關(guān)于優(yōu)化四方平臺動(dòng)車組輪對踏面旋修的研究

戴 峻

(中國鐵路武漢局集團(tuán)有限公司 武漢動(dòng)車段， 武漢 430083)

按照新運(yùn)規(guī)的要求，四方平臺動(dòng)車組(中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司出廠的動(dòng)車組)輪緣厚度的標(biāo)準(zhǔn)為26 mm≤輪緣厚度≤34 mm?，F(xiàn)階段四方平臺動(dòng)車組存在小輪徑輪對輪緣厚度接近26 mm，個(gè)別小輪徑動(dòng)車組輪緣厚度已經(jīng)達(dá)到甚至低于26 mm的情況，影響動(dòng)車組日常運(yùn)行。根據(jù)《CRH2A、2B、2E、2C一階段、2G型動(dòng)車組三級修規(guī)程》(鐵總運(yùn)[2017]144號)、《和諧2C二階段、380A(L)型動(dòng)車組三級檢修規(guī)程》(鐵總運(yùn)[2014]476號)文件規(guī)定，三級修輪對旋修后，輪緣厚度必須≥28 mm。在運(yùn)用的過程中，為了在保障動(dòng)車組運(yùn)行安全、不減少動(dòng)車組輪對使用壽命的情況下，最大程度的減少輪對的旋修作業(yè)量，運(yùn)用修過程中輪緣厚度按照27 mm執(zhí)行，即當(dāng)動(dòng)車組輪緣厚度小于27 mm時(shí)，進(jìn)行旋修。隨著動(dòng)車組輪徑值的不斷減小，運(yùn)用修過程中將旋修標(biāo)準(zhǔn)定為27 mm，顯然不能滿足實(shí)際要求，因此研究動(dòng)車組輪對踏面旋修優(yōu)化顯得尤為重要。

1 輪對旋修經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

1.1 運(yùn)用修按照27 mm旋修時(shí)，輪對壽命計(jì)算

這里假設(shè)萬公里輪緣厚度減少量為x，高級修出廠后，走行20萬km后，輪緣厚度為：(28-20x)。此時(shí)進(jìn)行第1次旋修，如果(28-20x)≥27(x≤0.05),旋修為經(jīng)濟(jì)旋，每次輪對旋修，輪對直徑減少大約1 mm，輪緣厚度可能增加也可能減小，具體和旋修工的設(shè)定有關(guān)，這里暫且忽略經(jīng)濟(jì)旋對輪緣厚度的影響。則第1次旋修后輪緣厚度為(28-20x)。如果(28-20x)<27(x>0.05)，需要將輪緣厚度旋修至27 mm，第1次旋修后輪緣厚度為27 mm。假如按照設(shè)定，將輪緣厚度增加1 mm，輪徑值需要減小ymm，則輪徑值減小量為：[27-(28-20x)]y=(20x-1)y。

動(dòng)車組繼續(xù)運(yùn)行20萬km后，輪緣厚度存在以下3種可能：

(1)當(dāng)x>0.05時(shí)，輪緣厚度為(27-20x)，此時(shí)輪緣厚度小于27 mm，需要將輪緣厚度旋修至27 mm，第2次旋修后輪緣厚度仍舊為27 mm。則輪徑值減小量為：[27-(27-20x)]y=20xy。

(2)當(dāng)0.025

(3)當(dāng)x≤0.025時(shí)，輪緣厚度為(28-40x)，此時(shí)輪緣厚度大于27 mm，只進(jìn)行經(jīng)濟(jì)旋，輪徑值減小大約1 mm左右，旋修后輪緣厚度假設(shè)不變。

動(dòng)車組再次運(yùn)行20萬km，進(jìn)入了高級修，按照28 mm的輪緣厚度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行旋修。

(1)當(dāng)x>0.05時(shí)，旋修前輪緣厚度為(27-20x)，旋修后輪緣厚度變?yōu)?8 mm，則輪緣厚度增加值為{28-(27-20x)}，輪徑值減少{28-(27-20x)}y=(20x+1)y

