客专扣件讲稿自主研发情况PPT课件

1、一、研发目标一、研发目标一、 研发目标运营条件： 最高速度350km/h客运专线 最高速度250km/h（兼顾货运）客运专线线路条件： 有砟轨道 无砟轨道轨下混凝土轨枕或轨道板类型： 有挡肩 无挡肩有砟轨道用 无挡肩扣件系统 有挡肩扣件系统无砟轨道用 无挡肩扣件系统 有挡肩扣件系统第1页/共32页二二. 主要研究内容主要研究内容二. 主要研究内容u国内外扣件系统的技术总结 分析研究世界各国扣件系统的成功经验，总结我国扣件系统的发展历程和工程实践，确定我国客运专线扣件系统的技术发展方向。u中国客运专线扣件系统技术条件 研究制订满足中国客运专线建设的扣件系统技术条件，为各扣件系统的研发确定设计依据

2、。u研究确定客运专线扣件系统的弹性指标 研究扣件系统合理弹性指标的评价方法及扣件系统刚度与轨道刚度的合理匹配，确定客运专线扣件系统的弹性指标。u研究确定客专不同运营条件和线路条件扣件系统的结构型式 研究确定分别满足350km/h、250km/h客运专线运营条件，适用于有碴与无砟轨道（含有挡肩与无挡肩混凝土轨枕或轨道板）的各种扣件系统结构型式，同时考虑不同地段扣件系统的通用性、互换性、不同轨下基础结构扣件系统的通用性、互换性。第2页/共32页u扣压件的设计与试验研究 研究确定扣压件结构型式，考虑扣压件与弹性垫层刚度的合理匹配、扣压件材质的比选确定和制造工艺的研究。u减振垫层的设计与试验研究 研究

3、减振垫层实现低刚度的结构技术措施，确定减振垫层的材质，研发高强度长寿命减振垫层材料。u各扣件系统及零部件性能试验研究 依据国际标准对各扣件系统的性能进行试验验证，根据零部件制造验收技术条件对扣件各零部件性能进行试验验证。u编制各扣件系统相关技术条件 编制各扣件系统技术条件，各零部件制造验收技术条件和铺设和养护维修要求。二二. . 主要研究内容主要研究内容第3页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果1. 国内外扣件系统技术总结及我国客运专线扣件结构选型 总结分析了世界各国扣件系统运用情况以及我国铁路扣件系统的发展历程，对各主要类型扣件系统进行了系统的归纳和分析。 提出了我国客运专线扣件系统的

4、结构选型： （1）选用弹条扣压件是我国扣件系统发展主要思路。 （2）对有砟轨道用扣件，应采用弹性不分开式结构，在线路状态良好的地段应采用混凝土轨枕不带挡肩的无螺栓扣件，在其它需要钢轨高低调整的地段采用混凝土轨枕带挡肩的有螺栓扣件。 （3）对无砟轨道用扣件，应以带铁垫板的弹性分开式扣件为基本结构，轨下混凝土基础不设挡肩。还应考虑与既有无砟轨道结构相匹配，对于承轨槽带有混凝土挡肩的无砟轨道结构，应选择有挡肩扣件系统，可选用带铁垫板的弹性不分开式扣件结构。三、 主要研究成果第4页/共32页2. 编制客运专线扣件系统暂行技术条件 根据客运专线对扣件系统的要求而制订，适用于有碴和无砟轨道客专扣件系统。

5、技术条件规定了扣件系统的技术要求、试验方法、验收规则、标识与包装和质量保证。 在多年研究工作的基础上制定 参照最新的欧洲标准 EN 13481铁路应用轨道扣件系统性能要求 EN 13146铁路应用轨道扣件系统试验方法 参考日本和国内的相关标准。 性能指标、试验方法等方面的技术要求与国际接轨。 已于2006年3月由铁道部正式颁布。三、主要研究成果三、主要研究成果第5页/共32页43364aEIDk 3. 研究提出客运专线扣件系统的弹性指标 （1）总结分析了国内外有关轨道刚度和扣件系统弹性指标的相关研究和运营实践。 （2）提出客专扣件系统的弹性指标应在确定合理轨道整体刚度前提下研究确定。 （3）无

