CR400BF 型動車組達速交路軸溫變化規(guī)律研究

王建輝 中國鐵路上海局集團有限公司南京動車段

中國時速350 km/h 以上的交路主要由CR400BF 型動車組擔當，軸承作為高速列車行走部的關鍵零部件，其工作狀態(tài)異常嚴重影響列車的安全運行，一直以來都是動車組高速運行的監(jiān)控重點。高速列車采用車載軸溫檢測系統(tǒng)來檢測軸溫的實時變化，如果監(jiān)測軸溫超過設定的閾值則診斷其狀態(tài)異常，并發(fā)出預警或報警，從而有效避免了燃軸、切軸等重大安全事故。前主要通過WTDS（動車組車載信息無線傳輸系統(tǒng)）監(jiān)測軸溫，但是由于該系統(tǒng)無法對軸溫的發(fā)展趨勢進行預測，只能被動等待異常情況發(fā)生，而且相關人員的處理時間較少且處理手段相對單一。因此，開展CR400BF 型動車組達速交路軸溫規(guī)律研究，對保障行車安全性，提高運營經濟性等具有重要的研究意義和工程應用價值。

為研究軸溫變化規(guī)律，對CR400BF 型動車組出現的4 次軸承絕對溫度超110℃問題進行研究，通過統(tǒng)計發(fā)現軸承溫度超過110℃的車組均為運行在長大交路，且發(fā)生在固定運行區(qū)間，結合運行速度、外部溫度和交路信息對軸溫變化進行分析，掌握其變化規(guī)律，對指導動車組的運用、監(jiān)控以及檢修都有著重要意義。

1 軸溫與外溫關系分析

本文對5 月23 日至6 月10 日達速動車組軸箱軸承最高運行溫度數據進行統(tǒng)計，共涉及9 列車組及40 組軸溫運行數據，分別取當日最高軸承溫度時刻全列軸承溫度均值與外界環(huán)境溫度并進行分析，可以發(fā)現隨著外溫溫度升高，最高軸溫均值也呈現上升趨勢，26℃～33℃時曲線變化較為平緩，當環(huán)境溫度達到34℃以上時，軸承溫度上升趨勢明顯，如圖1所示。

圖1 最高軸溫隨外溫變化圖

2 軸溫與軸位關系分析

2.1 車廂軸溫數據分布情況統(tǒng)計

本文將40 組軸溫運行數據分每節(jié)車廂車軸軸溫進行統(tǒng)計分析，各車廂平均軸溫如圖2 所示，發(fā)現中間車廂平均軸溫均相較于重聯端或兩頭端平均軸溫較高。圖中前、后聯為上行方向。

圖2 各車廂平均軸溫（℃）

為各車廂軸溫標準差，從軸溫波動情況來看，與平均軸溫呈現相反趨勢，中間車廂軸溫標準差相較于重聯端或兩頭端軸溫標準差較小，波動相對平緩，如圖3 所示，

圖3 各車廂軸溫標準差

2.2 車軸軸溫數據分布情況統(tǒng)計

圖4 為重聯車各軸最高軸溫和平均軸溫統(tǒng)計圖（從左至右分別為1～16 車各軸），由圖4 可知，分布規(guī)律與之前分析各車廂軸溫分布趨勢基本一致，其中軸溫最大值主要分布在重聯動車組兩端。

圖4 重聯車各軸位最高軸溫和平均軸溫統(tǒng)計圖(℃)

3 軸溫與注脂量關系

為研究注脂量對軸溫的影響，從5 月份開始跟蹤溫度變化，室外溫度普遍在25℃到37℃之間，中車唐山公司統(tǒng)計FAG12 版軸承油脂量≤234 g 的軸承與油脂量≥246 g 的軸承（軸承注脂量范圍要求：230 g-250 g）運行溫度，動車組達速交路的軸箱軸承溫度結果表明：潤滑脂填充量的多少對軸承溫度影響較小，如圖5 所示。

圖5 注脂量變化與軸承溫度關系（℃）（圖中缺少注量脂＞246 的標注）

4 軸溫與速度關系分析

4.1 動車組故障時刻軸溫分析

為分析軸溫故障發(fā)生時動車組各軸溫度的分布情況，我們對某動車組進行分析，由圖6 可知，隨著高速運行時間的推移，各軸溫度均持續(xù)上升，15： 54，01 車1 軸2 位軸溫最高達到112℃，其余各車軸溫也均在93℃以上，由此可知，達速交路軸溫高故障發(fā)生時刻1-8 車各車軸溫情況均穩(wěn)定升高，并非故障軸溫單獨升高。

圖6 動車組故障時刻軸溫統(tǒng)計圖(℃)

4.2 達速交路速度分析

長大交路各區(qū)間動車組運行的速度不同，溫度變化也具有一定的規(guī)律性，以G20-G39 交路信息6 月14 日運行動車組運行速度與軸溫上升情況為例，分別如圖7 和圖8 所示。首先查看交路運行信息及速度曲線，可以發(fā)現G20 次交路南京南-濟南西-北京南區(qū)間，除中途一次降速至200 km/h 及濟南西站停，均維持在滿速350 km/h 運行。G39 次交路北京南至南京南區(qū)間，速度較G20 達速交路速度略低。查看動車組軸溫及室外溫度數據，可以發(fā)現G20 交路南京南-濟南西出現一次降速至250 km/h 外，其余均維持在340 km/，軸承溫度持續(xù)上升；濟南西-北京南區(qū)間，除濟南西停站時軸溫下降，其余時間軸溫繼續(xù)穩(wěn)步上升，同一時間段室外溫度也是穩(wěn)步上升。查看G39 交路北京南-南京南區(qū)間，可以發(fā)現雖然速度維持在340 km/h 左右運行，但因外溫下降，軸承溫度增長趨勢不顯著，維持平穩(wěn)。可見，在滿速350 km/h 下持續(xù)運行，軸溫也持續(xù)上升，且外溫較高時，軸溫持續(xù)上升的速度也越快。

圖 7 G20-G39 交路運行速度（km/h）

圖8 G20-G39 交路軸溫以及外溫（℃）

5 分析結論

通過對CR400BF 型動車組達速軸溫情況進行跟蹤統(tǒng)計，同時對故障時刻軸位軸溫進行綜合分析，可以得出以下初步結論：

（1）從目前故障情況來看，四次軸承溫度超過110℃的情況均發(fā)生在固定區(qū)間區(qū)間，時間點也較為接近，均在下午15：44 至 15：54 之間。

（2）對比外溫與軸承溫度，可以發(fā)現動車組全列軸溫隨外溫上升而上升，當環(huán)境溫度達到34℃以上時，軸承溫度上升趨勢變化明顯。

（3）擔當達速交路的重聯動車組兩端頭車以及重聯端車廂平均軸溫相對較低，但是軸溫波動較大，往往更容易發(fā)生個別軸承溫度超過110℃的情況。且頭車與尾車軸溫對比，發(fā)現尾車溫度比頭車溫度平均高3 到13℃不等。

（4）根據運行交路全列平均軸溫、運行速度及外溫的綜合分析，同時對比不同日期達速交路運行車組，發(fā)現軸溫變化趨勢基本趨于一致。

（5）通過跟蹤FAG 軸承不同潤滑脂填充量動車組達速交路的軸箱軸承溫度，發(fā)現潤滑脂填充量的多少對軸承溫度影響較小。

上述軸溫研究結論為動車組運用、監(jiān)控和檢修提供了相關依據，提高了動車組運行安全性。