地鐵列車空轉滑行故障原因及處理措施

張大為

（深圳市地鐵集團有限公司運營總部，廣東 深圳 518000）

地鐵列車空轉滑行故障原因及處理措施

張大為

（深圳市地鐵集團有限公司運營總部，廣東 深圳 518000）

我國城市化進程不斷加速，各種交通工具絡繹不絕地出現(xiàn)，尤其是城市地鐵的投入建設和大規(guī)模經(jīng)營。地鐵在各大城市里的快速發(fā)展，逐漸成為市民出行首選的交通工具。文章分析了地鐵列車發(fā)生空轉滑行故障的原因，并給出了處理空轉滑行現(xiàn)象時應進行的日常維修檢測及控制措施。

地鐵列車；空轉滑行；地鐵故障；維修檢測；控制措施

隨著城市地鐵交通線網(wǎng)的建設逐步增加，地鐵列車也承擔著越來越重的交通運輸?shù)膿?，人們也越來越關注地鐵的運行路線、運行速度、運行時間是否能夠滿足每個乘客的要求。那么也體現(xiàn)出地鐵列車的日常維修檢測和故障檢修的重要性。而地鐵列車通常出現(xiàn)的最危險的故障也就是空轉滑行故障。

1 地鐵列車發(fā)生空轉滑行的危害探討

1.1 列車空轉滑行的概念

無論是地鐵列車還是火車機車牽引時，在軌道上發(fā)生的輪滾大約有三種狀態(tài)：第一種是在機車運行過程中都應極力避開的“空轉”現(xiàn)象；第二種是在機車制動過程中避免出現(xiàn)的“滑行”狀態(tài)：第三種是難以實現(xiàn)的理想的滾動狀態(tài)。在列車運行過程中，沿鋼軌自由滾動的車輪的瞬時轉動中心不斷變化，車輪和鋼軌的各個接觸點在它們接觸的瞬間沒有相對運動，輪軌之間的縱向水平作用力就是物理學上說的靜摩擦力。當列車運行過程中，牽引力大于車輪與鐵軌之間的最大靜摩擦力時，車輪與鐵軌之間的接觸懸空，輪子的轉動速度超過于列車的運行速度的一定值時，列車就發(fā)生了“空轉”現(xiàn)象。同樣的，當列車到站，機車制動時，牽引力小于車輪與鐵軌之間的最大靜摩擦力時，車輪與鐵軌之間的接觸點摩擦力增大，在輪子不轉動的情況下被機車強行拖運一段距離，也就是輪子的轉動速度低于列車的運行速度的一定值時，列車就發(fā)生了“滑行”現(xiàn)象。在列車運行過程中不論發(fā)生空轉還是滑行，這都是一種不正常的運動狀態(tài)，都是應極力避免的現(xiàn)象，因為空轉滑行的列車運行狀態(tài)都會發(fā)生嚴重的危害。

1.2 地鐵列車出現(xiàn)空轉滑行的危害

機車的牽引力主要是由車輪和軌道之間的粘著-蠕滑傳動牽引的，列車的牽引和制動直接由輪軌之間承載的粘著和蠕滑的特性決定的。當列車出現(xiàn)空轉現(xiàn)象時，輪子的轉動速度超過于列車的運行速度，牽引力大大降低，車輪在鋼軌上就出現(xiàn)持續(xù)打滑的狀態(tài)。這種情況下，車輪和鋼軌都遭到劇烈的磨損。如果空轉時發(fā)生在列車未能啟動，列車司機也未采取及時的控制措施的情況下，有可能輪軌之間的劇烈摩擦會把鋼軌的軌頭磨掉，轉動狀態(tài)的車輪就會陷進鋼軌磨出的凹下去的深坑內，這樣會使列車機頭嚴重傾斜，會發(fā)生嚴重的交通事故?？辙D造成的鋼軌磨損是鋼軌疲勞失效的重要原因，因此每年我國將撥出大量資金進行鋼軌的維修更換，造成我國大量資金的浪費，加重我國經(jīng)濟的重擔。同樣的，當列車到站制動時，輪子和鋼軌之間的粘著力消失，牽引力小于車輪與鐵軌之間的最大靜摩擦力時，車輪與鐵軌之間的接觸點摩擦力增大，將造成車輪的滑行，車輪和鋼軌都會形成磨損，那么在列車運行時，就會發(fā)生車身的劇烈震動，車輪和鋼軌間產(chǎn)生強烈的具有沖擊性的噪聲，不僅會使乘客產(chǎn)生不適，更重要的是會發(fā)生列車的脫軌事故。而且城市內部地鐵的頻繁啟動和制動，出現(xiàn)的空轉滑行均會導致車輪軸承、車軸和軌道的磨損，每年會增加輪軌軌道維修更換的費用。

