溫州市域動車組初期運營車輪磨耗規(guī)律研究

摘要 文章介紹了溫州S1線市域動車組的基本參數(shù)和線路條件，并選取溫州S1線S0103列市域動車組在載客運營4個多月后的6個月（約10萬公里）的車輪踏面及輪緣數(shù)據(jù)進行研究。首先，將S0103列初期運營期間鏇修前后的車輪對受電弓檢測棚數(shù)據(jù)與鏇床測量準確數(shù)據(jù)進行了對比，得出了車輪對受電弓檢測棚數(shù)據(jù)的測量誤差；然后，在此基礎上統(tǒng)計了S0103列的車輪踏面及輪緣磨耗隨里程的變化曲線，并進行了線性擬合。研究表明，踏面區(qū)的最大磨耗速率約0.144 mm/萬公里，輪緣區(qū)的最大磨耗速率約0.152 mm/萬公里；開始運營時輪緣區(qū)偏磨明顯，但后續(xù)差距趨于穩(wěn)定；同軸左側(cè)踏面、輪緣區(qū)的磨耗速率普遍小于右側(cè)；踏面、輪緣區(qū)的磨耗速率在0.08～0.1 mm/萬公里區(qū)間的占比最大，在0.1～0.12 mm/萬公里區(qū)間的占比次之。

關鍵詞 市域動車組；踏面；輪緣；磨耗規(guī)律

中圖分類號 U266 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）03-0013-03

0 引言

車輪磨耗（車輪踏面及輪緣磨耗）由輪軌蠕滑作用引起，與列車速度、曲線半徑、線路不平順等級、輪軌匹配關系、輪軌蠕滑系數(shù)等動力學參數(shù)密切相關。該文通過對車輛車輪踏面及輪緣磨耗規(guī)律的研究，確定合理的車輛、線路設計參數(shù)，采取必要的降低磨耗措施，以提高列車的運行品質(zhì)并延長列車的鏇修周期。近年來，國內(nèi)學者通過實測[1-5]或理論模型分析[4，6]，對列車的車輪磨耗規(guī)律進行了研究。

孔瑞晨[3]等以某城市軌道交通為例，通過抽樣分析其車輪輪緣磨耗數(shù)據(jù)及車輛鏇修數(shù)據(jù)，得到了車輪輪緣磨耗的普遍規(guī)律及與車輪鏇修的關系，綜合各種影響因素提出了緩解車輛輪緣磨耗的措施；徐凱[4]等以運行于武廣客專上的CRH380A和CRH380B型動車組為研究對象，在線路數(shù)據(jù)統(tǒng)計的基礎上，基于SIMPACK建立的高速動車組模型和編制的輪軌磨耗程序，對兩類動車組車輛在一個鏇修周期內(nèi)的車輪磨耗特性及其對車輛運行性能的影響進行了分析；部分學者通過建立車輛動力學計算模型和車輪磨耗預測模型，研究了曲線上列車運行速度對車輪磨耗的影響；還有學者結(jié)合車輛-軌道耦合動力學理論和概率方法，建立了考慮車輪踏面磨耗-軌道隨機不平順耦合作用的車輛-軌道隨機分析模型，并用一類概率密度演化方程解決了模型的概率密度傳遞問題，較好地分析了車輛-軌道系統(tǒng)在不同車輪型面磨損及線路隨機不平順聯(lián)合作用下的動力響應分析及可靠度計算問題。

1 市域動車組車輪磨耗研究意義

隨著市域鐵路列車在我國的發(fā)展，其車輪磨耗規(guī)律應引起足夠的重視。市域鐵路列車速度通常為120～160 km/h，

高于地鐵列車（80～100 km/h），為適應3～5 km的站間距需頻繁地快起快停，因此車輪磨耗不同于地鐵列車和高速動車組。如表1給出了不同車型的情況對比，溫州市域車S1線中R500 m以下的曲線占比低于北京地鐵線路，高于北京新機場線，但運行速度卻高于北京地鐵線路，低于北京新機場線。該文將針對我國首個市域鐵路列車——溫州S1線市域動車組，進行初期運營車輪踏面及輪緣磨耗規(guī)律的研究。

