地鐵輪對(duì)踏面鏇修經(jīng)濟(jì)性分析

孫小康

(南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司，210012，南京∥助理工程師)

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地鐵輪對(duì)踏面鏇修經(jīng)濟(jì)性分析

孫小康

(南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司，210012，南京∥助理工程師)

輪對(duì)是地鐵車輛的主要組成部件,輪對(duì)的鏇修方式直接關(guān)系到列車的安全運(yùn)行。從輪對(duì)的耗損形式入手,針對(duì)原有鏇修方式的經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行了分析,并從正常磨耗和踏面損傷兩個(gè)方面對(duì)等級(jí)修復(fù)方式的切削取值進(jìn)行探討,提出了目前等級(jí)修的檢修標(biāo)準(zhǔn)，以保證在安全的前提下降低輪對(duì)檢修的經(jīng)濟(jì)成本。

地鐵； 輪對(duì)踏面; 鏇修; 經(jīng)濟(jì)性

Author′s address Nanjing Metro Operation Co.,Ltd.,210012,Nanjing,China

輪對(duì)是地鐵車輛的重要組成部分,承受著列車在軌道上運(yùn)行時(shí)從各個(gè)方向傳來的靜、動(dòng)作用力,是影響車輛運(yùn)行安全的關(guān)鍵部件。而輪對(duì)輪緣在車輛運(yùn)行時(shí)有著防止脫軌和導(dǎo)向的作用,輪緣形狀和輪緣高度是防止脫軌的重要因素。對(duì)于輪對(duì)踏面的維修,目前都是車削加工,以恢復(fù)其幾何形狀[1]。但是，通過對(duì)檢修數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),加工輪對(duì)踏面時(shí)切削掉的有用金屬要比車輛運(yùn)行中磨損消耗的金屬量大得多,這必然造成了極大的浪費(fèi)。因此，本文將針對(duì)輪對(duì)鏇修的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行重點(diǎn)分析研究,以期對(duì)節(jié)約成本做出指導(dǎo)。

1 輪對(duì)磨耗形式

目前常見的車輪損傷形式主要有車輪踏面和輪緣的磨損、裂紋、剝離等。這些損傷會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,降低乘客乘坐的舒適度,尤其是踏面的損傷,更容易引起振動(dòng)以導(dǎo)致車輛配件裝配松動(dòng),大大降低軸承等配件的使用壽命,嚴(yán)重影響車輛運(yùn)行速度的提高以及列車運(yùn)行的安全性。

1.1 車輪踏面的磨損

車輛的全部載重都是經(jīng)過車輪傳遞給鋼軌,車輛運(yùn)行時(shí),輪對(duì)不斷地在鋼軌上滾動(dòng),車輪踏面與鋼軌形成一定的摩擦副。所謂踏面的磨損,是指踏面在工作過程中,沿車輪半徑方向尺寸的減小。若踏面磨損過甚,其斜度必然遭到損壞,引起車輛蛇形運(yùn)動(dòng)的加劇,使車輛運(yùn)行平穩(wěn)性特別是橫向平穩(wěn)性下降[2-3]。

1.2 輪緣的磨損

車輛在直線軌道運(yùn)行時(shí),輪緣磨損并不是很嚴(yán)重,但是當(dāng)車輛通過曲線或道岔時(shí),由于受到水平力的作用,輪緣與曲線外軌內(nèi)側(cè)面發(fā)生摩擦而導(dǎo)致輪緣磨損加劇[4]。如果車輛踏面磨損嚴(yán)重,同一輪對(duì)的輪徑差過大,輪對(duì)與鋼軌間的相對(duì)位置產(chǎn)生偏移,使輪緣產(chǎn)生偏磨,情況嚴(yán)重時(shí)有可能導(dǎo)致車輛產(chǎn)生傾覆風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 車輪踏面剝離和損傷

在車輛在運(yùn)行過程中,車輪踏面承受著鋼軌的沖擊力和縱向、橫向蠕滑力,在這些力的作用下,踏面表層金屬即產(chǎn)生塑性變形,形成顯微裂紋。這些裂紋經(jīng)過一定速度擴(kuò)展,當(dāng)遇到軌縫沖擊或制動(dòng)時(shí),在受閘瓦力的作用下,踏面會(huì)剝落掉離。車輪踏面的損傷和剝離都有可能造成踏面局部的凹陷或堆積,造成運(yùn)行過程中輪對(duì)出現(xiàn)周期性跳動(dòng),不但對(duì)鋼軌和車輛造成損傷,更嚴(yán)重影響了車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性。

2 傳統(tǒng)檢修方式的經(jīng)濟(jì)性分析

目前,我國主要采用車輪車床對(duì)車輪踏面進(jìn)行鏇修。在地鐵車輛廠修過程中,為了保證車輪的使用壽命,在鏇修時(shí)要求將車輛恢復(fù)至新造車的標(biāo)準(zhǔn),即按照LM32磨耗型輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鏇修。