6、砟轨道 最高速度350 km/h的客运专线：2030 kN/mm； 最高速度250 km/h的客运专线：3040 kN/mm。 （4）有砟轨道：5070 kN/mm （5）弹性指标的初步试验验证表明在不同条件下钢轨垂向位移实测值与理论计算值较为接近，验证了研究的可靠性。三、主要研究成果三、主要研究成果第6页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果4. 研发适应不同线路条件的客运专线扣件系统 弹条IV型扣件系统无挡肩有砟轨道用 弹条V型扣件系统 有挡肩有砟轨道用 WJ-7型扣件系统 无挡肩无砟轨道用 WJ-7A型最高速度250 km/h WJ-7B型最高速度350 km/h WJ-8型扣件系统

7、 有挡肩无砟轨道用 WJ-8A型最高速度250 km/h WJ-8B型最高速度350 km/h 弹条IV型弹条V型WJ-7型 WJ-8型第7页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果5. 研究提出客运专线弹条用原材料供货技术条件 客专弹条技术要求：高疲劳强度、长寿命 参照国际上主要弹条所用材质，考虑与国际接轨，收集、消化DIN、BS、JIS标准，详细分析既有弹条各项性能指标，经比选后弹条原材料选用60Si2MnA牌号热轧弹簧钢。 对弹簧钢的供货技术条件提出了特殊要求： （1）对尺寸精度（直径和不圆度）和外观提出了更严格的要求； （2）降低化学成分中的P、S含量，并加严了其允许偏差； （3）提

8、高了断面收缩率，提出了冲击韧性的要求； （4）加严了低倍组织的要求； （5）加严了表面脱碳层要求； （6）明确了石墨碳含量的要求； （7）非金属夹杂物要求相应加严； （8）增加了不允许存在轴心聚碳现象的要求； （9）晶粒度由不小于5级提高到不小于7级。第8页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果6. 研发适应客运专线扣件系统的弹性垫层 （1） 通过对世界各国扣件系统弹性垫层分析，结合我国工程实践，制定了客专用各类弹性垫层技术要求，物理性能指标与国际接轨。 （2）利用超弹性有限元法研究设计垫板结构，提高了设计技术水平，与国际同行业设计方法接轨。 （3）通过合理配方选型，利用天然橡胶和丁苯橡胶

9、为主体材料，研制出各种轨下垫板，其各项性能指标满足客专扣件系统橡胶垫板技术规范。采用橡塑共混材料研制的绝缘缓冲垫板能够满足系统绝缘、缓冲和防滑等性能要求。 （4）采用国际先进技术，研究了聚酯弹性体注塑发泡微孔结构，发泡倍率等对产品物理性能及刚度的影响；研究了注塑工艺对产品性能的影响，确定了控制产品稳定生产的工艺参数；研发了热塑性弹性体弹性垫板。第9页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果7. 编制各扣件组装技术条件弹条IV型扣件组装技术条件弹条V型扣件组装技术条件WJ-7型扣件系统技术条件WJ-8型扣件系统技术条件 8. 编制各扣件零部件制造验收技术条件 9. 编制各扣件铺设和养护维修要求

10、 弹条IV型扣件零部件制造验收技术条件弹条V型扣件零部件制造验收技术条件WJ-7型扣件零部件制造验收技术条件 WJ-8型扣件零部件制造验收技术条件 弹条IV型扣件铺设和养护维修要求弹条V型扣件铺设和养护维修要求WJ-7型扣件铺设和养护维修要求 WJ-8型扣件铺设和养护维修要求第10页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果10. 现场试铺各扣件系统 弹条IV型扣件系统现场试铺 京山线安定工区原为英国PANDROL扣件和轨枕 铁科院环行试验基地第11页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果10. 现场试铺各扣件系统 弹条V型扣件系统现场试铺 铁科院环行试验基地第12页/共32页三、主要研究

11、成果三、主要研究成果10. 现场试铺各扣件系统 WJ-7型扣件系统现场试铺 铁科院环行试验基地第13页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果10. 现场试铺各扣件系统 WJ-7型扣件系统现场试铺 上海西站无碴无枕梁第14页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果10. 现场试铺各扣件系统 WJ-8型扣件系统现场试铺 铁科院环行试验基地第15页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果11. 各扣件系统现场动力学测试 弹条V型扣件现场测试弹条IV型扣件现场测试轨距1435mm第16页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果11. 各扣件系统现场动力学测试 WJ-7型扣件系统现场测试WJ-

