大連快軌輪緣偏磨故障分析及處理措施

那聰

摘 要：針對大連快軌三號線發(fā)現(xiàn)的異常偏磨現(xiàn)象，從幾個方面進行原因分析，并采取了相應的改進措施。

關鍵詞：快軌車輛；輪緣；輪徑差；載客量

中圖分類號：U279.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.113

1 概述

2013-03-01，大連快軌三號線車輛段在日常檢修過程中發(fā)現(xiàn)車輛輪緣單側普遍存在異常磨耗情況，分析過去兩年輪緣磨耗數(shù)據(jù)，車輛輪緣萬公里磨耗在3～5 mm之間，本次發(fā)生異常磨耗側萬公里磨耗為40 mm之多，基本接近正常磨耗的10倍。如果以輪緣正常磨耗速度預計，快軌車輛輪對鏇修一次使用壽命約37 000～44 000 km。一旦異常磨耗現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生，快軌車輛月平均里程數(shù)在12 000 km以上，輪緣使用壽命不足10 d，即使限制使用也不足1個月。由于每鏇修恢復1 mm輪緣厚度將減少4.2 mm輪徑，因此及時消除輪緣異常磨耗是延長輪對使用壽命的關鍵。

2 原因分析

本次大連快軌異常磨耗發(fā)生時期，運營車輛的使用壽命平均在7年以上，車輛結構及性能發(fā)生改變。三號線正線線路有彎道多、坡度大等特點，因此發(fā)生輪緣偏磨概率也相對較大。發(fā)生偏磨時，正值大連市東快路修路時期，載客量、運行里程驟增，也容易導致輪緣偏磨。綜上分析，造成輪緣異常偏磨原因有很多，我們只有將車輛結構方面的因素、線路狀況因素及載客量大的因素相結合，才能解決輪緣異常磨耗問題。

2.1 左右輪徑差

輪對輪徑差對輪軌的橫向作用力有顯著影響。由于線路和載客等諸多因素，大連快軌三號線車輛存在同軸左右2個輪輪徑差在1 mm左右的情況。同軸的兩個輪對在同樣的距離內轉數(shù)必定相同，那么車輛在運行過程中左右兩個輪對走過的距離就不同，所以導致軸與軌道之間的角度并非垂直，直徑偏小的一側輪緣必然貼靠鋼軌運行，直徑小的一側輪緣發(fā)生偏磨。假設同軸輪對左右輪徑差值為1 mm，那么在車輪踏面等效錐度就為：

. （1）

式（1）中：DL和DR為左輪和右輪滾動圓直徑；yW為輪對橫向位移；λe為等效面錐度。

在1∶20等效面錐度的踏面上的橫向位移為5 mm，這樣偏磨現(xiàn)象必然會發(fā)生了。因此我們可以得出結論，輪徑差對產(chǎn)生偏磨有直接的因果關系。

我段日常檢修車輛每行駛27 000 km左右要進行月修修程。在月修修程中，我段將進行輪徑測量并作記錄。分析對比發(fā)生偏磨輪對與輪緣數(shù)數(shù)據(jù)后，我們發(fā)現(xiàn)該車輪緣偏磨是單側普遍存在的情況，而輪徑差在1 mm左右并非普遍現(xiàn)象，由此我們可以得出，大連快軌三號線此次偏磨事故原因并非單一輪徑差原因。

2.2 線路狀況

在查閱資料時發(fā)現(xiàn)，在以往產(chǎn)生輪緣偏磨的許多因素中，線路狀況是最重要的因素之一。運行線路的長短、途中坡道的大小、車輛空轉頻率等因素都會造成輪對的偏磨現(xiàn)象。由于大連快軌三號線運營線路具有彎道多、坡度大、線路彎向單一等諸多客觀條件，因此發(fā)生輪緣異常偏磨的概率較大。

例如，車輛在通過曲線路段時，由于快軌客運載客量在早晚高峰與平峰不同，而彎道處超高設置無法兼顧不同載重量，致使部分車輛輪緣側以巨大的力量壓緊在鋼軌頭部，車輪輪緣和鋼軌磨損激增，加上目前大連快軌三號線采用的輪軌潤滑方式以軌道涂油式潤滑為主，此時大連東快路修路，導致載客量激增，而潤滑油涂抹量、涂抹頻率未作調整，那么磨耗速度必然增大。因此我們可以得出，由線路狀況造成的輪緣異常磨耗具有一定的規(guī)律——假設某一輪對某側輪緣因此原因而被偏磨，則在其他轉向架相同位置上的輪對輪緣也必然存在偏磨現(xiàn)象。事實上，本次三號線車輛異常偏磨正符合該規(guī)律特點。

2.3 載客量與車輛懸掛系統(tǒng)

懸掛系統(tǒng)剛度的變化導致懸掛系統(tǒng)質量重新分配，致使車輪輪緣與鋼軌側緣接觸應力分布發(fā)生變化，從而產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象。由于大連快軌部分車輛使用平均年限接近7年，而車輛懸掛系統(tǒng)中一系懸掛采用圓錐橡膠堆，二系懸掛采用空氣彈簧，都是以橡膠件為主，橡膠產(chǎn)生老化，懸掛系統(tǒng)剛度必然發(fā)生變化。加之載客量的驟增，加大了懸掛系統(tǒng)工作時的負荷，導致輪緣與鋼軌之間的應力發(fā)生變化。

3 解決措施

針對輪徑不同造成的輪緣偏磨，我們要在日常檢修過程中，嚴格控制輪對左右輪徑偏差。一旦輪徑值偏差大于1 mm，就要立即采用鏇修方式進行修復，防止由于輪徑差過大導致輪緣磨耗速度增大。

針對大連快軌三號線線路彎道多、坡度大、線路彎向單一等特點，我們建議綜合維修部門在東快路修路期間對短軌枕的小半徑曲線加強涂油，并定期打磨鋼軌，以降低鋼軌內側與輪緣的摩擦系數(shù)，減緩輪緣磨耗速度。

對于懸掛系統(tǒng)橡膠件老化的問題，我們在綜合考慮車輛里程數(shù)以及車輪輪徑已到限車輛情況下，逐個安排車輛進行架修和更換輪對，同時將橡膠件全部更換，以保證車輛的剛度性能。

對于本次已發(fā)生的偏磨車輛，我們還采取限制使用部分車輛、加裝車輛輪緣潤滑系統(tǒng)、實時監(jiān)測輪緣數(shù)據(jù)、定期列車換向等諸多手段，保證本次故障車輛在最短時間內恢復運營狀態(tài)。

4 整改效果

將以上措施相結合運用一段時間后，截至2013-09，我們已完成車段內換向工作16列、鏇修車輛13列、監(jiān)測輪緣數(shù)據(jù)113列，在整個東快路修理期間，再無一例輪緣異常磨耗出現(xiàn)，并對輪緣數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)輪緣磨耗率均控制在0.15 mm/萬千米以內。最終，大連快軌三號線異常磨耗問題得以快速有效解決。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