铁道工程学论文题目
你是不是在为写铁道工程学论文而烦恼呢，下面我为你分享一下铁道工程学论文题目吧，仅供参考！
1、电气化铁道接触网关节式分相过电压技术重点探析
2、铁道工程建设项目部管理费用的精细化管理之道
3、磁粉探伤技术在铁道车辆零部件检修中的应用
4、铁道车辆焊接结构疲劳强度网格灵敏度与可视化研究
5、浅谈铁道信号联锁设备的故障分析
6、铁道信号施工及配合施工关键环节卡控
7、浅析铁道信号微机监测应用问题及故障处理
8、铁道工程施工存在的问题分析
9、铁道工程中施工存在的问题与对策
10、铁道车辆节能技术的研发
11、浅淡铁道信号设备防雷措施应用的重要性
12、关于铁道结算中心发展对策若干思考
13、一种基于MRPC的电气化铁道电能质量补偿装置
14、电气化铁道牵引网故障测距研究综述
15、电气化铁道接触网常见事故与解决对策研究
16、浅谈铁道信号工程施工中存在的问题及对策
17、铁道信号技术现状与发展展望
18、铁道车辆轴承润滑脂的润滑寿命与维修技术
19、高职电气化铁道技术专业技能抽查标准与题库的研究与开发
20、工学结合的铁道工程技术人才培养研究
21、一种无辅助变压器的电气化铁道磁势平衡型混合补偿系统
22、铁道工务线路养护维修问题与管理措施
23、铁道货车超偏载检测装置停电报警器的开发与应用
24、铁道车辆扭转载荷和扭转刚度设计及试验鉴定标准的分析研究
25、铁道车辆转向架摇动台悬挂系统横向刚度研究
26、铁道车辆电气设备的预防性维修
27、浅谈铁道电气化接触网硬点产生的原因与优化策略
28、电气化铁道区段信号设备电磁兼容性分析
29、浅析铁道信号要点施工管理技术
30、浅析铁道电气化接触网硬点的原因及改进方法
31、微电网研究现状及在铁道电气化中的应用
32、高速铁道工程测量精度和测量模式
33、电气化铁道供电牵引电力变压器研究
34、铁道行业低应变检测规程修改意见探讨
35、铁道客车照明系统新型LED灯管的设计
36、铁道工程施工类中职毕业生基层就业现状分析及对策探究
37、电气化铁道节能技术探讨
38、铁道车辆实训仿真教学系统的开发与应用
39、基于实践教学为重心的铁道机车车辆专业内涵建设
40、电气化铁道接触网防雷研究与改造研究
41、铁道电气化接触网弹性吊索安装张力测试探讨
42、铁道信号工程施工常见问题及对策
43、联锁设备故障在铁道信号检测维修中的重要性
44、铁道信号电源接地及混电的处理
45、一种采用LC耦合的电气化铁道功率调节系统
46、基于ZigBee技术的铁道智能防溜终端设计与研发
47、铁道工程技术专业学生技能训练与创新能力培养途径构想
48、铁道工程技术专业实践教学体系构建
49、探究铁道工程施工中的技术问题及解决办法
50、电气化铁道专业配电线路课程一体化教学改革
51、基于岗位需求的铁道交通运营管理专业模块化课程体系建设
52、电气化铁道供电系统对通信电缆线路的影响
53、基于以岗导学的电气化铁道技术专业课程体系构建的思路探讨
54、铁道货车JC型双作用弹性旁承疲劳性能的研究
55、一种新的铁道车辆滚振试验台曲线通过试验方法
56、铁道车辆减振器漏油故障与内部特性分析
57、模糊综合评判在铁道技术监督系统中存在的问题
58、铁道牵引网中AT供电方式的应用解析
59、提高铁道运输类高职院校学生技能水平的研究
60、铁道车辆辅助安装座随机振动疲劳评估
61、铁道信号电源接地和混电的分析及处理
62、铁道资金结算中心在铁路发展中的作用探析
63、谈谈如何加强铁道结算中心的稽核监督
64、铁道结算中心的资金风险控制策略研究
65、高密度电法和地质雷达在岩溶地区铁道路基探测中的应用
66、铁道车辆转向架重型转盘设计
67、基于ADAMS的铁道车辆脱轨后动态行为研究
68、铁道车辆轮轨滚动接触疲劳裂纹研究综述
69、铁道客车乘客模型仿真与舒适度分析
70、地下铁道外部电源供电方式的分析比较
71、铁道机车车辆人才需求分析