(2)當(dāng)0.025

(3)當(dāng)x≤0.025時(shí)，旋修前輪緣厚度為{(28-40x)-20x}={28-60x}，旋修后輪緣厚度變?yōu)?8 mm，則輪緣厚度增加值為[28-(28-60x)]y=60xy

由此可以總結(jié)，運(yùn)用修將標(biāo)準(zhǔn)定為27 mm時(shí)，其一個(gè)高級修周期內(nèi)輪徑值減少的總量分為以下3種情況：

(1)當(dāng)x≤0.025時(shí)，輪徑值減少總量為1+1+60xy=60xy+2；

(2)當(dāng)0.025

(3)當(dāng)x>0.05時(shí)，輪徑值減少總量為(20x-1)y+20xy+(20x+1)y=60xy

1.2 運(yùn)用修按照28 mm旋修時(shí)，輪對壽命計(jì)算

高級修出廠后，走行20萬km，輪緣厚度為(28-20x)，進(jìn)行高級修后第一次旋修時(shí)，需要將輪緣厚度旋修至28 mm，則輪緣厚度的增量為28-(28-20x)=20x，對應(yīng)的輪徑值減少量為20xy。

再次走行20萬km后，輪緣厚度為(28-20x)，進(jìn)行高級修后第2次輪對旋修時(shí)，需要將輪緣厚度旋修至28 mm，則輪緣厚度增量為20x，對應(yīng)的輪徑值減少量為20xy。

再走行20萬km，進(jìn)入下一個(gè)高級修周期，此時(shí)輪緣厚度仍舊為(28-20x)，將輪緣厚度旋修至28 mm，輪緣厚度增量為20x，對應(yīng)的輪徑值減少量為20xy。

可以看到如果運(yùn)用修執(zhí)行28 mm的標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)高級修周期內(nèi)輪徑值減少的量為20xy×3=60xy。

1.3 經(jīng)濟(jì)性對比計(jì)算

(1)當(dāng)x≤0.025時(shí)， 60xy+2>60xy；

(2)當(dāng)0.02560xy；

(3)當(dāng)x>0.05時(shí)，60xy=60xy。

即：當(dāng)平均萬公里輪緣磨耗x小于0.05 mm時(shí)，運(yùn)用修按照輪緣厚度28 mm的標(biāo)準(zhǔn)來旋修更經(jīng)濟(jì)；平均萬公里輪緣磨耗x大于0.05 mm時(shí)無論按照那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，輪徑值減少總量保持不變。

2 小輪徑輪對運(yùn)行磨耗統(tǒng)計(jì)

2.1 輪對磨耗統(tǒng)計(jì)

為便于統(tǒng)計(jì)分析，選取五級修后(共4組車)第1次LY數(shù)據(jù)至三級修(包含)期間一整個(gè)高級修周期，一個(gè)高級修周期分為3個(gè)階段：

(1)第1磨耗階段：五級修后第1次LY數(shù)據(jù)開始至運(yùn)用修第1次旋修前；

(2)第2磨耗階段：運(yùn)用修第1次旋修后至第2次旋修前；

(3)第3磨耗階段：運(yùn)用修第2次旋修后至高級修前(三級修)。

選取4列車，統(tǒng)計(jì)其走行里程情況，具體見表1，累計(jì)走行里程最少的為541 255 km，最多的為572 588萬km。

表1 走行里程統(tǒng)計(jì)表

統(tǒng)計(jì)這4組車的磨耗統(tǒng)計(jì)(全部為運(yùn)行中磨耗，不含輪對旋修)，具體情況如表2所示。

統(tǒng)計(jì)這4組車高級修后總的輪對旋修量(輪對直徑的減少全部是指旋輪導(dǎo)致的)，具體情況如表3所示。

通過實(shí)際統(tǒng)計(jì)分析可以得出，25XX列統(tǒng)計(jì)的3個(gè)階段的萬km輪緣厚度磨耗x均小于0.05 mm；26XX列第1第2階段萬km輪緣厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3階段大于0.05 mm；(3)27XX列第1第2階段萬km輪緣厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3階段大于0.05 mm；28XX列第1第2階段萬km輪緣厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3階段大于0.05 mm。具體統(tǒng)計(jì)分析情況如表4所示。

