铁路轨道激光维修车制造技术

本发明专利技术提供一种适用于铁路轨道就地维修的激光维修车，包括牵引及控制车和激光加工车，多辆激光维修车可组成激光维修列车，使用本发明专利技术可以有效、机动、周期性地对轨道就地进行激光维修，缓解和克服目前钢轨、道岔、钢轨接头诸多病害，以适应铁路提速后对轨道维修提出的更高地要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁路轨道车，特别是涉及一种铁路轨道激光维修车。铁路轨道由钢轨、道岔、接头、连接件和轨下基础组成。轨道有三大病害一是钢轨病害，尤其是小曲线病害；二是道岔病害；三是接头病害。这三大病害在铁路全面提速后，仍然存在而且表现的更为突出。钢轨是铁路轨道的重要组成部分，目前我国钢轨铺设总长度达16万公里。为适应国民经济的需要，铁路的速度、载重不断提高。我国铁路年均通过总重已超过3000万吨公里，特别区段已达1.5-2亿吨公里；主要干线客车速度将逐步提高到140-160Km/h，货车速度将达到80-85Km/h。铁道钢轨直接承受列车荷载的反复作用，是适应高速重载、强化轨道结构的关键部件，研究具有优异使用性能的铁道钢轨、新的维修技术和维修车辆，是目前铁路系统急待解决的重大问题。我国铁路主要干线目前使用的钢轨是50型、60型，已超过6万公里，约占全部干线的90％。国产这两种钢轨钢种主要是U71Mn和U74，均为普通碳钢钢轨。在目前的运输条件下，这两种钢轨伤损日益严重，已暴露出承载力不足、使用寿命不长的问题，使重轨的优越性得不到充分发挥。钢轨在使用中出现的伤损主要是轨头侧磨，波磨，剥离和压溃，尤以侧磨伤损最为严重。繁忙线路上小曲线上目前钢轨一年左右就需更换。钢轨伤损的主要原因是在接触应力作用下形成的接触疲劳伤损，主要的伤损形式是金属的塑性变形引起的塑性剥离。为解决钢轨伤损问题，提高钢轨使用寿命，国内外对钢轨的研究向着两个方向；一个途径是热处理强化，日、美、独联体主要走热处理强化的途径，对钢轨进行全长淬火处理；另一个途径是合金化，西欧一些国家主要是采取对钢轨合金强化的方法。共同的目的是提高钢轨材质的强度与耐磨性。我国钢轨在这二个途径上已做了大量的试验。近年来铁道部、冶金部联合试制了PD2钢轨、PD3钢轨和稀土钢轨，并进口日本等12个国家的钢轨80万吨铺设试验。铁道部经过对国内外钢轨大量试验后，大力提倡推广全长淬火钢轨。道岔是铁路轨道的重要组成部分，目前我国铁道线路上铺设有13万组。随着铁路高速的发展，高的运输强度与低的轨道结构强度的矛盾日益突出。道岔作为轨道三大薄弱环节之一，其技术性能，质量成为强化轨道结构，提高列车行车速度及运输安全的关键限制因素。我国解放后生产的道岔50年代主要是“55”型，“57”型。六十年代有“62”型。70年代80年代有“75”型。90年代初，我国使用的“75”型(含“62”型)道岔超过10万组，占全部道岔的80％以上。90年代初又研制了“92”型快速道岔。今后在相当长的时期内，低速铁路(速度小于100km/h)仍将大量使用“75”型，“92”型道岔。90年代中期，为适应铁路提速要求，研制生产了适应速度在160km/h的道岔，称为提速道岔(准高速)。今后还将研制适应200km/h以上速度的道岔(高速)。目前，提速道岔正在各重要铁路干线大量铺设，尖轨是道岔的重要部件，尖轨病害和使用寿命是道岔使用寿命与运营成本的重要限制因素。尖轨的主要伤损部位及使用寿命取决于尖轨轨尖部分的磨损剥离，其伤损部位大部分在横截面10mm以前的尖端部位。轨尖部分在剥离掉块之前，一般先出现比较明显的金属塑性变形，压辗而出现飞边现象。尖轨使用1-3个月就会出现飞边，提速道岔尖轨磨损严重区段使用二个多月就必须更换。目前道岔尖轨是用普通轨或50AT轨和60AT轨加工而成，主要采用U71Mn轨钢。尖轨在生产制造工艺上存在一些问题。由于加工后的尖轨在长度上呈现变截面，这样一般淬火处理的质量就不容易掌握，尖轨横截面10mm之前的部分实际上淬不上火，但按设计要求淬火的尺寸应达到尖轨截面5mm处，而在现场使用中正是这一部分的尖轨最容易发生磨耗剥离。道岔尖轨加工需大型专用机床，尖轨价格尤其提速道岔尖轨价格很贵。为节约成本，一些单位采用传统手工焊的办法，对尖轨磨耗部位进行焊补。因尖轨尖端处宽度仅几毫米，用电焊修补是不成功的。护轨是道岔的重要部件。