基于天津地鐵3號線鏇修策略的優(yōu)化方法

臧 磊

（天津市地下鐵道運營有限公司，天津 300222）

0 引言

輪對是車輛構(gòu)架上的重要部件之一，其踏面和輪緣的磨耗對車輛的安全行車、乘坐舒適性以及鋼軌的使用壽命都有重要影響。天津1號線自2006年運營60萬公里開始更換輪對，使用壽命偏低，如何延長車輪的使用壽命，是車輛部門重點解決的課題，其中合理優(yōu)化的鏇修策略是提高車輪使用壽命的重要方法之一。

1 車輪鏇修運用標準及常用模板

目前天津地鐵車輛車輪應用的鏇修標準如表1，根據(jù)使用情況此標準適用于鐵路貨車標準，對于地鐵車輛有待國家推行新的標準。嚴格按照此標準進行鏇修為目前各個地鐵所普遍執(zhí)行的故障鏇修，即車輪超出標準時，進行鏇修重新回到標準踏面形狀。在鏇修的過程中，目前根據(jù)TB/T449-2003在LM型踏面外形使用LM-32、LM-30、LM-28、LM-26型四種輪緣踏面外形。如輪緣磨耗較為嚴重，車輪只能進行約3次鏇修。

表1 車輪鏇修標準

2 天津地鐵3號線的磨耗特點

天津地鐵3號線兩種制動系統(tǒng)，分別為等磨耗的鐵科院制動系統(tǒng)和等粘著的克諾爾制動系統(tǒng)，根據(jù)長期數(shù)據(jù)積累來看（見表2），克諾爾車輛的拖車輪緣有增厚的現(xiàn)象，即踏面磨耗較快，測量位置點下移后表現(xiàn)出來數(shù)值變大。動車輪緣正常變薄。鐵科院的制動拖車與動車均表現(xiàn)平穩(wěn)，正常變薄。

表2 不同制動方式車輛輪緣磨耗

3 不同線路磨耗的比較

天津地鐵2號線線路較為平直，不具備對比性，1號線與3號線小于400 m彎道曲線相似（左線、右線共計38條）。從表3可以看出，3號線帶油有滑塊的情況下比1號線帶油有潤滑的情況下輪緣磨耗更快（新輪），故3號線輪緣磨耗更易磨損，且會隨著公里數(shù)增多，輪徑減小輪緣會進一步加快磨損，當輪緣低于26 mm時，輪緣磨耗會成幾倍或十幾倍增長。

其中老輪是指輪緣低于26 mm，輪徑小于800 mm的車輪。

表3 不同線路車輛輪緣磨耗

4 輪徑切削量和輪緣補償量的比值與原始輪緣厚度的關(guān)系

根據(jù)計算和實際鏇床應用，對比出對于27～28 mm之間的輪緣厚度（見圖1），上述比值最小，即此時鏇修車輪時，每恢復1 mm輪緣厚度，踏面直徑減少量約為4.05 mm[1]，這時為最佳的鏇修時機[2-3]。

圖1 補償量與輪緣厚度關(guān)系

5 優(yōu)化后的3號線車輛鏇修策略

5.1 優(yōu)化后的克諾爾車輛鏇修策略

根據(jù)輪緣補償量與輪徑比例關(guān)系與輪緣磨耗特點，這樣制定將克諾爾車輛的動車輪緣從27.5 mm恢復至30 mm，如840 mm的新輪預計鏇修后的輪徑值為831～832 mm，克諾爾拖車使用30 mm模板，以減少鏇修次數(shù)。即采用等級鏇修，勤鏇、小鏇代替大鏇、深鏇。延長使用壽命、避免車輪集中到限。

5.2 優(yōu)化后的鐵科車輛鏇修策略

圖2 周狀剝離

圖3 踏面凹痕

鐵科制動車輛的磨耗特點：由于采用等磨耗的制動，鐵科車輛表現(xiàn)出拖動車輪緣均減小，且輪緣及踏面表現(xiàn)穩(wěn)定，16、17萬公里時，踏面出現(xiàn)凹痕、部分車輛出現(xiàn)周狀小剝離，均屬正常磨耗現(xiàn)象，如圖2、3所示。這樣鐵科車輛公里數(shù)25萬公里時，采用32模板進行一次修型，直徑下5 mm，25萬公里時輪緣31 mm，鏇后補為32 mm。同時解決上述問題。即采用狀態(tài)鏇修代替故障鏇修。這種狀態(tài)鏇修的公里數(shù)值要由輪緣磨耗和線路特點制定。

6 經(jīng)濟效益分析

6.1 22列克諾爾車輛經(jīng)濟效益分析

（1）傳統(tǒng)鏇修車輪壽命理論計算

車輪的原型踏面直徑為840 mm，運用極限直徑為770 mm，車輪輪緣安全運用厚度為32～23 mm。在實際使用過程中車輪踏面的正常磨耗一般約為0.12 mm/萬公里左右，輪緣在鏇修過程中的輪緣厚度恢復量同踏面直徑減少量之比約為1∶4.5。有上述數(shù)據(jù)可以看出因輪緣進行鏇修造成的輪徑減少遠大于踏面的磨耗減少。在車輪的整個壽命周期內(nèi)，不考慮意外情況下，每個車輪一般會進行3次左右鏇修（27恢復至32），如每次鏇修輪緣5 mm，則相應的因鏇修減少的車輪直徑量約為22.5 mm，那么鏇修造成的車輪直徑量約為67.5 mm。而踏面磨耗減少僅1.2 mm/十萬公里，見圖4。

圖4 不同鏇修方法車輪壽命的比較

6.2 9列鐵科車輛經(jīng)濟分析

故障鏇修與狀態(tài)鏇修經(jīng)濟效益比較見表4、表5。

表4 故障鏇修與等級鏇修經(jīng)濟效益比較

表5 故障鏇修與狀態(tài)鏇修經(jīng)濟效益比較

7 總結(jié)

不同制動形式應采用不同的鏇修策略方法；以等級鏇修和狀態(tài)鏇修代替故障鏇修大大提高了車輪使用壽命，降低運營成本；該種鏇修優(yōu)化策略減少了車輪集中到限影響運營的隱患，同時體現(xiàn)了預防性維修的思想。

［1］冀祖卿，劉忠俊.天津地鐵1號線車輪運用現(xiàn)狀分析［J］.現(xiàn)代城市軌道研究，2009（04）：43-45.

［2］許宏.基于高斯過程的地鐵車輛輪對磨耗建模及其鏇修策略優(yōu)化［J］.機械工程學報，2010，12（46）：

88-95.

［3］陳雷.地鐵電客車輪對鏇修切削量的探討［J］.城市軌道交通研究，2009（06）：67-68.