12、8型扣件系统现场测试第17页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果11. 各扣件系统现场动力学测试 WJ-7型扣件系统测试结果螺栓动态附加力 各类列车通过时锚固螺栓轴向力无显著变化，表明预埋套管不承受明显的交变荷载，从而保证预埋套管的使用寿命，另外锚固螺栓可有效地紧固铁垫板，能良好地保持轨距。铁垫板稳定性 各类列车通过时铁垫板相对轨枕或轨道板基本上不产生相对位移，铁垫板紧固牢靠。扣件横向力 货车通过时扣件承受横向力比客车通过时大；各类列车通过时扣件所承受横向力较小，最大值约为20kN，小于扣件设计荷载。钢轨轨头横移 轨头横移方向指向轨道内侧，这是由于在直线地段横向力小，车轮踏面锥度为1/2

13、0，而轨底坡为1/40，造成轮轨垂直力的作用点偏向轨头内侧所致。客车通过时，轨头横移最大值为0.88mm；货车通过时轨头横移最大值为1.16mm。 第18页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果11.各扣件系统现场动力学测试 WJ-7型扣件系统测试结果扣件刚度测试分析采用静刚度50kN/mm轨下垫板： 钢轨垂移 韶9机车+青藏客车小编组 平均 0.78mm ，最大0.83mm DF11机车+实验车+平车小编组 平均 0.88mm，最大0.91mm 韶9机车+货车小编组 平均 1.03mm，最大1.14mm采用静刚度35 kN/mm轨下垫板： 钢轨垂移 DF11机车+实验车+平车小编组 平均

14、 1.18mm，最大1.44mm CRH2动车组 平均 0.52mm ，最大0.62mm采用静刚度2530kN/mm轨下垫板： 钢轨垂移 DF11机车+实验车+平车小编组 平均 1.64mm，最大1.89mm CRH2动车组 平均 0.68mm，最大0.82mm第19页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果11. 各扣件系统现场动力学测试 WJ-8型扣件系统测试结果螺旋道钉动态附加力 列车通过时道钉未出现上拔力，仅存在松弛力，道钉最大松弛力为3.85 kN，表明预埋套管未承受附加上拔力，所承受交变荷载也较小，从而保证预埋套管具有可靠的使用寿命。钢轨轨头横移 与WJ-7型扣件系统测试结果一样

15、，轨头横移方向指向轨道内侧，列车通过时轨头横移最大值为0.90 mm。扣件刚度分析 230kN轴重机车通过时钢轨最大垂移1.451.66mm，较为均匀，平均最大位移1.56mm，位移偏大，因而在较大轴重列车通过的线路，弹性垫板静刚度（25kN/mm）偏小，如折算为170kN轴重列车通过，位移约为1.15 mm，采用的垫板刚度值较为合适，因此在最高速度350 km/h的客运专线中采用这一弹性指标是合适的。第20页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果12. 开发扣件系列专用安装工具 （1）无螺栓扣件弹条专用手动安装机具（2）无螺栓扣件弹条自动化安装机具第21页/共32页三、主要研究成果三、主

16、要研究成果12. 开发扣件系列专用安装工具（3）弹条紧固自动化安装机具有砟轨道使用无砟轨道使用第22页/共32页三、主要研究成果三、主要研究成果13. 开发钢轨左右位置调整器和高精度轨道状态检测装置 TD-GJ3T型钢轨左右位置调整器 轨道状态测量装置 第23页/共32页四、扣件系统技术性能比较四、扣件系统技术性能比较四. 扣件系统技术性能比较6.1 有砟轨道扣件系统性能比较 6.2 无砟轨道扣件系统性能比较 日本 102型 德国VOSSLOH W14型 法国 NABLA型 英国PANDROL e系列 FASTCLIP中国弹条V型 中国弹条IV型 日本 直结8k型 英国PANDROL SFC

17、德国VOSSLOH 300型 德国 RST型中国WJ-7型 中国WJ-8型第24页/共32页四、扣件系统技术性能比较四、扣件系统技术性能比较1. 有砟轨道扣件系统性能比较扣件类型扣件类型日本日本VosslohVossloh法国法国中国中国PandrolPandrol中国中国102102型型W14W14型型NablaNabla弹条弹条V V型型e e系列系列FASTCLIPFASTCLIP弹条弹条IVIV型型系统分类系统分类弹性不分开式弹性不分开式承受横向力承受横向力由混凝土挡肩承受由混凝土挡肩承受由预埋铁座承受由预埋铁座承受与基础联结与基础联结预埋塑料套管预埋塑料套管预埋铁座预埋铁座扣扣压压件

