鐵道客車車輛轉(zhuǎn)向架檢修與平穩(wěn)性的關(guān)系

侯少春

摘要 文章以現(xiàn)場實(shí)例分析為基礎(chǔ)，通過對鐵道車輛轉(zhuǎn)向架的輪對軸箱裝置、減振裝置和搖枕裝置常見故障的成因進(jìn)行分析，得出轉(zhuǎn)向架各部件的檢修質(zhì)量與車輛運(yùn)行平穩(wěn)性之間的關(guān)系。綜合各影響因素，得出鐵道客車車輛轉(zhuǎn)向架檢修質(zhì)量對運(yùn)行平穩(wěn)性有直接的影響。

關(guān)鍵詞 鐵道車輛;輪對軸箱裝置;減振裝置;搖枕裝置

中圖分類號 U297 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）05-0061-03

0 引言

旅客乘坐舒適度是現(xiàn)代鐵路運(yùn)營的重要指標(biāo)，車輛部門對旅客乘坐過程中反饋的車輛振動過大、激振、顫振等情況也極為重視，并在不斷地探索振動產(chǎn)生的原因，探究故障檢查處理機(jī)制，保證車輛的安全運(yùn)行，保障旅客的乘坐舒適。旅客的乘坐舒適度和車輛的運(yùn)行平穩(wěn)性是相互關(guān)聯(lián)的概念，該文就車輛轉(zhuǎn)向架的檢修質(zhì)量對車輛平穩(wěn)性的影響進(jìn)行展述。

1 車輛運(yùn)行平穩(wěn)性

對于狹義的乘坐舒適度僅限于與軌道狀態(tài)有關(guān)的車輛振動而引起的人體感受。車輛在運(yùn)行中產(chǎn)生的各種振動，影響旅客乘坐的舒適性和裝運(yùn)貨物的完整性。引起車輛系統(tǒng)振動的因素有多種，具體情況見表1所示[1]。

列車運(yùn)行中產(chǎn)生振動引起的運(yùn)行不平穩(wěn)是旅客乘坐不舒適的重要來源，轉(zhuǎn)向架檢修不到位引起的振動又是列車振動的主要產(chǎn)生因素。為了使車輛具有良好的運(yùn)行平穩(wěn)性和舒適性，鐵道客車車輛一般采用兩級懸掛系統(tǒng)，即軸箱懸掛和中央懸掛。軸箱懸掛主要使車輛系統(tǒng)具有優(yōu)良的運(yùn)行穩(wěn)定性，中央懸掛主要是保持車輛系統(tǒng)具有優(yōu)良的乘坐舒適性。該兩級懸掛系統(tǒng)對車輛動力性能的影響和貢獻(xiàn)并不是完全獨(dú)立的，軸箱懸掛對車輛系統(tǒng)的乘坐舒適性有一定的影響，而中央懸掛對系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性也有一定的影響。

2 輪對軸箱裝置檢修與舒適性

2.1 輪對軸箱裝置的組成及故障分析

客車車輛輪對軸箱裝置主要由輪對、軸箱、軸簧等組成。[2]車輪的故障主要有踏面擦傷、剝離（如圖1）和失圓。踏面擦傷是由于車輛運(yùn)行過程中抱閘過緊，使車輪在鋼軌上滑行，導(dǎo)致踏面局部被磨成平面;踏面失圓是由于車輪局部材質(zhì)過軟，在運(yùn)行中與鋼軌擠壓而成的，導(dǎo)致車輪圓心偏移，輪形變成了橢圓;踏面剝離是由于車輪材質(zhì)不良，在車輪與鋼軌多次擠壓作用下發(fā)生的疲勞破壞。

2.2 輪對軸箱裝置檢修質(zhì)量與舒適性關(guān)系

踏面擦傷和踏面剝離會加劇車輛運(yùn)行時(shí)的振動，影響旅客的乘坐舒適性。踏面失圓會使車輛運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生周期性振動，甚至?xí)a(chǎn)生應(yīng)激共振，影響乘客的舒適性。車輪踏面擦傷、剝離和失圓的檢修限度見表2。