通過以上統(tǒng)計(jì)可以得出以下結(jié)論：

(1)通過4種列車的分析，小輪徑的輪對在運(yùn)用旋修中將輪緣厚度控制標(biāo)準(zhǔn)提高到28比較經(jīng)濟(jì)，且可以確保動(dòng)車組在運(yùn)行中輪緣厚度不會(huì)小于26 mm，建議運(yùn)用修將輪緣厚度提高到28 mm進(jìn)行旋修。

(2)一個(gè)高級修周期直徑累計(jì)減少均值為15.43 mm，其中主要是通過運(yùn)用修2次旋修、高級修1次旋修減少，平均通過旋修減少的直徑為12.63 mm，因此高級修數(shù)據(jù)出廠數(shù)據(jù)在800 mm很難確保運(yùn)行至下一個(gè)高級修，可以考慮將出廠的輪對直徑提高到806 mm以上。

表2 輪對磨耗統(tǒng)計(jì)表

表3 高級修后輪對旋修統(tǒng)計(jì)表

表4 統(tǒng)計(jì)分析匯總表

(3)一個(gè)高級修周期直徑磨耗數(shù)量均值為2.7 mm，萬公里直徑磨耗均值為0.048 91 mm。單位輪緣厚度增加所需要的旋修量約為8 mm(均值)。

按照中國鐵路總公司文件要求，高級修后輪徑值不低于800 mm。如果輪徑值在800 mm左右時(shí)，在輪緣厚度為27 mm左右時(shí)，如果將輪緣厚度旋修至28 mm，則需要減少輪徑值8 mm左右，輪對即將報(bào)廢。為了切實(shí)保障安全，可以考慮將小輪徑值輪對旋修后輪緣厚度標(biāo)準(zhǔn)控制在27 mm。

2.2 輪緣磨耗分析

輪緣磨耗與線路情況、輪對踏面的等效斜率、輪徑差均有一定的關(guān)系，尚未有研究表明輪徑值的大小對輪緣磨耗造成何種影響。這4組參與統(tǒng)計(jì)分析的動(dòng)車組3個(gè)階段平均輪緣磨耗均呈增加態(tài)勢，主要原因?yàn)閯?dòng)車組運(yùn)行交路的變化及隨著動(dòng)車組走行公里數(shù)的增加，輪徑差逐步變大，輪緣磨耗增加(高級修輪對旋修時(shí)，同軸輪徑值不大于0.5 mm，而運(yùn)用修輪對旋修時(shí)，同軸輪徑值不大于1 mm)。

2.3 經(jīng)濟(jì)性分析

四方平臺動(dòng)車組1條輪對的價(jià)格大約35萬元，新輪對的輪徑值為860 mm，輪徑值不能小于790 mm，因此每條輪對直徑減少的總量為70 mm。輪徑值每減少1 mm，相當(dāng)于價(jià)值減少0.5萬元(1/70)。武漢局共計(jì)配屬四方平臺動(dòng)車組90標(biāo)準(zhǔn)組(速度300 km/h)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組共計(jì)32條輪對，共計(jì)裝車輪對2 880條。如果每條輪對通過優(yōu)化旋修方法，減少1 mm的旋修量，則所有配屬的動(dòng)車組能夠節(jié)約成本1 440萬元。

3 結(jié) 論

(1)對于高級修出廠直徑≥800 mm的輪對，第1次開展運(yùn)用旋修均可以將輪緣厚度設(shè)定為≥28 mm作為控制標(biāo)準(zhǔn)。

(2)對于更換新車輪的動(dòng)車組無論是否已進(jìn)行第1次旋修，其運(yùn)用旋修標(biāo)準(zhǔn)均可按照輪緣厚度≥28 mm作為我段的控制標(biāo)準(zhǔn)。

(3)對于小輪徑輪對(定義直徑小于810 mm)，若第1次運(yùn)用旋修已按照≥27 mm標(biāo)準(zhǔn)掌握，第2次旋修時(shí)依然按照≥27 mm標(biāo)準(zhǔn)掌握，但要求旋修后的輪緣厚度不得低于旋修前的輪緣厚度。