
客运专线钢轨成套技术是由中国铁道科学研究院历经10余年主持完成的一项具有原始创新的系统技术,是一项具有重大技术经济价值,总体水平达到国际先进的重大技术成果,内容涉及钢轨及道岔用轨的标准、材质研究、现代化生产、运输、焊接和铺设以及使用维护等内容。
一等奖
项目名称:客运专线钢轨成套技术
主要完成人:康 熊 王 澜 周清跃 熊永钧 张银花
吴细水 郭战伟 张长青 陈朝阳 昌月朝
刘丰收 晏兆晋 詹新伟 董天曾 张平福
徐 权 张序平 吴章忠 马玉坤 熊 芯
主要完成单位:
中国铁道科学研究院
铁道部运输局
西安铁路局
攀枝花钢铁公司
鞍钢股份有限公司产品制造部
内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心
技术创新
项目组历经近10年,制订出了具有国际领先水平的、体现自主创新的客运专线钢轨及道岔用轨系列技术标准,明确了技术改造的方向。他们对比国内外钢轨的性能,找到存在的差距,引领和推动了国内钢轨生产的现代化技术改造。
根据我国客运专线的特点,项目组提出了客运专线钢轨强度级别的选择、钢轨钢种化学成分及性能的优化方案,对客运专线钢轨的性能进行了系统的综合评定,为国产客运专线钢轨的实物质量达到世界先进水平,实现客运专线钢轨的国产化作出了创造性的贡献。
项目组采用普通平车运输百米钢轨技术,填补了国内使用普通平车运输超长钢轨的空白,创造了我国铁路使用普通平车联挂车辆最多和运输货物最长的纪录,成功解决了百米长定尺钢轨的运输问题。
项目组提出的百米钢轨焊接体系和焊接方式得到应用,成功解决百米钢轨的焊接技术。
项目组研制了高速铁路道岔用关键部件———60D40 AT钢轨和60TY轧制特种断面翼轨,有力地推进了高速铁路道岔的国产化,实现了高速铁路道岔的技术创新。
成果水平
项目组制订的客运专线钢轨及道岔用轨系列技术条件具有先进性、前瞻性和可操作性,达到了国际领先水平。
国内生产客运专线钢轨的设备达到国际领先水平,百米定尺钢轨的实物质量达到国际先进水平。
客运专线钢轨的运输和焊接技术达到国际先进水平。
该成果总体达到国际先进水平,部分达到国际领先水平。
社会效益
项目组提出系列钢轨技术条件,引领国内钢铁企业现代化技术改造,促进了我国钢轨生产技术的发展和产品质量的升级换代,推动了科技进步。
实现客运专线钢轨的国产化,可以大量节约资金。未来5年,按建设7000公里客运专线估计,所用钢轨约需180万吨(按每吨节约4000元计),可节约人民币72亿元以上。
完成技术改造后的国内钢铁企业,不仅可为国内客运专线的建设提供质量优良的高性能钢轨,还可以出口创汇。
解决了客运专线百米长定尺钢轨的系统技术,包括钢轨的生产、运输、焊接、铺设和使用,对我国建设世界一流客运专线具有重要的意义。
项目组成功研发出道岔用60D40 AT钢轨和60TY特种断面轧制翼轨,为客运专线道岔的国产化提供了重要部件。
成果应用
按时速350公里设计的京津城际铁路和郑西、武广客运专线所用钢轨均采用本项目制订的《350公里/小时客运专线60公斤/米暂行技术条件》进行生产和采购,目前已定购和供应百米定尺U71Mnk钢轨约6万吨以上。按时速250公里设计的武合、石太、胶济、温福等客运专线所用钢轨均采用《250公里/小时客运专线60公斤/米暂行技术条件》进行生产和采购,目前已定购和供应百米定尺U75V钢轨约10万吨以上。进口法国和奥钢联50米定尺钢轨、秦沈客运专线用钢轨、浙赣线用钢轨等均按本系列技术条件生产和采购,至今国内钢厂已按该技术条件生产40余万吨。时速250公里~350公里客运专线道岔用60D40和60TY钢轨采用本项目制订的暂行技术条件生产和采购近1000吨。客运专线钢轨的质量监督采用了本项目制订的《时速250公里和时速350公里客运专线钢轨检验及验收暂行标准》。至此,客运专线钢轨及道岔用轨系列技术条件全部得到了应用。
项目组提出的钢轨强度等级选择在客运专线建设中得到应用。客运专线用钢轨全部按该项目提出的U71Mnk和U75V化学成分和性能要求生产。
项目组研制的客运专线道岔用60D40和60TY钢轨在时速250公里~350公里客运专线道岔国产化研究中得到应用。其中,国内自主研发的时速250公里客运专线道岔已在胶济、遂渝线上铺设使用,效果良好。
