钢轨允许磨耗限度

中华人民共和国铁道部部标准TB 2097-89钢轨允许磨耗限度1 主题内容与适用范围 本标准规定了钢轨的垂直磨耗、侧面磨耗及波形磨耗的允许限度。 本标准适用于38、43、50及60kg/m国产与非国产钢轨。2 总则2.1 钢轨磨耗超限是钢轨伤损的一种类型。钢轨磨耗量由总磨耗、垂直磨耗与侧面磨耗表征。总磨耗表示由于磨耗而使钢轨头部断面积减少的程度。总磨耗=垂直磨耗 侧面磨耗。2.2 本标准是划分因磨耗而造成的钢轨轻、重伤的依据。磨耗达到重伤限度的钢轨应立即更换，不得再使用于本等级线路上；磨耗轻伤钢轨应注意观察其磨耗的发展趋势及其他类型伤损的相伴发生。 钢轨产生波形磨耗时应及时打磨，波形磨耗钢轨达到允许限值时应立即更换。2.3 根据下列原则制定钢轨允许磨耗限度；2.3.1 钢轨磨耗达到允许限度时尚能保证钢轨具有足够的强度与抗弯性能。2.3.2 钢轨达到允许磨耗限度时机车车辆轮缘在最不利情况下不致接触到接头夹板。2.3.3 波磨钢轨的波谷深度达到允许限度时不致引起轨道部件的损伤及养护工作量的急剧增加。3 钢轨允许磨耗限度3.1 各类钢轨磨耗量达到表1所列数值之一者即为轻伤钢轨。中华人民共和国铁道部1989-09-01批准 1990-05-01实施1TB 2097-89表1 轻伤钢轨允许磨耗限度 mm钢轨类型总磨耗垂直磨耗侧面磨耗kg/m正线到发线其他站线正线到发线其他站线正线到发线其他站线601416910141650121489121443101278101238910789113.2 各类钢轨磨耗量达到表2所列数值之一者即为重伤钢轨。表2 重伤钢轨允许磨耗限度 mm钢轨类型总磨耗垂直磨耗侧面磨耗kg/m正线到发线其他站线正线到发线其他站线正线到发线其他上线601618111220225014161011182043121491016183810128914163.3 波形磨耗分为波纹磨耗与波浪磨耗两种。根据波形磨耗的类型，波谷深度的允许限度值见表3。表3 波形磨耗波谷深度允许限度 mm钢 轨 类 型波 纹 磨 耗波 浪 磨 耗各 类 钢 轨0.31.5 注：波纹磨耗波长为3080mm，波长大于80mm时为波浪磨耗。4 钢轨磨耗的测量4.1 钢轨磨耗量测以标准断面为基准。4.2 垂直磨耗在钢轨垂直中心线处量测。侧面磨耗在钢轨轨顶下14mm处量测，见图1。波形磨耗量测波谷深度。2TB 2097-89图 13TB 2097-89附录A用三次样条插值方法计算磨耗钢轨断面几何参数（补充件）A1 确定磨耗钢轨的几何参数时，先将现场测得的典型磨耗钢轨断面放大100倍，然后在典型磨耗钢轨断面形状基础上确定磨耗量，选取插值点。再用三次样条法得到光滑的插值曲线函数。最后用电子计算机算得磨耗钢轨断面的磨耗面积、断面静距、形心位置及惯性距。A2 三次样条插值函数S（X）的计算 已知钢轨磨耗曲线上一组节点X0，X1Xn 若a=X0X1Xn-1Xn=b，且各个节点上的函数值已知，即yk=f（Xk），式中（K=0，1，n）。并使以三次样条法所拟合的曲线通过这些函数值所代表的样点，则可用三次样条插值函数S（X）作为三次样条曲线的表达式。三次样条插值函数S（X）应满足下列条件： （1）S（X），S（X），S（X）在区间a，b上是连续函数； （2）在每个小区间Xk，Xk1上是一个三次多项式； （3）S（Xk）=Yk。 利用Hermite插值公式。可求出小区间Xk，Xk1上三次样条函数S（X）为： （1）式中：mk=S（Xk） 根据S（X）在点Xk上的二阶导数必须连续的要求，即：S（Xk0）=S（Xk0） 以及边界条件，即可求出各段S（X）的导数mk（K=0，1，n），从而求出各段的三次样条函数S（X）。A3 S（X）用直角坐标函数表示。轨头磨耗曲线的方程为Y=f（X），X=h（y）。在磨耗区域内标准钢轨断面的轨头曲线为Y=e（X），X=g（Y），见图A1。4TB 2097-89图A1 磨耗钢轨断面磨耗面积的计算公式为：（2） 钢轨断面磨耗面积对X、Y轴的一次静矩为：（3）（4） 钢轨断面磨耗面积对X、Y轴的二次静矩为：（5）（6）A4 磨耗钢轨断面几何参数的计算 设被积函数为F（Z）。将积分区间Z1、Zn分为2m等分，积分步长为h，则上述五个积分式可写成统一的积分形式： （7） 从而可求出磨耗钢轨的磨耗面积C，静矩KX、KY，惯性矩IX、IY。已知标准钢轨断面面积A，形心坐标Xc1、Xc1和断面惯性矩IX1、Iy1，则磨耗钢轨断面面积为：B=AC（8）5TB 2097-89 磨耗钢轨断面形心坐标为： Xc=（Xc1AKy）/B Yc=（Yc1AKx）/B 磨耗钢轨断面惯性矩为： （a） 对X、Y轴： I Y=IYC1（Xc1)2AIY I Y=IXC1（Yc1)2AIX （b） 对磨耗后的断面主惯性轴XC、YC： Iyc=Iy（Xc）2B=Iyc1IY（Xc1）2A（Xc）2B（9） Ixc=Ix（Yc）2B=Ixc1Ix（Yc1）2A（Yc）2B（10）A5 磨耗钢轨几何参数的部分计算数据见表A1。6TB 2097-89表A1 磨耗钢轨几何参数钢轨磨耗量 mm磨耗面积 mm2惯性矩IXcm4惯性矩I ycm4形心新位置 mm类型kg/m垂直侧面面积占轨头百分比 %Ix减 少百分比 %Iy减 少百分比 %xy3836789101200000666600000006101214166816181403183854485135797162292923423904304294495686016.514.717.820.723.726.833.110.613.515.818.019.919.820.826.327.8114210651036100198195389511181098108410631057102610199909805.111.514.016.918.520.825.77.18.810.011.312.214.815.417.818.62062011991971941921871951901871841801881871801791.43.84.95.77.28.110.56.79.110.512.013.910.210.713.914.400000001.11.51.82.02.31.51.62.32.51.94.45.46.37.28.210.32.93.64.24.85.35.86.17.47.943367891012140000000000000006910121416181302983554205125717138482553393643494214645025.312.214.517.221.023.429.234.710.413.914.916.117.219.020.61401130812791246121211871118103613731359135813311308127212505.912.214.116.318.620.324.930.67.48.78.810.612.214.616.12542492482452422392342302403362352282252222202.34.24.65.86.97.910.011.57.79.29.612.313.514.615.4000000001.11.31.41.82.02.22.41.84.35.05.96.87.59.511.82.63.23.24.14.85.46.07TB 2097-89续表 A1钢轨磨耗量 mm磨耗面积 mm2惯性矩IXcm4惯性矩I ycm4形心新位置 mm类型kg/m垂直侧面面积占轨头百分比 %Ix减 少百分比 %Iy减 少百分比 %xy6666816182043653657667417.922.023.627.6127312451230119814.516.417.419.52352292272209.611.912.715.41.41.92.12.65.46.46.97.9503678910121400000000333336668800000000691012141618208910121412161820221302983554205125717138482703483784134364745125053203413694234865126016346867485.111.713.916.520.122.428.033.310.613.714.916.217.118.620.122.212.613.414.516.619.120.123.624.927.029.4193018161776173516951654157214901873183518191802178917701751172218351825181217891760173916801663162615945.310.812.814.816.818.822.826.98.19.910.711.512.213.114.015.59.910.411.012.213.614.617.518.420.221.73743683663643623593543493593543533513503483473453593583563523483463463453453440.82.42.93.44.04.86.17.44.86.16.46.97.27.78.08.54.85.05.66.67.78.28.28.58.58.80000000011.31.41.51.61.71.82.00.91.01.11.31.61.61.71.81.71.81.73.94.75.66.47.39.010.83.03.94.24.64.95.35.86.43.74.04.34.85.55.57.17.58.29.08TB 2097-89续表 A1钢轨磨耗量 mm磨耗面积 mm2惯性矩IXcm4惯性矩I ycm4形心新位置 mm类型kg/m垂直侧面面积占轨头百分比 %Ix减 少百分比 %Iy减 少百分比 %xy603678910121416000000000066880000000002691012141618202216182020107288349419483558705828897852092552983464004605125656186476697187473.79.912.014.416.619.224.328.530.92.97.28.810.311.913.815.917.619.521.322.323.124.725.7309229382886282827722712258924852428311930282996297229352898285728232788275527052678265826243.98.710.312.113.815.719.522.824.53.05.96.97.68.89.911.212.213.314.315.916.817.418.45175135105085055024964914855135035004994934894864834794764814814794781.32.12.73.13.64.25.36.37.42.14.04.64.85.96.77.37.88.69.28.28.28.68.80000000000.30.70.91.01.31.51.61.71.92.13.02.82.93.11.33.54.35.15.96.78.510.311.21.02.33.13.34.04.85.15.76.36.98.99.39.710.29TB 2097-89附 录 B钢轨允许磨耗限度安全极限的确定（补充件） 钢轨允许磨耗值的安全限值由下列因素确定：B1 保证车轮顺利地通过钢轨接头 磨耗到限的车轮通过磨耗钢轨接头时，应保证车轮轮缘不碰磨鱼尾板的上缘，故钢轨垂直磨耗限值应不于图B1所示的a值。图A1a=PD（f+C） 式中C车轮踏面允许磨耗值。机车、客车车辆及货车车辆的C值分别为7、8、9mm。B2 各种钢轨算得的a值列于表B1。10TB 2097-89表 B 1 mm钢轨类型kg/m车 轮类 型PDfCamin38机 车客 车货 车74.531.5282525789810943机 车客 车货 车77.531.528252578911131250机 车客 车货 车83.537.028252578911.513.512.560机 车客 车