18、件类型类型弹片弹片弹条弹条弹片弹片弹条弹条弹条弹条弹条弹条弹条弹条扣压力扣压力5 kN5 kN10 kN10 kN11 kN11 kN10 kN10 kN11 kN11 kN10 kN10 kN11 kN弹程弹程12 mm12 mm13 mm13 mm9 mm9 mm12 mm12 mm13 mm13 mm12 mm12 mm13 mm扣压件紧固扣压件紧固有螺栓紧固有螺栓紧固无螺栓紧固无螺栓紧固钢轨高低调整钢轨高低调整不能调整不能调整可调整可调整10mm10mm不能不能调整调整可调整可调整10mm10mm不能调整不能调整轨距调整轨距调整无级调整无级调整10 mm10 mm-8-8+4 mm+4

19、 mm-8-8+4 mm+4 mm弹性垫层弹性垫层轨下单弹性垫层轨下单弹性垫层垫板刚度垫板刚度kN/mmkN/mm60606060707060605050707060应用条件应用条件有挡肩混凝土枕有挡肩混凝土枕无挡肩混凝土枕无挡肩混凝土枕第25页/共32页四、扣件系统技术性能比四、扣件系统技术性能比较较2. 无砟轨道扣件系统性能比较扣件类型扣件类型日本日本直结直结8k8k型型德国德国RSTRSTVosslohVossloh300300型型PandrolPandrolSFCSFC型型中国中国WJ-7WJ-7型型中国中国WJ-8WJ-8型型系统分类系统分类弹性分开式弹性分开式弹性不分开式弹性不分开

20、式弹性分开式弹性分开式弹性不分开弹性不分开式式是否是否带铁垫板带铁垫板带铁垫板带铁垫板下部基础下部基础无挡肩无挡肩有挡肩有挡肩无挡肩无挡肩有挡肩有挡肩承受横向力承受横向力方式方式主要由铁主要由铁垫板下摩垫板下摩擦力克服擦力克服由混凝土挡肩承受由混凝土挡肩承受主要由铁垫板下摩擦力主要由铁垫板下摩擦力克服克服由混凝土挡由混凝土挡肩承受肩承受与基础联结与基础联结预埋套管预埋套管锚入螺栓式锚入螺栓式预埋套管预埋套管扣压件类型扣压件类型及扣压力及扣压力弹片弹片3 kN3 kNSKL3SKL3弹条弹条11kN11kNSKL15SKL15弹条弹条9kN9kNSKL15BSKL15B弹条弹条5 57kN7kN

21、弹条弹条FC150410kNFC150410kNFC13063.5 kNFC13063.5 kNW1W1弹条弹条 9 kN9 kNX2X2弹条弹条 6 kN6 kN扣压件紧固扣压件紧固有螺栓有螺栓无螺栓无螺栓有螺栓有螺栓第26页/共32页四、扣件系统技术性能比四、扣件系统技术性能比较较2. 无砟轨道扣件系统性能比较扣件类型扣件类型日本日本直结直结8k8k型型德国德国RSTRSTVosslohVossloh300300型型PandrolPandrolSFCSFC型型中国中国WJ-7WJ-7型型中国中国WJ-8WJ-8型型纵向阻力纵向阻力3 kN3 kN9 kN9 kN9 kN9 kN桥上桥上5

22、57kN 7kN 9 kN 9 kN 桥上桥上3kN3kN9 kN9 kN桥上桥上4 kN 4 kN 9 kN9 kN桥上桥上4 kN 4 kN 垫层垫层轨下弹性轨下弹性垫层垫层, ,板下板下缓冲垫层缓冲垫层轨下缓冲垫轨下缓冲垫层层, ,板下弹板下弹性垫层性垫层轨下缓冲垫轨下缓冲垫层层, ,板下弹板下弹性垫层性垫层轨下弹性垫轨下弹性垫层层, ,板下缓冲板下缓冲垫层垫层轨下弹性垫轨下弹性垫层层, ,板下缓板下缓冲垫层冲垫层轨下缓冲垫轨下缓冲垫层层, ,板下弹板下弹性垫层性垫层弹性垫层弹性垫层静刚度静刚度6060（3030）kN/mmkN/mm202050 50 kN/mmkN/mm202025 25 kN/mmkN/mm30305050 kN/mm k