72、铁道信号仿真模拟演练培训系统
73、铁道工程施工建设中存在的问题及对策分析
74、计算机网站技术在铁道网络的应用探讨
75、高速铁道车辆用齿轮装置的'技术动向
76、探讨地下铁道工程防水技术
77、论铁道工程建设的风险与安全管理
78、试析铁道交通改扩建工程档案管理
79、铁道空调客车电气安全的防范对策
80、铁道信号联锁设备的故障诊断研究
81、受横风作用的铁道车辆动态性能分析模型及其验证
82、铁道车辆低速通过曲线时的钢轨打磨与爬轨关系的研究
83、高速铁道车辆用牵引电动机的最新技术动向
84、高职铁道通信专业人才培养流程图设计
85、铁道车辆转向架构架可拓变型设计方法研究
86、铁道动车运行平稳性分析
87、信息化教学在铁道机车车辆专业中的应用
88、浅谈铁道工务线路的维修与养护
89、浅谈铁道信号系统安全发展
90、材料对铁道车辆车轮踏面接触疲劳的影响
91、铁道车辆侧墙板块的焊接技术
92、交流电气化铁道的负序电流对电力系统的影响及整改措施
93、铁道车辆布线检测技术研究
94、铁道车辆制动机自然制动故障及解决思路研究
95、一种铁道接触网故障行波提取及定位方法
96、一种新型电气化铁道电能质量综合补偿
97、校企合作构建铁道工程技术专业高技能人才培养模式
98、探究电气化铁道供电系统新技术的发展
99、电气化铁道供电牵引网故障测距综述
100、中职铁道信号专业学生评价体系建设浅探
101、电气化铁道线路改道中的接触网施工
102、铁道电气化接触网硬点产生的原因及改进措施
103、铁道线路大中修质量成本管理
104、改进基层铁道信号计量工作探讨
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗
摘要:阐述了铁道机车车辆轮轨摩擦磨损的现状;研究了内燃机车车轮、闸瓦和钢轨的消耗数
量及相应的维修费用;指出了采用适当的新技术之后,在节能降耗方面会产生显著的经济效益。
关键词:车轮;轮缘;钢轨;摩擦磨损;铁道机车车辆;节能;降耗
众所周知,铁路运输是基于轮轨相互作用产生
的黏着牵引力和黏着制动力以实现列车运行的,轮
轨间因摩擦磨损在铁路运输中消耗的能量和能源
很多,耗资也很大。
随着铁路运输向高速、重载发展,因摩擦磨损
所致的事故风险也在增加。轮轨接触面形成的各
种损伤,不但缩短了轮轨的使用寿命,在严重磨损
后还会导致轮对和钢轨失效,危及行车安全。在这
方面,即使在高速铁路成功应用的国家,也曾付出
过惨重代价。例如:1998年,由于轮轴的疲劳断裂
而导致德国ICE高速列车脱轨,造成101人死亡,
84人重伤,直接经济损失约2亿马克。
与此同时,合理利用资源,实行节能降耗,是我
国的一项基本战略决策。为了节约能源,降低铁路
运输成本和机车车辆的制造与修理费用,对机车车
辆轮轨的摩擦磨损状况,需引起高度的重视。应当
采取相应的技术措施,努力将这种磨损造成的损失
降低到最小程度,以达到降耗增效的目的。
1 铁路钢轨的磨耗
据铁路工务部门统计,我国铁路有20%~30%
的路段钢轨磨损率大于国外严重磨损率指标,有
60%的曲线段钢轨因波磨造成严重损伤。摩擦磨
损带来的损失很大。
1.1 钢轨损伤的形态
铁路轮轨作用关系复杂,钢轨磨耗损伤的形态
主要有钢轨的压溃、侧磨、波磨、剥离等,这些占钢
轨总损伤量的80%以上。随着铁路机车车辆的重
载与高速化,轮轨间的摩擦磨损也日趋严重,如钢
轨的压溃与波磨迅速增长,且发生较为普遍(参见
图1)。
1.2 钢轨的年消耗量
据资料记载:“十五”期间,我国铁路钢轨用材
每年基本维持在110万t左右,除新线建设之外,其
中用于既有线路大修和维修消耗的钢材约为70~
80万t/年。
据铁道部安检司调查,2003年因钢轨损伤而更
换所需的材料及人工费用约为50亿元。其中,因
钢轨压溃、侧磨、波磨等导致的损伤,占钢轨总损伤
量的80%以上,即40亿元左右。
2 机车车辆车轮的磨损
