(内蒙古铁道勘察设计院有限公司，内蒙古 呼和浩特 010050)
摘 要： 文章论述了将再用钢轨应用于无缝线路设计的技术依据，并对再用钢轨的力学和机械性能进 行了分析，列举了国外的实践应用，指出将再用钢轨进行无缝线路设计是可行的；为了 更好地合理使用钢轨，提出对第一次下道时的通过总重应给予足够的认识。
关键词：再用轨；无缝线路；钢轨分级使用
中图分类号：TF09 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2009)11—0110—02
钢轨是重要的运输器材，是线路上部建筑的重要部件，它占整个轨道结构资产的大部分。按 铁路“十五”计划和“中长期铁路网规划”，未来1 5年内我国将建设客运专线1．2万km， 完善路网布局及西部开发建设新线1．6万km，既有线增建二线1.3万km，既有线电气化改造 1．6万km。预计每年铁路建设需钢轨约40万t，加上既有线路每年大修和维修需钢轨约80万t ，我国铁路用钢轨的年需求量将达120万t左右〔2〕。这是一个非常庞大的数字，所 以钢轨的合理使用对于节省投资和资源具有重要意义。
1 用再用钢轨进行无缝线路设计的技术依据
这里所说的再用钢轨并不是指钢轨在达到极限运量之后，撤换下来再次使用；而是在技 术经济分析的基础上，形成钢轨的分级使用制度，让重型新轨在繁忙干线上使用一定时间后 ，撤换下来经工厂综合整修，再铺到次一级线路上使用。这样，在繁忙干线上始终使用着状 态较好的重型钢轨： 而将经整修的重型钢轨铺到次一级线路上，加强了次一级线路的轨道 结构，降低了维修费用，这样就形成了钢轨使用的良性循环。
一般说来，钢轨的大修周期是根据钢轨的磨耗和伤损来决定的，我国对50kg/m轨的使用 寿命定为450Mt(短轨)和550Mt(长轨)，对60kg／m暂定为800Mt。其实钢轨的使用寿命还更长 ，例如有的50kg/m轨，通过总重达800Mt还未大修。所以对于那些使用年限为几年的，通过 总重为250～300Mt左右的钢轨，其二次使用的潜力还很大，如兰新线更换的长轨条，原更换 的长轨条使用年限才6年，通过总重为250Mt·km／km，根据《铁路线路设备大修规则》第1 ．0．3条规定大修周期为550Mt·km／km，也就是说钢轨还可通过总重达300Mt·km／km，如 果在二次使用之前在工厂进行维修检测处理，其使用寿命就更长。.gif)
旧轨与低一级新轨的截面模量和惯性矩的比较如表1所示。由表1可知，从强度上来说， 经整修后的重型钢轨用到次一级线路上是可行的。
国内外研究表明，钢轨在使用过程中，机械性能发生了变化，其主要指标及变化规律如下 〔1〕：
1.1 残余应力
钢轨在轧制过程中，内部产生一定的残余应力，经多年使用后残余应力将衰减，并逐渐趋于 稳定，约为－80～160MPa。
1.2 疲劳强度
钢轨在使用过程中，疲劳强度逐渐下降。如我国对60kg／mU74钢轨的试验表明，当应力循环 特性R=Rmin／Rmax=-7，循环从33．25万次增长到200万次以上时，疲劳强度由22t下降到17t ：当R=0，循环从84万次增加到200万次时，最大荷载从44t下降为40t。
1.3 轨顶的硬度发生变化
使用中轨面逐渐变硬，末淬火钢轨新轨硬度约为HB260～270；通过的总重达10～15Mt后，硬 度开始增长；当通过150～200Mt后，硬度增至HB360；在达200Mt后，硬度基本稳定；达规定 使用时期，轨顶硬度达HB410～420。随着表面硬度增加，在轨头踏面上形成细微裂纹，继而 发生可见裂纹，然后造成金属剥离，引起钢轨伤损增加。淬火轨面硬度在整个使用过程中变 化不大。
1.4 冲击韧性和静强度下降
