩。 (4)将钢轨的两端用扣件和防爬设 备紧紧地锁住，其他部分也是采 用强度大的中间连接零件和防爬 设备使之紧扣在钢筋混凝土轨枕 之上，这样钢轨就无法向两侧伸 长了，只好把这种内力（温度力 )均匀地作用在钢轨内部的全长 上。在轨温升高时，轨内产生压 应力；在轨温降低时，轨内产生 拉应力。 为减小钢轨的这种温度力 要在钢轨处于合适的温度时锁定 线路。一般采用当地最高轨温与 最低轨温平均稍高点时的轨温来 1一弹条；2一预埋件：3一绝缘轨距块；4一橡胶垫板 锁定
（3）一般无缝线路都是弯的，靠侧 移来消化胀缩。 （4）将钢轨的两端用扣件和防爬设 备紧紧地锁住，其他部分也是采 用强度大的中间连接零件和防爬 设备使之紧扣在钢筋混凝土轨枕 之上，这样钢轨就无法向两侧伸 长了，只好把这种内力（温度力 ）均匀地作用在钢轨内部的全长 上。在轨温升高时，轨内产生压 应力；在轨温降低时，轨内产生 拉应力。 为减小钢轨的这种温度力， 要在钢轨处于合适的温度时锁定 线路。一般采用当地最高轨温与 最低轨温平均稍高点时的轨温来 锁定
高铁轨道的材料 胡洋
高铁轨道的材料 胡洋
高铁的轨道有何特点？ 高速 高平顺性 高铁 平稳 轨道 高稳定性 可靠 高可靠性 目前我国高速铁路所采用的钢 轨材料多为PD3(高碳微钒钢) 和U71Mn（高碳微锰钢)两种 与普通钢轨相同。 PD3的强度和耐磨损性能优于 U71Mn,但后者的抗疲劳性能 较优越。 重轨(60或75kg/m),含碳量0.71%，钢轨含锰
高铁的轨道有何特点？ 目前我国高速铁路所采用的钢 轨材料多为PD3（高碳微钒钢） 和U71Mn（高碳微锰钢）两种， 与普通钢轨相同。 PD3的强度和耐磨损性能优于 U71Mn，但后者的抗疲劳性能 较优越。 高铁 高速 平稳 可靠 轨道 高平顺性 高稳定性 高可靠性 重轨（60或75kg/m)，含碳量0.71%，钢轨含锰
高铁钢轨的“三精”生产工艺 与普通铁轨相比，高铁钢轨对轨道的纯净度和平直度有更高要求。 精炼 包括生铁脱硫预处理、氧气顶吹转炉冶 炼、炉外精炼(LF)、真空脱气(VD或RH) 和大方坯连铸等 三精 精轧 包括步进式加热炉加热、多道次高压水 除鳞、万能轧机轧制和钢轨热预弯等 精整 包括平立复合矫直、四面液压补矫、联 合锯钻机床定尺和钻孔等 经过这样的工艺之后，钢轨内部和外观质量得到大幅度提高 得以满足高速铁路要求
高铁钢轨的“三精”生产工艺 与普通铁轨相比，高铁钢轨对轨道的纯净度和平直度有更高要求。 三精 精炼 精轧 精整 包括生铁脱硫预处理、氧气顶吹转炉冶 炼、炉外精炼(LF )、真空脱气(VD或RH) 和大方坯连铸等 包括步进式加热炉加热、多道次高压水 除鳞、万能轧机轧制和钢轨热预弯等 包括平立复合矫直、四面液压补矫、联 合锯钻机床定尺和钻孔等 经过这样的工艺之后，钢轨内部和外观质量得到大幅度提高， 得以满足高速铁路要求