2 地鐵列車發(fā)生空轉滑行的因素分析

隨著重量級列車在運行過程中機車頻繁發(fā)生空轉滑行，這些現(xiàn)象引起了相關部門管理人員的重視，通過調查、探討總結出以下地鐵列車發(fā)生空轉滑行的因素：

2.1 鋼軌和輪子的材質、金相和硬度影響

車輪和鋼軌的材質金相與輪軌之間的粘著力和蠕滑力密切相關，一些鎳合金制造的車輪和鋼鐵合金制造的軌道能夠極大地改善輪軌之間的粘著力，但從經(jīng)濟角度來講，此材質的輪軌的花費成本較大，隨著國家鐵軌的增加，費用的預算不容忽視。目前材料和化材專業(yè)的研究，一些專家開始研究更能改善輪軌之間粘著力的金相組織材質，在將來有望廣泛應用到地鐵列車的制造中。

2.2 鋼軌表面狀態(tài)及所處環(huán)境因素的影響

落到軌道上的油、水、油脂、雨、雪、泥、落葉和鋼軌本身的鐵銹，都會影響車輪和鋼軌之間的粘著力。列車軌面上的主要污染源是潮氣與油、油脂和從列車掉落在軌面上的柴油結合在一起形成的污染物。對于其他污染物來說，水對輪軌之間的影響較大，但對于雨水來說，大雨反而會把軌道上的臟污物沖刷干凈，輪軌之間的粘著力降低較小。相反，蒙蒙細雨或者是早晨的凝露或薄霜都會在鐵軌表面凝結成一層水膜，從而降低了車輪與軌道之間的粘著力，在列車牽引和制動時更容易出現(xiàn)空轉滑行的故障。

2.3 列車運行速度的影響

列車的運行速度與最大粘著系數(shù)呈反比關系，也就是說，機車運行速度增加時，輪軌之間的最大粘著系數(shù)卻略有減小。速度的不同會直接影響輪軌間的橫向力和縱向力，速度增加或減少時，輪軌間的接觸點及接觸面積也會發(fā)生變化。尤其是在輪軌上有一層很薄的水膜時，車輪高速運轉就會使輪子與軌道之間的實際接觸面積減少，并且它們之間的粘著力也會降低，就會容易出現(xiàn)列車空轉，從而導致列車脫軌的事故。

2.4 軌道質量好壞的影響

列車的輪軌粘著力也與軌道的質量有著直接的關系。鋼軌質量的好壞直接影響著每個鋼軌接頭處的輪軌接觸面積，采用焊接無縫隙的長鋼軌，接頭少而且輪子在鋼軌接頭處的沖擊力也比較小，相比于扭曲的短鋼軌焊接而成的軌道，長鋼軌有更高的粘著力，發(fā)生空轉的幾率就會大大縮小。

