重慶軌道一號線地鐵車輛輪對異常分析與對策

摘 要：總結(jié)了重慶軌道一號線地鐵車輛輪對的主要損傷形式，包括車輪失圓和輪緣垂直磨耗，對形成這些損傷的原因進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：軌道交通;車輛輪對;異常情況

1 地鐵車輛輪對失圓

1.1地鐵車輛輪對失圓的概念及危害。車輪輪徑測量橫斷面上的最大與最小直徑的差值，稱作輪對失圓度，也稱作橢圓度或不圓度。車輪不圓是指車輪徑向圓跳動值較大。車輪不圓也可以理解為車輪近似地趨于一個多邊形，當(dāng)車輪滾過多邊 形的每一邊長時，輪軌間發(fā)生沖擊，鋼軌受到一個向下的沖量，而車輪受到一個向上的沖量，當(dāng)車輪不斷滾動時，就會與鋼軌形成周期性 沖擊，多邊數(shù)量越多，沖擊周期就越短，車輛振動越激烈。地鐵車輛 輪對失圓極大的影響到了乘客乘車的舒適性，同時存在著一定的安全隱患。

1.2重慶地鐵車輛輪對失圓情況現(xiàn)狀。據(jù)調(diào)查重慶地鐵車輛輪對失圓情況主要集中在拖車上，動車上很少出現(xiàn)輪對失圓。

1.3一號線地鐵車輛輪對失圓的原因分析

1.3.1外界因素導(dǎo)致地鐵車輛輪對失圓。地鐵車輛輪對在車輛運(yùn)行過程中失去粘著產(chǎn)生的滑動摩擦?xí)斐绍囕喌牟痪鶆蚰p，久而久之導(dǎo)致輪對失圓。車輪失去粘著的情況在車輛處于牽引和制動過程中均可能發(fā)生，造成列車失去粘著的外部因素主要有以下幾種。

1.3.1.1氣候因素。重慶氣候溫和，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，雨量充沛常年降雨量1000‐1450ml。重慶地鐵線路由高架和隧道組成，由于線路存在高架露天部分，充沛的降雨在一定程度上導(dǎo)致鋼軌與輪對之間粘著系數(shù)的降低，而且隧道內(nèi)空氣濕度較高也會造成鋼軌與輪對之間粘著系數(shù)降低，這在一定程度上導(dǎo)致了地鐵車輛運(yùn)行過程中失去粘著而產(chǎn)生滑動摩擦。

1.3.1.2線路因素。當(dāng)?shù)罔F列車在坡度大的斜坡上處于大牽引或者大制動工況時由于地鐵自身重力被分解為平行于鋼軌表面的力和垂直于鋼軌的力，這時鋼軌所產(chǎn)生的滾動摩擦力無法滿足地鐵列車的牽引力或者制動力繼而輪對失去粘著產(chǎn)生滑行。重慶軌道一號線線路長大坡區(qū)間較多，地鐵車輛在這樣長且陡的線路中處于大制動或大牽引工況時車輪發(fā)生滑行的可能性較大，日積月累從而導(dǎo)致車輛輪對失圓。

1.3.1.3客流因素?？土鬟^大會導(dǎo)致地鐵車輛長時間處于滿載狀態(tài)，地鐵車輛載重的增加相應(yīng)所需的牽引力和制動力也會增加，當(dāng)輪對與鋼軌之間產(chǎn)生的滾動摩擦力無法滿足牽引力或者制動力需求時地鐵車輛便會產(chǎn)生滑動摩擦誘發(fā)輪對失圓。經(jīng)調(diào)查，一號線線路客流不大，一天之中除早晚高峰很少出現(xiàn)長時間大客流的情況，從而基本可以排除客流因素導(dǎo)致車輛輪對失圓。

1.3.2地鐵車輛自身原因?qū)е隆?/p>

1.3.2.1地鐵車輛輪對安裝因素。在輪對的安裝過程中如果軸孔配合不好出現(xiàn)間隙（理論上要求過盈配合不會存在間隙），這樣的車輛在運(yùn)行過程中輪對會出現(xiàn)甩動導(dǎo)致輪對的不均勻磨耗造成輪對失圓。為此調(diào)查一號線車輛段車輛鏇修情況，調(diào)查發(fā)現(xiàn)一號線地鐵車輛因輪對失圓而鏇修后同一位置一年內(nèi)未再次失圓，如果為輪對安裝原因短時間內(nèi)極有可能再次出現(xiàn)失圓情況所以基本可以排除輪對安裝問題導(dǎo)致輪對失圓。

1.3.2.2地鐵車輛輪對制造因素。一號線地鐵車輛所采用的輪對為合金材料制造，地鐵車輛輪對在大批量制造過程中可能會出現(xiàn)的由于材料密度不同導(dǎo)致車輪質(zhì)量分配不均。質(zhì)量不均的車輪在高速旋轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)甩動現(xiàn)象，同時車輪硬度大小也會出現(xiàn)不均勻分布從而導(dǎo)致車輪行駛過程中的不均勻磨損，這種問題會造成輪對失圓。但同樣由于一號線地鐵車輛輪對失圓鏇修后同一位置一年內(nèi)未再次失圓這一原因，所以基本可以排除制造因素導(dǎo)致輪對失圓。在重慶市軌道交通一號線地鐵車輛架修工作中，維修人員對車輛轉(zhuǎn)向架輪對進(jìn)行了無損探傷，對轉(zhuǎn)向架整體進(jìn)行了動態(tài)跑合試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)一號線車輛轉(zhuǎn)向架存輪對存在材料密度不一以及軸孔配合的問題。