护轨是固定性辙叉的重要组成部分，设置在辙叉两侧，作用是控制车轮运行方向，防止其在辙叉有害空间冲击或爬上辙叉心轨尖端，是保证行车安全的重要设备。护轨由平直段、两侧缓冲段和两端开口段组成。目前我国道岔护轨类型主要有钢轨间隔铁型、H型和槽型，提速道岔护轨类型为H型。护轨病害和使用寿命是道岔使用寿命与运营成本的重要因素。护轨的主要伤损部位及使用寿命取决于护轨直线段部分的磨损。提速道岔护轨磨损严重区段月磨耗约1mm，使用一年左右就必须更换。目前道岔护轨一般是用普通钢轨加工而成。为延长护轨使用寿命，要求其轨头工作边侧面应进行淬火处理。工业上为提高钢轨表面硬度、耐磨性和抗拉强度，采取钢轨顶端淬火。将轧后的钢轨端部用感应电流加热至大约900℃，并维持几分钟，然后快速冷却至大约550℃-650℃，一般用强制空冷，并在此温度范围保温到奥氏体完全转变成贝氏体为止。提高钢轨端部的冷却速度则减小珠光体片层间距，抗拉强度提高，硬度增强。钢轨感应淬火轨头和轨侧表面处硬度达280-400HV。实际上钢轨、尖轨、护轨并不需要整个轨头进行淬火，仅仅要求其工作边表面进行淬火，这个要求一般的工业淬火是难以做到的。因尖轨、护轨要进行轨头机加工，淬火钢轨加工有困难，用普通钢轨加工后对尖轨尖端、护轨平直段进行淬火亦有困难，事实上目前使用中的部分尖轨尖端、护轨平直段是未经淬火处理的。现场使用中提出的问题要求对尖轨尖端、护轨平直段能进行简便实用的淬火处理并且要有比一般工业淬火有更高的强度和硬度。辙叉是道岔的核心部件，其作用是使车轮在平面上交叉通过钢轨。目前我国辙叉有固定和心轨可动两种，材料分别为高锰钢与中碳钢，其中高锰钢固定式辙叉目前在正线上已普遍使用。高锰钢辙叉在使用中主要问题是裂纹和表面剥落，最短的上线到运行时间3个月，通过总重3000多万吨，一般一年左右就要更换。目前正在普遍推广KD286焊条就地修复技术，一般就地焊修后使用几个月就得更换下道。锰叉问题在铁道工务系统是个很头痛的问题，目前仍无法解决。铁道线路接头也是轨道的薄弱环节。为了消除接头病害，铁道部正在主要干线大力推广轨道无缝线路技术，目前国内最长的无缝线路已达230多公里。无缝线路是用国标25米钢轨在焊轨厂焊接成500米长钢轨，长钢轨拉到施工现场就地焊接成无缝线路。无缝线路目前仍存在严重的接头病害，甚至可以说，有多少个焊接接头，就可能有多少接头病害。因为焊接接头时，高温溶解区与热影响区的退火作用使得这些区域较钢轨的其他部位硬度要低，如果不对焊接接头重新进行热处理，上线运行后，焊接接头区域就会出现磨耗，久之出现低接头，线路状态迅速恶化。这种接头病害比有缝线路接头病害还难以治理。钢轨在焊轨厂焊接接头还有办法处理，在现场焊接的接头热处理目前还有很多问题。激光技术是一项迅速发展的高新技术，激光表面改性技术是激光应用的一个分支，目前已成为材料表面强化的最有效的手段之一。适用于轨道的激光表面改性技术有激光相变硬化，激光熔凝硬化，激光表面合金化，激光表面熔覆等。这些技术可以成为解决上述轨道病害的非常有效的手段，现场需要迫切，经济效益巨大。但要实施上述技术方案，前提是必须研究开发一种适用于铁路轨道就地维修的激光加工车。本专利技术的目的是提供一种适用于铁路轨道就地维修的激光加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路轨道激光维修车，包括牵引及控制车（１）和轨道激光维修车（２），其特征在于：牵引控制车（１）在铁路轨道车的基础上，增设：牵引及控制系统（３），发电及控制系统（４），激光作业总控制台（５）；轨道激光维修车（２）在铁路平板车和铁路客车底盘的基础上，增设：车辆减震系统（６），激光器减震系统（７），激光器系统（８），激光光路及移动数控系统（９），钢轨面清洗系统（１０），钢轨面吸光材料喷涂系统（１１），涂料烘干系统（１２），监视及照明系统（１３）；激光器供气系统（１４），激光器供粉系统（１５），激光器冷却系统（１６），激光器供风系统（１７），激光车车底车厢密封除尘系统（１８）；多辆铁路轨道激光维修车可组合成轨道激光维修列车。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张准胜，吕杰胜，
申请(专利权)人：张准胜，吕杰胜，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]