1 轨型的由来
钢轨轨型和定尺长度是铁路发展和冶金技术进步的体现。自1894年汉阳铁厂建成投产，我国钢轨生产已经有127年的历史。
钢轨轨型旧时称轨式、样式，20世纪50年代钢轨标准称为品种（如重轨品种、轻轨品种等），现在钢轨标准（TB/T2344.1）称为轨型，多以kg/m表示（公称单重）。标准中规定了不同轨型钢轨的断面型式尺寸（型式尺寸是指未考虑公差的理论尺寸）。国外对钢轨轨型叫法也不同，美国标准将轨型称为钢轨断面，欧洲标准称为钢轨廓形，日本标准称为钢轨类型。
现代铁路钢轨轨型均为工字形。工字形断面最早由美国工程师史蒂文斯于1830年设计，我国称为工字形断面，国外称为T形钢轨。钢轨工字形的形状一直使用至今，只是在单重，轨头、轨腰和轨底金属分配，轨头轨冠形状等方面不断改进。
道岔钢轨由于受力和加工的需要，欧洲标准将其归为3类：非对称钢轨、对称厚腰钢轨和对称全腰钢轨。目前我国纳入标准的道岔用轨只有非对称钢轨，如50AT1、60AT1等。
除以上断面钢轨外，还有轻轨（9～30kg/m钢轨）、有轨电车用槽型轨、起重机钢轨等。按现行标准规定，轻重轨的划分标准为：38kg/m及以上为重轨（实际轨型有38、43、50、60、75kg/m）；38kg/m以下为轻轨（实际轨型有9、12、15、18、22、24、30kg/m）。
2 我国钢轨轨型发展
2.1 对称断面钢轨
100多年来，我国铁路曾经使用的钢轨轨型种类较多，但在我国制造和使用、曾纳入标准的轨型不足15种。
【汉阳钢轨】
1894年汉阳铁厂建成投产，1922年全面停产。这一时期，汉阳铁厂生产了不同样式的钢轨用于我国铁路建设，其中以英国标准为蓝本的85磅钢轨纳入我国第1个钢轨标准《奏定八十五磅钢轨及附属品制造验收通行章程》。
汉阳铁厂 一九一一年
【38～50kg/m钢轨（简称P38～P50）】
1950年12月，原铁道部颁布了《铁路钢轨及配件规范书（草案）》，规定钢轨轨型有5种：中华30式、中华33式、中华38式、中华43式和中华50式。1953年，原重工业部和原铁道部共同制定了重暂2—53《重轨品种》（品种即为轨型、规格，以苏联标准为蓝本制定），纳入标准的轨型有38、43、50kg/m三种。GB181—1963《每米50公斤钢轨型式尺寸》、GB182—1963《每米43公斤钢轨型式尺寸》、GB183—1963《每米38公斤钢轨型式尺寸》中钢轨型式尺寸沿用了重暂2—53规定；1981年，制定了GB2585—1981《铁路用每米38～50公斤钢轨技术条件》标准，其中钢轨型式尺寸沿用1963年标准规定，只是尺寸公差进行了修改（见GB2585—1981编制说明）。TB/T2344.1—1993《43kg/m钢轨轨型尺寸》、TB/T2344.2—1993《50kg/m钢轨轨型尺寸》、TB/T2344.3—1993《60kg/m钢轨轨型尺寸》首次将60kg/m钢轨纳入其中，而38～50kg/m钢轨的轨型均没有发生变化。
1901年汉阳造38kg/m钢轨
自1951年重庆钢铁公司（简称重钢）率先研发生产P38钢轨以来，至20世纪60年代，我国钢轨断面从P38发展到P50。这3种钢轨轨型为1个系列，轨头均由R13、R300、R13mm三段圆弧组成，轨头侧面没有斜度，一直沿用至今，断面没有变化（2020年将P43、P50钢轨轨头侧下颚圆弧由R2mm改为R5mm，其他均未改变）。
【60～75kg/m钢轨（简称P60～P75）】
为了铁路发展需要，20世纪70年代研发生产了P60钢轨，80年代研发生产了P75钢轨。
P60钢轨断面尺寸由中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所（简称铁科院铁建所）设计，主要尺寸参考了欧洲UIC60（60E1）钢轨，除轨高高4mm外，其他均基本相同，轨头由3段弧组成，即R13、R80、R300mm；轨头侧面从顶面以下14.2mm开始设置1∶20斜度。
P75钢轨断面尺寸由铁科院铁建所设计，与苏联P75钢轨断面完全相同，轨头由3段弧组成，即R15、R80、R500mm；轨头侧面从顶面以下16.6mm开始设置1∶20斜度。
【新轨头廓形钢轨】
为了改善轮轨匹配关系、提高动车组运行稳定性、降低轮轨接触应力、降低钢轨维养成本、延长轮轨使用寿命，同时满足高速和重载铁路发展需要，2011年中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所设计了新轨头钢轨P60N（N为英文NEW的缩写），2013年设计了P75N钢轨，2020年设计了P50N钢轨。为了方便钢轨互换，新轨头廓形钢轨仅修改了轨冠部位尺寸，其他尺寸均与原钢轨相同。