在日常檢查中，踏面擦傷、剝離通過錘敲、目視可以檢查判斷其限度是否達(dá)到運(yùn)行限度。但是踏面失圓無法用常規(guī)方法進(jìn)行檢查，這種情況就需利用數(shù)字技術(shù)。如：2020年6月18日，K286次組中YZ25G352268車輛振動劇烈，入庫后檢查無踏面擦傷和剝離情況，使用不落輪鏇床標(biāo)定發(fā)現(xiàn)第6位輪徑向跳動量超標(biāo)，換輪處理后振動情況消失。通過分析得知，在無可視車輪故障的情況下，須通過數(shù)字技術(shù)來對一些隱性參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，對接近限度的參數(shù)通過踏面修形、修復(fù)等手段使參數(shù)恢復(fù)到正常范圍。

通過對輪對軸箱裝置故障成因和現(xiàn)場實(shí)例綜合分析可知，輪對軸箱裝置的檢修質(zhì)量直接影響車輛振動的激源，不良的車輪狀態(tài)會產(chǎn)生自振、顫振等不良的運(yùn)行情況，進(jìn)而增加了車輛的振動來源，影響旅客的乘坐舒適性。

3 減振裝置檢修與舒適性

3.1 減振裝置的組成及故障分析

客車車輛轉(zhuǎn)向架的減振裝置主要由彈簧和油壓減振器組成，對車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性起著非常重要的作用[3]。客車車輛用彈簧分為螺旋鋼彈簧、空氣彈簧、橡膠彈簧等，油壓減振器可分為垂向油壓減振器、橫向油壓減振器、抗蛇行油壓減振器等。

彈簧的主要故障形式有裂損（如圖2）、衰弱、腐蝕及磨損等。彈簧的裂紋和折斷故障一般發(fā)生于上（或下）支撐圈的連接處，該處的彈簧所受的扭轉(zhuǎn)力矩和剪切力矩的合作用應(yīng)力最大。油壓減振器的主要故障形式有漏（滲）油、筒體脫斷等。油壓減振器經(jīng)過長時(shí)間應(yīng)用，密封圈老化，液壓油發(fā)生滲漏，使減振器的減振效果減弱，隨著滲漏的加劇，減振器失去減振效果即變成了剛性連接，當(dāng)遇到?jīng)_擊時(shí)就會發(fā)生活塞桿的折斷，導(dǎo)致筒體脫斷。

3.2 減振裝置檢修質(zhì)量與舒適性關(guān)系

減振裝置作用不良甚至失效會使車輛振動的衰減機(jī)制減弱失效，影響旅客乘坐舒適性[4]。減振裝置的檢修限度見表3。

在日常檢查中，彈簧裂損因一般發(fā)生簧圈內(nèi)側(cè)位置較為隱蔽不易發(fā)現(xiàn);減振器輕微漏（滲）油的初期因其為高價(jià)配件且部分大修油壓減振器因注油過量在裝車初期會出現(xiàn)正常的滲油情況，一般不會立即進(jìn)行更換處理。但這就造成了部分油壓減振器液壓油漏光減振失效甚至筒體脫斷的情況。如：2019年3月27日，K285次日常檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)組內(nèi)YW25G679019車輛第2位油壓減振器的筒體脫斷（如圖3）。2019年10月22日，K877次日常檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)組內(nèi)CA25G889367車輛第1位油壓減振器筒體脫斷。通過分析發(fā)現(xiàn)：減振器的筒體均有不同程度的漏油和摩擦痕跡，這就要求我們在日常檢修過程中，著重對有漏油情況的車輛進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，避免出現(xiàn)油壓減振器失效甚至折斷脫落的情況。

通過對減振裝置故障成因和現(xiàn)場實(shí)例綜合分析可知，減振裝置的檢修質(zhì)量直接影響著轉(zhuǎn)向架對車輛振動的衰減作用強(qiáng)度，良好的減振裝置狀態(tài)可以很好地降低車輛振動，進(jìn)而提供良好的乘坐舒適性。