车轮是铁路机车车辆的重要走行部件。在列
车运行中,车轮滚动会使车轮踏面和轮缘发生磨
耗,而车轮在钢轨上滑动也会造成踏面损伤。
2.1 车轮损伤的形态
据失效分析统计,铁道机车车辆车轮损伤的主
要类型有轮缘磨耗、轮辋疲劳裂纹、热损伤、车轮踏
面剥离和崩裂等(参见表1和图2)。因磨耗造成车
轮部件失效的主要原因是轮轨接触应力集中、制动
热应力疲劳、累积塑性流动变形、夹杂物应力集中、
内部缺陷应力集中等。
2.2 车轮的消耗
目前,我国铁路机车、客车和货车约有500万
个车轮在运营中。这里所讲的车轮消耗,主要是指
磨损后车轮的维修和更换
以2006年为例,全路的机车、客车和货车就消
耗新轮63·1万只,平均以0·5万元/只计算,所需费
用约为31·55亿元。
在为完成中国工程院下达的“摩擦磨损与工程
应用咨询项目”时,笔者曾于2006年11月赴北京
铁路局丰台机务段进行过“铁路机车车辆关键零部
件摩擦磨损”的现场调研。从丰台机务段调查了解
到:以DF4型机车为例,由于车轮维修或全部更换,
该段平均每台机车每年所需人工费和材料费分别
为3·3万元和42·4万元,这尚不包括因修理或更换
时机车的停运损失。有关该段DF4型机车的旋轮
与换轮费用参见表2和表3;若按2005年全路机车
保有量17 500台推算,仅机车车轮的维修费用就近
5·8亿元。
2.3 制动闸瓦的消耗
在机车车辆制动系统的摩擦制动中,主要有踏
面闸瓦制动和盘形制动。我国目前除新造的提速
客车和厂修改造的25型客车采用盘形制动外,其
他的机车车辆都是采用踏面制动,这对车轮的磨耗
是比较严重的。铸铁闸瓦相比合成闸瓦,可以获得
较高的黏着系数且摩擦系数稳定,但是磨耗快,成
本较高。以丰台机务段DF4、DF4D型机车为例,在1
个大修期内,每台DF4型机车需更换闸瓦8次,
DF4D型机车需更换闸瓦10次。因此,每台机车的
换瓦费用分别为1·2万元和1·5万元。按该段现
有DF4型机车35台和DF4D型机车23台计算,这些
机车在1个大修期内换瓦的总费用为76·5万
3 降低轮轨磨耗的技术措施
我国《铁路节能技术政策》第11·1条指出:“应
注意抗磨减阻材料的推广使用。在全世界生产的
能量中,约有30%~40%的能量是消耗在与摩擦有
关的场合;我国与摩擦有关的能源消耗约占1/3 ~
1/2。任何减轻摩擦、降低磨损的措施,都会直接或
间接地节约能源。”
针对目前机车车辆轮轨摩擦磨损严重、修理费
用高的现象,如果进一步推广应用淬火钢轨、轨面
打磨、磨耗型车轮、径向转向架和安装轮轨润滑装
置等现有的成熟技术,不但可以明显改善轮轨摩擦
磨损的现状,而且可以节约能源和原材料,大大降
低消耗,取得显著的经济效益。
3.1 采用淬火钢轨与维护
钢轨波磨问题是轮轨相互作用过程中极其复
杂的系统问题,根据不同的线路或区段,合理地选
择钢轨,有助于预防钢轨的波磨。例如:淬火钢轨
就很少发生波磨,因为它有较高的强度和硬度。因
此,建议在轨道波磨区段采用屈服强度较高的钢
轨。此外,轨面打磨也是主要防护手段,轨面打磨
可减小车体的振动和车轮对钢轨冲击力所造成的
磨损。实践表明,它可延长波磨轨寿命50%以上。
从调查得知,若采用淬火钢轨、侧面涂油和适时的
钢轨打磨等技术,仅钢轨材料一项每年就可节约费
用20亿元左右,因减磨而节约的能耗费用也是很
大的。
3.2 采用磨耗型车轮踏面
车轮磨损失效的形式主要有踏面磨耗到限和
轮缘磨耗到限。铁道部对机车车辆车轮踏面的使
用与维修都有相应的标准,如《DF4型内燃机车段
修规程》第3·11·6·8条中规定:踏面磨耗深度不大
于7 mm;而采用轮缘高度为25 mm的磨耗型踏面
时,踏面磨耗深度不大于10 mm。磨耗达到或超过
这些标准,就会危及行车安全。
早期的车轮踏面为锥型踏面。锥型踏面在使
用初期磨损很快,当磨损到一定程度后,磨损速率
开始减缓,踏面形状趋于稳定。通过长期观察和试
验发现,如果在车轮踏面设计时就采用磨耗型的车