2 踏面、輪緣磨耗數(shù)據(jù)測量方式

該文踏面、輪緣數(shù)據(jù)主要來源于溫州S1線桐嶺車輛段輪對受電弓檢測棚（以下簡稱檢測棚）。

（1）列車號：S0103列。

（2）列車載客運營時間：2019年1月23日。

（3）初期運營分析時間段：2019年6月7日—12月12日（S0103列）。

（4）鏇修情況：S0103列于2019年12月2日—12月6日進行了鏇輪作業(yè)。

3 踏面磨耗規(guī)律

踏面磨耗為輪緣高度與名義輪緣高度27 mm的差值，因此通過檢測棚的輪緣高度數(shù)據(jù)可以得到踏面的磨耗規(guī)律。S010301車車輪踏面磨耗隨運營里程的變化見圖1所示（圖中最大里程處踏面磨耗量驟降是因為車輪鏇修之故，下同）。由圖1可知，檢測棚的檢測踏面磨耗隨運營里程波動上升，印證了上節(jié)論述的檢測棚數(shù)據(jù)與鏇床的準確數(shù)據(jù)存在的偏差。同時，對所有測試數(shù)據(jù)進行了線性擬合處理，根據(jù)擬合方程得到的萬公里等效磨耗量見表2所示。

根據(jù)表2可知，S0103列車輪踏面的最大等效磨耗速率為0.144 mm/萬公里，最小為0.068 mm/萬公里；同軸左側(cè)的踏面磨耗普遍小于右側(cè)。

4 輪緣磨耗規(guī)律

4.1 輪緣厚度變化規(guī)律

該文研究上述等效輪緣厚度的變化規(guī)律。S010301車車輪輪緣磨耗隨運營里程的變化見圖2所示，從圖2可知，檢測棚的檢測輪緣磨耗隨運營里程波動上升，印證了上節(jié)論述的檢測棚數(shù)據(jù)與鏇床的準確數(shù)據(jù)存在的偏差。同時，對所有測試數(shù)據(jù)進行了線性擬合處理，根據(jù)擬合方程得到的萬公里等效磨耗量見表3所示。

根據(jù)表3可知，S0103列車輪輪緣的最大等效磨耗速率為0.152 mm/萬公里，最小為0.071 mm/萬公里；同軸左側(cè)的輪緣磨耗普遍小于右側(cè)。

5 踏面、輪緣磨耗分布規(guī)律

5.1 同軸兩側(cè)的車輪磨耗規(guī)律

由圖2可知，左側(cè)（2、4、6、8）同軸輪緣磨耗量（絕對值）均大于右側(cè)（1、3、5、7），說明開始運營時輪緣偏磨較多，后續(xù)差距則趨于穩(wěn)定。

由表2～3可知，同軸左側(cè)的輪緣、踏面磨耗普遍小于右側(cè)。

5.2 磨耗速率的分布區(qū)間占比

將S0103列01車1位～04車8位車輪位置分別定義為1～32位，根據(jù)表2～3分別得到踏面、輪緣萬公里磨耗的分布圖如圖3～4所示，并分別將圖3～4的磨耗分成0.06～0.08 mm/萬公里、0.08～0.1 mm/萬公里、0.1～0.12 mm/萬公里、0.12～0.14 mm/萬公里、0.14～0.16 mm/萬公里，計算各部分的占比，見表4所示。

由表4可知，踏面、輪緣的等效磨耗量在0.08～0.1 mm/萬公里區(qū)間的占比最大，而在0.1～0.12 mm/萬公里區(qū)間的占比次之，即為車輪的普遍磨耗數(shù)值區(qū)間。

6 結(jié)束語

該文首先通過對檢測棚測量的踏面及輪緣數(shù)據(jù)與鏇床測量數(shù)據(jù)的對比，確定了檢測棚的誤差范圍。然后對載荷運營4個多月后6個月期間的其中一列車進行了詳細的規(guī)律研究，得出了踏面及輪緣磨耗的初步規(guī)律：踏面區(qū)最大磨耗速率約0.144 mm/萬公里，輪緣區(qū)的最大磨耗速率約0.152 mm/萬公里。

開始運營時輪緣區(qū)偏磨明顯，但后續(xù)差距趨于穩(wěn)定。同軸左側(cè)踏面、輪緣區(qū)的磨耗速率普遍小于右側(cè)。

踏面、輪緣區(qū)的磨耗速率在0.08～0.1 mm/萬公里區(qū)間的占比最大，在0.1～0.12 mm/萬公里區(qū)間的占比次之，是車輪踏面和輪緣的普遍磨耗數(shù)值區(qū)間。

參考文獻

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收稿日期：2024-08-02

作者簡介：邵鳴和（1990—），男，碩士研究生，工程師，研究方向：軌道交通車輛技術(shù)管理。