1.3.2.3地鐵車輛拖車布置形式因素由于輪對失圓現(xiàn)象主要發(fā)生在地鐵車輛拖車上，根據(jù)拖車和動車主要不同部分即牽引和制動部分初步可以判斷拖車上的軸盤制動系統(tǒng)是造成輪對失圓的主要原因。一號線地鐵車輛拖車采用的是軸盤制動，軸盤制動是在車軸上安裝制動盤，用制動夾鉗使兩個制動閘片緊壓制動盤側(cè)面，通過摩擦產(chǎn)生制動力，使列車停止前進(jìn)。一號線地鐵車輛動車采用的是踏面制動，踏面制動是傳統(tǒng)的制動方式，它是采用閘瓦壓緊車輪踏面產(chǎn)生制動力進(jìn)行制動，踏面制動時閘瓦與車輪踏面緊密接觸這在一定程度上起到類似于鏇輪的修型效果，降低了輪對的失圓程度。拖車的軸盤制動卻沒有這樣的功能。

1.3.2.4地鐵車輛制動系統(tǒng)電空制動分配因素由于一號線地鐵車輛拖車采用的軸盤制動有著制動效果好、噪音小、制動平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)車輛電制動不足衰減時，首先在拖車施加空氣制動，然后才在動車上施加制動，這樣的控制分配機(jī)制造成拖車軸盤制動使用率大大高于動車閘瓦制動，即拖車輪對更易出現(xiàn)失去粘著產(chǎn)生滑動摩擦的情況，這是拖車輪對失圓現(xiàn)象較多的重要原因。

綜上所述一號線地鐵車輛輪對失圓的主要為拖車所采用的軸盤制動本身不具備輪對修型功能的缺點(diǎn)以及制動系統(tǒng)制動力分配問題造成，同時重慶主城區(qū)的氣候因素以及一號線的線路因素在一定程度上起到了催化劑的作用。

1.4.可以采取的措施。根據(jù)調(diào)查分析目前我們能夠采取的措施有以下兩點(diǎn)：

1.4.1嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)鏇修制度。由于輪對失圓后會對其他正常輪對產(chǎn)生影響，且失圓程度會隨著時間流逝不斷加劇，及時將失圓輪對進(jìn)行鏇修能夠很好的避免情況進(jìn)一步惡化。

1.4.2調(diào)整車輛電空制動分配方式。在不影響列車正常行駛的前提下，盡可能降低空氣制動的介入速度，使車輛的電制動能發(fā)揮最大效果。同時降低踏面制動的使用門檻，在一定程度上更多地使用踏面制動。

2、地鐵車輛輪緣磨耗異常

經(jīng)調(diào)查一號線地鐵車輛輪緣磨耗情況，發(fā)現(xiàn)一號線部分地鐵車輛 存在輕微的輪緣垂直磨耗情況。

2.1輪緣垂直磨耗的概念及危害。輪緣垂直磨耗是是輪緣外側(cè)面被磨耗成與水平面成垂直狀態(tài)（見下圖）。當(dāng)垂直磨耗超過限度時，其輪緣根部與鋼軌內(nèi)側(cè)面形成水平接觸，當(dāng)車輪通過道岔時，由于輪緣與鋼軌沒有弧形，就會使車輪撞 擊尖軌或爬上撤岔心造成脫軌事故。

2.2輪緣垂直磨耗原因分析。一號線地鐵車輛輪對與轉(zhuǎn)向架的連接采用的是固定軸箱連接，兩者之間無橫向移動裝置，當(dāng)車輛通過曲線和道岔時，輪對踏面斜率自 動調(diào)整輪對的能力降低，主要依靠鋼軌擠壓輪緣側(cè)面進(jìn)行，過多的剛 性摩擦導(dǎo)致輪緣磨損加劇。曲線半徑越小，造成的輪緣磨損越劇烈。

從上表可以看出一號線線路存在較多的小半徑曲線，這是造成一 號線地鐵車輛垂直磨耗的主要原因。

2.3可以采取的措施

2.3.1嚴(yán)格按照相關(guān)限度執(zhí)行輪緣鏇修工作，防止帶病運(yùn)用致使磨耗 程度加大。

2.3.2做好輪緣潤滑裝置檢修工作，保證潤滑油油量充足噴油管路暢通。

2.3.3增加輪緣潤滑裝置工作時間，加大噴油量。目前一號線地鐵車輛輪緣潤滑裝置采用的是彎道加時間的控制方式，用高壓氣體將油噴出形成油霧附著于車輪輪緣。為了減輕一號線地鐵車輛輪緣垂直磨耗的現(xiàn)狀，可以調(diào)整控制程序縮短噴油間隔時間從而增加輪緣潤滑裝置工作時間，同時調(diào)整送風(fēng)量加大噴油量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王偉.地鐵車輛輪對異響故障淺析[J].科技致富向?qū)В?014，（12）.271.

[2]周清躍，劉豐收，朱梅.輪軌關(guān)系中的硬度匹配研究[J].中國鐵道科學(xué)，2006，27（5）：36—43.

[3]嚴(yán)雋耄.車輛工程[M].北京：中國鐵道出版社，2003.

作者簡介：

茍偉（1989.-），男，漢族，重慶市人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：軌道交通車輛檢修維護(hù)管理、軌道交通運(yùn)營安全管理