钢轨在使用过程中，其破坏荷载(P)、破坏前的最大弯曲挠度(f)和最大破坏荷载作用下的破 坏功(A)均逐渐降低，并在使用过程中产生伤损，再次铺到线路上很快就开始破坏，因此必 须经过整修。将撤换下来的钢轨送往工厂整修，经切除伤损部位、焊补、踏面刨削、调直、 热处理等工序，旧轨的使用性能得到较大提高。
综上所述，大修更换下来的钢轨，只要剔除伤损部位，经过轨头刨削整修，并经严格探伤检 查，其弯曲强度和抗疲劳强度均能满足使用要求，因此钢轨的二次使用在技术上是可行的。
2 国外利用再用钢轨进行无缝线路设计的应用
在国外，钢轨的再利用已经研究和实践多年，美国、德国、英国和法国铁路对旧轨的再用都 有相应的制度。
前苏联钢轨的使用寿命，P75型钢轨通过总重为600Mt，P65型钢轨通过总重为500mt，P50型 钢轨通过总重为350Mt，换下的旧轨由工厂整修后再用于次要线路。日本(So=l067mm)53kg／ m钢轨的使用寿命为250～300Mt，换下的旧轨整修后再用。
原苏联铁路在50年代便开始对钢轨的再用进行研究。如西南铁路局将大修时换下来的钢轨， 修理后铺入年运输密度为25Mt·km/km的线路上，维修费用降低70％～80%。同时还将旧轨 焊接成400～825m的长轨条，用于无缝线路。南方铁路局使用的P65轨混凝土枕无缝线路在大 修间隔中，几乎不进行中修，而是在通过总重600～700Mt之后，将钢轨撤换下来，进行维修 后再次使用。在一系列科研和实践的基础上，前苏联交通部就旧轨的再用在规范中都作了规 定。根据这些规定，旧轨可用作更换单根伤损轨和重伤损轨，以保证所有级别铁路线路的正 常运行，并用于运输密度小于10Mt·km/km的线路、站线及专用线，并可用于新建的非繁忙 线路、站线及专用线。
旧钢轨的修理及焊接作业包括如下内容：机械化装卸、钢轨清洗、钢轨矫直、钢轨全长探伤 、按规定断面进行轨头刨切、清除金属表面不平顺和破损层、切除伤损部位、焊接前对轨头 端面处理、钢轨焊接、铲除焊瘤及毛刺、焊接接头热处理、焊接接头探伤、按规定长度截锯 、钻轨孔、螺孔毛边整修、成品堆码等〔1〕。
关于旧轨整修的标准，前苏联铁路在研究的基础上认为，轨头刨削按断面1-b加工即13～180 ～13mm圆弧为好，刨削深度沿轨头对称轴为1～2mm，这样可消除几乎全部旧轨都具有的波形 磨耗，同时也使轮轨接触条件较好。
钢轨第一运营周期，即第一次下道时的通过总重，应根据技术经济分析确定，使得第一期运 量和再铺后的运量之和为最大，同时整个钢轨使用期内的总维修费用最低。根据苏联铁路的 计算，P50和P65轨的第一次下道条件分别为300Mt和450Mt。
3 结论与建议
3.1 利用再用钢轨应用与无缝线路设计是可行的
再用轨是重型轨经整修后铺到次一级线路上的，其强度条件是满足的；再用轨是经综 合整修的，其疲劳强度可恢复到次一级新轨的水平；再用轨在出厂前已经严格的探伤检查， 已切除了伤损部位，所以再用钢轨应用与无缝线路设计是可行的。
3.2 需要进一步研究的内容
目前我国对钢轨的使用很不合理，在钢轨打磨没有普及的情况下，对钢轨的分级使用 应当提到一个新的日程上来。为了更好的合理使用，铁路管理部门应在大量调查研究的基础 确定第一次下道时的通过总重，由于我国的运营条件和钢轨重量与苏联铁路相近可参考原苏 联的这一数据。对再用轨的力学性能应加以进一步的研究，制定再用轨的技术标准。对再用 轨的整修和检测技术应加以进一步的研究，引进设备，根据我们的实情，建立钢轨整修工厂 。
［参考文献］
［1］ 戴月辉．钢轨的二次使用［J］．上海铁道大学学报，1999，20(2)：22～26.[ ZK)]
［2］ 孟凡林，等．钢轨分级使用与热处理钢轨［J］．铁道建筑，2005，(8)：1～4 .