60钢轨和60N钢轨区别
2.2 非对称断面钢轨
为了满足道岔受力和道岔加工需要，我国于20世纪70年代起由铁科院铁建所设计了50AT和60AT钢轨，其中AT为矮型特种断面拼音缩写，数字50、60分别代表用于50、60kg/m钢轨的轨道，钢轨单重分别为69.3、82.2kg/m。
随着高速铁路的发展、道岔技术的引进，我国铁路和冶金部门又研发了60AT2（60D40）、60AT3（Zu1-60）、60TY（翼轨用特殊断面）3种道岔钢轨。其中：60AT2与欧洲标准（EN13674.2）中的60E1A5相同；60AT3与欧洲标准（EN13674.2）中的60E1A1相同，60TY为我国自主设计的断面，是在60kg/m钢轨基础上加宽了轨头和轨腰厚度。
2.3 不同轨型钢轨研发和首轧情况
1950年5月10日，重钢利用1938年从汉阳铁厂迁来的800mm轧机，利用自炼小钢锭试轧出新中国成立后的第1根12.5m长85磅钢轨；1951年试轧P38钢轨成功。
1953年和1956年，鞍山钢铁公司（简称鞍钢）在我国率先分别生产出P43和P50钢轨。2021年，我国首根P50N钢轨在鞍钢下线。
1965年武汉钢铁公司正式生产P43和P45钢轨（生产P45钢轨40余万t，其中出口坦赞20万t，我国使用20余万t，但P45钢轨轨型最终未纳入正式标准）。
1970年包头钢铁公司（简称包钢）正式生产P50钢轨，1976年和1984年在我国率先试制成功P60和P75钢轨。
1975年攀枝花钢铁公司（简称攀钢）正式生产P50钢轨，1979年试制成功P60钢轨，1985年试制成功P75钢轨；2011年攀钢首根P60N钢轨下线，2013年首根P75N钢轨下线。
2013年邯郸钢铁公司正式生产P60钢轨。
各钢轨生产厂家厂标
目前道岔钢轨主要由攀钢生产。1977年，攀钢研发成功50AT钢轨；1979年，包钢研发成功60AT钢轨；1999年，攀钢研发成功60AT钢轨；2010年，攀钢60AT在线热处理钢轨通过上道审查，开始上道使用；2005年，攀钢60AT2（60D40）钢轨轧制成功；2011年，攀钢60AT2在线热处理钢轨通过质量认证；2007年，攀钢60TY钢轨研发成功并上道使用。
2.4 我国钢轨轨型发展相关建议
我国钢轨轨型从新中国成立前进口多个国家的多种轨型，到20世纪50年代根据苏联标准自主研发生产的P38和P43、60年代P50、70年代P60、80年代P75，钢轨轨型得到了很大发展，尤其新中国成立后钢轨单重逐步提高，满足了我国铁路轴重和速度发展的需求。目前我国铁路P60轨道结构已成为主要轨道结构，至2017年底占正线总延长86.3%、2021年底占正线总延长90.0%以上。随着高速铁路的发展，新轨头廓形的研发极大改善了轮轨接触关系，不仅提高了高速铁路动车组运行稳定性和旅客舒适性，同时对减少钢轨病害出现、延长钢轨使用寿命、降低钢轨维养成本具有重要作用，2016年以后国家铁路基本使用P60N钢轨。在道岔钢轨方面，我国普速铁路主要使用50AT1、60AT1；高速铁路主要使用60AT2、60AT3、60TY，道岔轨型的发展满足了道岔制造的需要。但在钢轨轨型方面仍有以下工作需要开展。
【轨型系列化】
美国AREMA标准推荐新建铁路使用轨头廓形优化后的115RE、136RE和141RE钢轨。美国铁路轴重大（达到30～35t），主要使用136RE（68kg/m）钢轨；美国曾用5年多时间对141RE钢轨进行试用评价，结果表明141RE钢轨单重比136RE增加3kg/m，但使用寿命并没有相应提高，养修工作量也没有明显减少。因此，即使35～40t轴重的铁路，美国有关部门仍推荐使用136RE钢轨，说明美国铁路对钢轨轨型经济性和性价比的重视程度。
在轴重不大的重载铁路使用单重很大的钢轨，既不经济，又由于焊接面积大、导致接头伤损多。我国铁路除P60钢轨外，其他轨型（P38、P43、P50和P75）均采用苏联轨型尺寸，大秦铁路使用P75钢轨，该种钢轨目前在俄罗斯使用不多。瓦日铁路设计轴重30t，选用P60钢轨，使用效果需进行长期跟踪观测。
美国钢轨轨型系列为115RE、136RE和141RE，轨头廓形统一；俄罗斯钢轨轨型系列为P50、P65和P75，轨头廓形统一；我国钢轨轨型系列为P50、P60和P75。随着重载铁路的发展，是否需要在50和75kg/m之间研发一种单重为65～68kg/m的钢轨，需尽快开展研究。