表1是2組南京地鐵輪徑鏇修的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表,地鐵車輛使用的新輪對(duì)滾動(dòng)圓直徑為840 mm,磨損極限為770 mm[5]。一個(gè)精加工的輪餅為5 373元,那么每在一個(gè)輪對(duì)直徑上切削1 mm就相當(dāng)于耗費(fèi)資金近153.5元；1列6節(jié)編組車輛共24個(gè)輪對(duì),以南京地鐵現(xiàn)有3條線80輛6節(jié)編組車輛計(jì)算,每鏇修1 mm將耗費(fèi)資金近60萬元。隨著后續(xù)線網(wǎng)的擴(kuò)張,這個(gè)數(shù)值將更大。因此,在保證安全性的前提下,提高切削的經(jīng)濟(jì)性將顯得尤為重要。

表1 輪對(duì)檢修數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 mm

3 等級(jí)修復(fù)方式的經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 正常磨耗修復(fù)

根據(jù)表1及歷史數(shù)據(jù)可知,輪緣每修復(fù)1 mm,車輪踏面直徑方向減少約3～4 mm(如表1所示)。根據(jù)統(tǒng)計(jì),地鐵列車輪緣的平均磨耗為0.263 mm/萬km,車輪踏面平均磨耗為0.173 mm/萬km。由此可見，輪緣的磨耗值要大于踏面的磨耗值,因此在輪對(duì)鏇修時(shí)可以以恢復(fù)輪緣磨耗所需切削量作為鏇修的最終取值。

輪對(duì)鏇修時(shí),對(duì)其輪廓外觀有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求。地鐵現(xiàn)有輪對(duì)檢修基本都是按照LM32磨耗性踏面標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鏇修[6],但是如果每次鏇修都按照恢復(fù)32 mm的輪緣厚度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,顯然是不經(jīng)濟(jì)的。比如，輪緣厚度為28 mm的輪對(duì)按照LM32的標(biāo)準(zhǔn)鏇修后,輪徑將至少減少16 mm[7],這顯然是不可取的。

針對(duì)上述情況,南京地鐵相關(guān)部門研究后確定以鐵道總公司現(xiàn)有規(guī)定的幾種磨耗性踏面為標(biāo)準(zhǔn),采取等級(jí)修的方式對(duì)輪對(duì)踏面進(jìn)行修復(fù),即當(dāng)SD(輪緣厚度)<29 mm時(shí)采用LM28標(biāo)準(zhǔn)鏇修;29≤SD≤30 mm時(shí),采用LM30(見圖1)標(biāo)準(zhǔn)鏇修,SD≥30 mm時(shí),采用LM32標(biāo)準(zhǔn)鏇修[8-10]。上述等級(jí)修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)確定后,極大地減少了輪對(duì)踏面因鏇修而造成的損失。由表1可知,原輪徑值829 mm,輪緣厚28 mm的輪餅,按照原有LM32踏面形式鏇修,輪徑減少10 mm左右;按照等級(jí)修方式,即采用LM28踏面形式進(jìn)行鏇修,輪徑減少2 mm左右。按照每磨耗1 mm輪徑耗費(fèi)資金153.5元計(jì)算,節(jié)省成本近2 400元。

圖1 幾種踏面外形輪廓圖[11]

3.2 踏面損傷修復(fù)

上述恢復(fù)踏面形狀的鏇修取值只能針對(duì)正常磨損的輪對(duì),對(duì)于踏面擦傷的輪對(duì)鏇修取值,目前還沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)可以執(zhí)行。受到踏面損傷工況的影響,現(xiàn)在各單位在處理上述情況時(shí)一般采用低速大進(jìn)刀量進(jìn)行切削,對(duì)輪輞的切削深度一般達(dá)到3～5 mm,造成了一定程度的浪費(fèi)[1]。

如果在鏇輪前期能對(duì)踏面損傷深度進(jìn)行精確的測(cè)量,一旦磨損深度確定后,就可以很準(zhǔn)確地計(jì)算出進(jìn)刀量,不僅提高了工作效率,還避免了浪費(fèi)。因此,及時(shí)引進(jìn)國外先進(jìn)的測(cè)量技術(shù),提高測(cè)量精度,將對(duì)車輪踏面磨損修復(fù)有著很大的幫助。

4 結(jié)語

車輪踏面鏇修是地鐵車輛在檢修過程中遇到的一個(gè)比較普遍的問題,本文主要對(duì)原有鏇修方式的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析,并且提出了目前等級(jí)修的檢修標(biāo)準(zhǔn)。但是，對(duì)于踏面磨損的修復(fù),還需要后續(xù)對(duì)檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的跟蹤,只有在保證安全的前提下才能考慮其檢修的經(jīng)濟(jì)性。

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Economic Analysis of Wheel Lathing in Metro VehiclesSUN Xiaokang

Wheel tread is the main subassemblies of metro vehicles,and the patterns of wheel lathing directly will affect the operation safety of subway vehicles.In this paper,the abrasion of wheel tread is elaborated, the economic efficiency of original wheel lathing is analyzed.In addition,the cutting output is discussed from both the fair wear and the tread damage of different repair levels. Finally, the inspection standards for wheel tread repair are proposed to reduce the economic cost on the premise of ensuring vehicle safety.

metro; wheel tread; wheel lathing; economic efficiency

U 270.331+.1

10.16037/j.1007-869x.2016.05.020

2014-08-19)