4 搖枕裝置檢修與舒適性

4.1 搖枕裝置的組成及故障分析

客車車輛轉(zhuǎn)向架的搖枕裝置主要由搖枕、彈簧托梁、橫向減振器、牽引拉桿、搖枕彈簧等組成。搖枕裝置的主要故障形式有托梁彎曲變形（如圖4）、搖枕與側(cè)梁碰撞、牽引拉桿螺栓松動等。車輛部件材質(zhì)剛度不足或受到過大的沖擊載荷后會發(fā)生彎曲變形。經(jīng)過長時(shí)間應(yīng)用，橫向減振器可能會發(fā)生松脫或橡膠堆失效，會使搖枕在左右偏移過程中與構(gòu)架側(cè)梁發(fā)生接觸，如果車輛橫向偏移量過大就會導(dǎo)致?lián)u枕與構(gòu)架側(cè)梁發(fā)生碰撞。在不斷地運(yùn)行振動沖擊作用下，緊固螺母會發(fā)生松動，如不及時(shí)進(jìn)行緊固處理，螺母會發(fā)生松脫，最終導(dǎo)致定位作用失效。

4.2 搖枕裝置檢修質(zhì)量與舒適性關(guān)系

搖枕裝置作用不良會使車輛車體發(fā)生偏移加劇車輛振動，安裝在搖枕上的橫向減振器失效后會使搖枕與構(gòu)架側(cè)梁在運(yùn)行中發(fā)生碰撞，影響旅客的乘坐舒適性，嚴(yán)重時(shí)會使搖枕或構(gòu)架側(cè)梁發(fā)生裂損，危及車輛的運(yùn)行安全。搖枕裝置的檢修限度見表4。

在日常檢查中，搖枕裝置各部件所處位置較為隱蔽，不易進(jìn)行檢查。橫向減振器安裝位置位于構(gòu)架側(cè)梁與搖枕之間，空間狹小且光線不足，難以準(zhǔn)確判斷間隙、部件狀態(tài)。一般都是發(fā)現(xiàn)搖枕、彈簧托梁或構(gòu)架側(cè)梁上有撞擊痕跡后，再對處于狹小空間的部件進(jìn)行進(jìn)一步的檢查。如：2019年10月8日，K875次組內(nèi)YZ25G679039車輛第2位轉(zhuǎn)向架振動大。入庫檢查發(fā)現(xiàn)，該車第2位轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)梁止擋板厚度為15 mm，搖枕與構(gòu)架側(cè)梁抗磨情況嚴(yán)重（如圖5），且搖枕彈簧與構(gòu)架側(cè)梁抗磨。通過分析可知，橫向緩沖器與構(gòu)架間隙過大或過小均會影響搖枕的偏移，如不及時(shí)進(jìn)行處置就會影響其上的部件配置。

通過對搖枕裝置故障成因和現(xiàn)場實(shí)例綜合分析可知，搖枕裝置的檢修質(zhì)量直接影響車輛振動的激源，不良的搖枕裝置狀態(tài)會產(chǎn)生撞擊情況，進(jìn)而增加了車輛的振動來源。另外，還會進(jìn)一步影響其上部件的配置關(guān)系，衰減部件的減振效果，影響旅客的乘坐舒適性。

5 結(jié)語

我國鐵道車輛轉(zhuǎn)向架的檢修質(zhì)量對鐵道車輛的運(yùn)行平穩(wěn)性的影響是至關(guān)重要的，良好的檢修質(zhì)量不僅可以降低振動的頻率和幅度，還可以減少振動激源。在進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)建立完善的檢修管理機(jī)制，綜合運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，提升檢修作業(yè)人員的綜合素質(zhì)，保證檢修質(zhì)量、提升運(yùn)行品質(zhì)，確保我國鐵道車輛能夠安全、平穩(wěn)地運(yùn)行，給旅客提供優(yōu)良的乘坐舒適度。

參考文獻(xiàn)

[1]任尊松 .車輛動力學(xué)基礎(chǔ)[M] .北京：中國鐵道出版社，? 2014： 14 .

[2]鐵路職工崗位培訓(xùn)教材編審委員會 .客車檢車員[M].北京：中國鐵道出版社，? 2016： 78+85 .

[3]機(jī)車車輛油壓減振器： TB/T 1491—2015[S] .北京：中國鐵道出版社，? 2015 .

[4]機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架 客車轉(zhuǎn)向架： TB/T 1490—2017[S] .北京：中國鐵道出版社， 2017 .