钢轨是轨道交通的主要部件,是保证客运列车安全、平稳、舒适、快捷运输的基础。客运专线钢轨成套技术是一个系统技术,内容涉及钢轨的技术标准、钢轨材质的研究,钢轨现代化生产、百米定尺钢轨的运输、焊接和铺设以及使用维护等内容。通过本项目的研究,提高了我国钢轨的性能质量,使之达到了国际先进水平,实现了我国客运专线钢轨的国产化,为我国建设世界一流客运专线铁路作出了积极贡献。
与普通线路相比,客运专线对钢轨的安全性能、钢质纯净度、几何尺寸精度、平直度以及表面状态等有更高的要求。为达到这一要求,钢轨的生产必须采用精炼、精轧、精整、长尺化和在线检测等国际先进的现代化生产技术。到20世纪末,我国钢铁企业仍采用模铸、孔型法等传统技术生产钢轨,设备和工艺与国际水平相比已经日益落后,钢轨的性能质量也难以满足客运专线铁路的需要,钢轨生产的现代化技术改造势在必行。由于现代化技术改造投资大、周期长、技术困难多,钢铁企业积极性不大。因此,如何吸引投资、进行技术改造,及时生产出满足高速铁路要求的高品质钢轨,是我国建设世界一流客运专线的关键。同时,解决客运专线用长定尺钢轨的运输、焊接、铺设使用等系列技术问题,也迫在眉睫。为此,铁道部先后立题开展了“客运专线钢轨系列技术条件的研究”“秦沈客运专线综合试验段进口及国产钢轨试验研究(2001G017)”“高速铁路钢轨焊接技术条件的研究(2002G005)”“高速铁路用50米长定尺钢轨的试制与试验(2003G014)”“100米长定尺钢轨普通平车梯形装载加固方案研究与试验(2004X030)”“客运专线钢轨及焊接接头使用性能跟踪研究(2004YF3)”以及“陇海线100米长定尺钢轨试铺试验研究(2005G036)”等研究工作,使科研先于生产,以指明钢轨生产技术改造的方向,用科学合理的技术标准推动钢厂进行现代化生产技术改造,实现客运专线钢轨的国产化,并解决相关技术问题。
该项目成果主要由客运专线钢轨系列技术条件的制订、国内钢轨现代化生产技术改造的推进和实施、客运专线用U71Mnk和U75V钢轨的性能优化和评定、客运专线道岔用60D40和60TY钢轨的研制、客运专线100米长定尺钢轨采用普通平板车运输技术、客运专线100米长定尺钢轨的焊接技术以及客运专线钢轨的使用技术等7大技术内容所组成。
客运专线钢轨及道岔用轨系列技术条件的制订
钢轨技术条件和标准是钢轨研究、生产和使用技术水平的反映,是铁路运输事业发展和冶金科学技术进步的体现,是钢轨制造和使用的法规。
自1998年以来,项目组先后起草和制订了9个钢轨暂行技术条件和2个铁路行业标准,涵盖了时速250公里和时速350公里客运专线、时速200公里提速线路以及时速160公里以下既有线大维修用钢轨和客运专线道岔用钢轨,形成了客运专线和既有线钢轨的系列标准。
客运专线钢轨系列技术条件的制订和颁布,大大加快了钢铁企业技术改造的步伐,推动了铁路技术发展的进步,使我国客运专线铺设国内高性能钢轨成为可能。
目前,我国既有线铁路时速200公里区段的改造和新建客运专线铁路包括先期进口的部分钢轨均全部采用所制订的系列钢轨技术条件进行采购、生产和验收。
京津城际铁路铺设了攀钢生产的符合《时速350公里客运专线60公斤/米钢轨暂行技术条件》的U71Mnk钢轨约2万吨。郑西客运专线首期采用了鞍钢生产的符合《时速350公里客运专线60公斤/米钢轨暂行技术条件》的U71Mnk钢轨约4万吨。武合客运专线采用了鞍钢生产的符合《时速250公里客运专线60公斤/米钢轨暂行技术条件》的U75V钢轨约4万吨。温福客运专线采用了鞍钢生产的符合《时速250公里客运专线60公斤/米钢轨暂行技术条件》的U75V钢轨约7万吨。
国内钢轨生产技术改造的推进和实施
为生产出满足客运专线要求的高质量钢轨,在客运专线技术条件的引领和铁道部有关方面的推动下,国内主要钢轨生产企业均投巨资进行现代化技术改造。
鞍钢从2003年开始,先后完成了现代化技术改造。他们引进国际先进水平的平立复合矫直机和四面压力矫直机,解决了钢轨平直度不高的技术难题。他们建立了激光平直度检测、表面涡流和超声波探伤等现代化钢轨在线检测中心,并于2003年10月,生产出我国第一支50米长定尺钢轨。2007年,他们又完成了百米定尺钢轨生产的技术改造。目前,鞍钢已经完成了客运专线百米定尺钢轨的上道技术审查