轮踏面廓形,可有效地减轻轮轨接触应力,迅速降
低轮轨磨耗,有效延长轮轨使用寿命。
四方车辆研究所在对北京、广州、济南等铁路
局的机车车轮外形轮廓实测的基础上,设计了小半
径曲线区段使用的JM磨耗型车轮踏面。长期的运
用结果表明,应用该外形设计后,与原锥型踏面车
轮相比,轮缘减磨可达30%~70%.一些铁路局根据各自所管辖线路的特点,也分
别研制了多种形式的车轮踏面。如上海铁路局研
发的ST系列磨耗型踏面,就取得了很好的减磨效
果(参见表5)。
表5 上海铁路局DF11型0072号机车车轮磨耗数据对比
由表5可知,采用ST-2型踏面后,机车每万公
里的轮缘磨耗率从0·304 mm降至0·190 mm,降低
了38%,车轮踏面剥离的故障也明显减少。
据有关资料分析:机车车辆若采用磨耗型车轮
踏面,每台机车每年可节约费用1·5万元。
3.3 采用径向转向架
传统的机车转向架,因传递牵引力和保证直线
上走行性能的需要,各轴基本上是被约束成相互平
行的。在通过曲线时,这种刚性定位的轮对与钢轨
之间会形成明显的冲角,从而使轮、轨都产生严重
的磨耗。曲线半径越小,磨耗越严重。为降低轮、
轨的磨耗,近年来国内外开展了机车径向转向架研
究,并取得了很好的效果。两种不同转向架通过曲
线时的运行示意图见图3。
再举几个例子,以说明装用径向转向架后轮缘
的磨耗情况。
戚墅堰机车有限公司生产的首台装用径向转
向架的DF8B型7001号机车,在上海铁路局进行的
线路运用考核结果表明:与同轴重、装有传统转向
架且带轮轨润滑装置的DF8B型机车相比,前者的轮
缘磨耗仅为16%。【下转第8页】
【上接第4页】
资阳机车有限公司对径向转向架机车与传统
转向架机车在曲线上的冲角也进行了对比测试。
测试结果表明:仅就径向转向架冲角减少的程度而
言,轮缘磨耗至少降低了45%。
大连机车车辆有限公司生产的DF4D型径向转
向架机车,在柳州至怀化区段的客、货运牵引数据
表明,与装用传统转向架相比,机车车轮的轮缘磨
耗下降了74%。
据有关资料分析:若采用径向转向架技术,每
台机车每年可节约费用5·8万元。
3.4 安装轮轨润滑装置
润滑对减磨起着十分重要的作用。我国《铁路
节能技术政策》第3·6条强调指出:“内燃机车和电
力机车要加装新型轮轨自动润滑装置,减少磨耗和
阻力,降低机车能耗。”
以丰台机务段为例,安装轮轨自动润滑装置取
得了较好的效果。该段有118台机车在安装了铁
道科学研究院研制的华宝2号轮轨润滑装置后,使
每台机车的旋轮公里数由10万km延长至18万
km,车轮寿命由30万km延长至80万km。
除机车因车轮寿命延长产生的巨大社会效益
和经济效益之外,每台机车每年可节省旋轮(或换
轮)费用1万元。丰台机务段的118台机车,每年
可直接节省旋轮(或换轮)费用118万元。按全路
17 500台机车推算,每年可直接节省旋轮(或换轮)
费用1·75亿元。其投入产出比为1∶20。事实说
明:通过安装轮轨自动润滑装置,对轮轨进行润滑
后,不但可以减缓轮缘的磨耗,而且经济效益十分
可观。
4 结语
综上所述,在铁路运输中,机车车辆轮轨的摩
擦磨损已成为相当严重的问题。大量的钢轨与车
轮磨损,不但增加了材料的消耗,提高了修理成本
而且降低了运输的效率,增加了能源的消耗。为此
提出以下建议。
(1)从设计、制造到运输、修理,所有与此相关
的人员,对机车车辆轮轨的摩擦磨损状况,都应当
高度重视,并采取相应的对策。
(2)对目前已被证实具有良好减磨效果的措
施,应进一步加大推广应用力度。例如:对钢轨进
行适当的热处理和打磨,开发新型闸瓦,扩大磨耗
型踏面车轮、径向转向架和轮轨润滑装置的装车应
用等。
(3)在今后的技术引进或产品自主创新的研
发中,应更加重视对产品的摩擦副及磨损件标准的
研究。与此同时,应寻求和开发更适应轮轨摩擦副
的新材料、新技术、新工艺,以延长关键摩擦磨损件
的使用寿命,进而达到节能、降耗和增效的目的。