【轨头廓形统一】
为了降低轮轨接触应力、减少打磨工作量、延长钢轨使用寿命，美国也对轨头廓形进行了优化。首先优化了136RE（68kg/m）钢轨，并于2003年首次纳入AREMA标准，2007年又对其进行修改。2011年将新轨头廓形应用于美国铁路常用的115RE和141RE新制钢轨中，2017年又应用到132RE钢轨中，形成了钢轨轨头的统一廓形，4种新轨头廓形轨冠尺寸主要由约R200、R44、R14mm（8、1.75、9/16英寸）等几个圆弧构成。新廓形钢轨纳入标准后，旧廓形钢轨在标准中被删除。
俄罗斯使用的P50、P65和P75钢轨也具有统一轨头廓形，其轨冠由R15、R80、R500mm三个圆弧组成。
2016年以来，我国国家铁路网基本采用P60N钢轨，但道岔区域未采用，主要靠钢轨打磨来优化轨头廓形；P50N钢轨也基本没有在国家铁路推广应用。可见即使在国家铁路网也未形成统一的轨头廓形，给轮轨关系的优化管理带来一定困难，需继续开展相关轨头廓形统一工作。
3 钢轨定尺长度发展和演变
我国钢轨定尺长度，汉阳铁厂时期为9.144m（30英尺）。1922年和1936年颁布的2个钢轨标准规定的定尺长度为10、12m。1950年钢轨标准首次出现了12.5m和15m；重暂2—53明确规定了钢轨的定尺长度为12.5m一种；GB181—1963规定钢轨定尺长度在保留12.5m基础上，首次纳入25m定尺钢轨。从此，钢轨定尺长度主要有12.5m和25m两种。1966年12月，鞍钢首次生产出25m定尺长度的P43钢轨；TB/T2344—2003首次纳入50、100m定尺钢轨，2003年鞍钢生产出我国首根50m定尺钢轨；2004年12月，攀钢生产出我国首根具有自主知识产权的百米定尺钢轨。
国外钢轨定尺长度情况为：日本150m（实际应用为50m）、德国120m、法国80m、美国24.4m（80英尺）、俄罗斯25m。
钢轨长定尺生产具有如下优点：
（1）减少接头数量。接头数量越少铁路运营安全性越高，同时因平顺性提高，一方面增加了旅客舒适性，另一方面大幅减少钢轨焊接工作量和线路维养工作量。
（2）去掉轨端探伤盲区。钢轨生产过程中采用在线探伤，探头起落需一段时间，两端至少有0.3～0.5m钢轨不能准确探伤，而钢轨定尺长度为12.5m或25m时，两端锯切量不足0.5m，导致轨端存在探伤盲区。
（3）去掉轨端矫直盲区。钢轨生产采用平立复合辊矫，钢轨进出矫直机时两端至少有1m钢轨矫直不充分，所以钢轨定尺长度为12.5m或25m时存在矫直盲区；同时，轨端压下量与钢轨本体压下量不同，表现为两端钢轨轨高比本体高出0.3～0.5mm，这对保证钢轨轨高一致性从而保证轨道的平顺性不利。
钢轨采用长定尺生产后，矫直前钢轨长度达到103m以上，在完成矫直和探伤后，可切除两端各0.5～1.5m钢轨，将探伤盲区和矫直盲区彻底去除，有效提高钢轨端头质量。百米定尺钢轨的研制成功，为我国高速铁路建设奠定了坚实基础。
4 结论与建议
20世纪50年代，我国铁路使用P38、P43钢轨；60年代开始主要使用P50钢轨（正线P50钢轨，站线P43钢轨）；70年代开始使用P60钢轨；80年代开始在大秦铁路使用P75钢轨。随着高速和重载铁路的发展，2011年我国自主设计研发了新轨头廓形钢轨P60N，2013年设计研发了P75N钢轨。
目前我国铁路干线大量使用60kg/m钢轨。截至2021年底，线路铺设的60kg/m钢轨占90%以上，60kg/m轨道结构成为我国铁路的主要轨道结构。
我国于20世纪70年代设计研发了道岔用50AT、60AT钢轨；21世纪初研发了60AT2、60AT3和60TY钢轨，道岔轨型的发展满足了道岔制造的需要。
关于钢轨的定尺长度，从汉阳铁厂时期的9.144m（30英尺）发展到2004年12月我国首根具有自主知识产权的百米定尺钢轨下线，为我国高质量建设高速铁路提供了保障。
针对我国铁路钢轨轨型发展中存在的问题，提出如下建议：
（1）尽快统一轨头廓形，尤其道岔区轨头廓形应尽快与区间钢轨轨头廓形相一致。
（2）积极研发新轨型钢轨（如65～68kg/m钢轨），适应我国重载铁路发展需要。
（3）新设计钢轨轨型时需根据我国铁路情况进行优化。
文章来源：
原文名称：我国钢轨轨型及定尺长度的百年发展历程
作者信息：周清跃（中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所,北京 100081）
期刊信息：中国铁路,2022, (5)