2.5 輪對/軌道幾何形狀的影響

如當列車在曲線軌道上運行時，由于向心力的產(chǎn)生，就會使橫向的蠕滑力增大，引起縱向上的粘著力發(fā)生一定程度的降低，當列車在遇到曲線軌道仍然按著同樣的速度運行的話，就會容易發(fā)生空轉滑行的現(xiàn)象，從而引起機車的脫軌，造成重大的交通事故。

3 地鐵列車日常維修的檢測及控制措施

地鐵列車的日常維修是指定期對列車的各個設備機動方面進行維護和修理。

維護包括對列車設備的清洗擦拭、潤滑涂油、檢查調校等。修理是指對機車出現(xiàn)了啟動、剎車制動等各種故障的排查、測試和全面的翻修等。維修保養(yǎng)工作類型主要分為機車的臨時整修、每日一檢、雙周三周檢、一季度檢測排查、定期維修等。這些日常維修檢測類型和方法手段大大的降低了地鐵列車出行過程中出現(xiàn)意外事故的幾率。

為了防止地鐵列車出現(xiàn)空轉滑行的故障，可采取以下五點控制措施：

3.1 從政府的支持力度和關注程度出發(fā)

城市地鐵交通網(wǎng)的打造需要大量資金，如果出現(xiàn)大量資金的短缺，就會帶來地鐵建造中一系列的麻煩，如資金不足會讓相關建筑隊購買低劣的材質，粗糙的建筑設計，這些施工不合格，就會為后期地鐵列車的正常運行埋下隱患，這是對成千上萬乘客生命安全的忽視，因此獲得政府資金的支持和關注度尤為重要。

3.2 從國家地鐵局的角度出發(fā)

地鐵列車局應每年撥出大量資金培訓出專業(yè)素質較高的列車維修組專隊，對一直運行的列車定期進行排查故障，進行各種形式的維修，以保障每輛出行列車的性能、設備的運轉良好，保障每位乘客的生命安全。

3.3 從地鐵列車司機的角度進行控制

列車司機每天駕駛列車都應保持著清醒的頭腦、機敏的反應，當列車發(fā)生空轉滑行時，能夠做出及時的反應并采取相應的措施，盡最大可能避免事故的發(fā)生。

3.4 從地鐵建筑設施公司的角度防控

建造地鐵的公司必須時刻把廣大乘客的安危放在第一位，在地鐵施工過程中堅決杜絕偷工減料的行為發(fā)生，鋼軌材料的使用和列車輪子的材料都要控制把關，避免出現(xiàn)輪軌銜接不好，出現(xiàn)空轉滑行的狀態(tài)。

3.5 相關地鐵交通規(guī)則和交通政策的健全

因為地鐵交通的出現(xiàn)較陸地上的交通工具出現(xiàn)的晚，所以地鐵交通規(guī)則的制定和執(zhí)行方面就會出現(xiàn)一定的紕漏。這樣容易讓別有用心的地鐵建造商、乘客、交通執(zhí)行者等鉆了交通政策規(guī)則不健全的空子，會對廣大市民生命健康造成不必要的傷害，同時也會影響一座城市的形象。

4 結語

城市化建設的快速發(fā)展，城市內部的交通主角是由地鐵這一交通工具來扮演。隨著地鐵日益漸增的客流量，地鐵的定期維修，故障排查顯得尤為重要。國家在地鐵列車的建設維護方面都應該出臺相應的政策和措施，保證乘客的生命安全。因此，對于地鐵里的工作人員，定期對地鐵列車運行中出現(xiàn)的空轉滑行等一系列安全故障進行總結探討是非常必要的。一些危險因素的分析和控制措施的實施，對地鐵列車每日的平安出行有著重要意義。

[1]金學松．電機車制動系統(tǒng)中輪軌蠕滑理論的試驗性研究[D]．西南交通大學，2015.

[2]王艷伍，陳愛麗．地鐵車輛滑行控制方案對比分析[J]．城市軌道交通研究，2014，（9）．

（責任編輯：王 波）

U270

1009-2374（2017）12-0163-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.084

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