大连快轨轮缘偏磨故障分析及处理措施

那聪

摘 要：针对大连快轨三号线发现的异常偏磨现象，从几个方面进行原因分析，并采取了相应的改进措施。

关键词：快轨车辆；轮缘；轮径差；载客量

中图分类号：U279.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.113

1 概述

2013-03-01，大连快轨三号线车辆段在日常检修过程中发现车辆轮缘单侧普遍存在异常磨耗情况，分析过去两年轮缘磨耗数据，车辆轮缘万公里磨耗在3～5 mm之间，本次发生异常磨耗侧万公里磨耗为40 mm之多，基本接近正常磨耗的10倍。如果以轮缘正常磨耗速度预计，快轨车辆轮对镟修一次使用寿命约37 000～44 000 km。一旦异常磨耗现象持续发生，快轨车辆月平均里程数在12 000 km以上，轮缘使用寿命不足10 d，即使限制使用也不足1个月。由于每镟修恢复1 mm轮缘厚度将减少4.2 mm轮径，因此及时消除轮缘异常磨耗是延长轮对使用寿命的关键。

2 原因分析

本次大连快轨异常磨耗发生时期，运营车辆的使用寿命平均在7年以上，车辆结构及性能发生改变。三号线正线线路有弯道多、坡度大等特点，因此发生轮缘偏磨概率也相对较大。发生偏磨时，正值大连市东快路修路时期，载客量、运行里程骤增，也容易导致轮缘偏磨。综上分析，造成轮缘异常偏磨原因有很多，我们只有将车辆结构方面的因素、线路状况因素及载客量大的因素相结合，才能解决轮缘异常磨耗问题。

2.1 左右轮径差

轮对轮径差对轮轨的横向作用力有显著影响。由于线路和载客等诸多因素，大连快轨三号线车辆存在同轴左右2个轮轮径差在1 mm左右的情况。同轴的两个轮对在同样的距离内转数必定相同，那么车辆在运行过程中左右两个轮对走过的距离就不同，所以导致轴与轨道之间的角度并非垂直，直径偏小的一侧轮缘必然贴靠钢轨运行，直径小的一侧轮缘发生偏磨。假设同轴轮对左右轮径差值为1 mm，那么在车轮踏面等效锥度就为：

. （1）

式（1）中：DL和DR为左轮和右轮滚动圆直径；yW为轮对横向位移；λe为等效面锥度。

在1∶20等效面锥度的踏面上的横向位移为5 mm，这样偏磨现象必然会发生了。因此我们可以得出结论，轮径差对产生偏磨有直接的因果关系。

我段日常检修车辆每行驶27 000 km左右要进行月修修程。在月修修程中，我段将进行轮径测量并作记录。分析对比发生偏磨轮对与轮缘数数据后，我们发现该车轮缘偏磨是单侧普遍存在的情况，而轮径差在1 mm左右并非普遍现象，由此我们可以得出，大连快轨三号线此次偏磨事故原因并非单一轮径差原因。

2.2 线路状况

在查阅资料时发现，在以往产生轮缘偏磨的许多因素中，线路状况是最重要的因素之一。运行线路的长短、途中坡道的大小、车辆空转频率等因素都会造成轮对的偏磨现象。由于大连快轨三号线运营线路具有弯道多、坡度大、线路弯向单一等诸多客观条件，因此发生轮缘异常偏磨的概率较大。

例如，车辆在通过曲线路段时，由于快轨客运载客量在早晚高峰与平峰不同，而弯道处超高设置无法兼顾不同载重量，致使部分车辆轮缘侧以巨大的力量压紧在钢轨头部，车轮轮缘和钢轨磨损激增，加上目前大连快轨三号线采用的轮轨润滑方式以轨道涂油式润滑为主，此时大连东快路修路，导致载客量激增，而润滑油涂抹量、涂抹频率未作调整，那么磨耗速度必然增大。因此我们可以得出，由线路状况造成的轮缘异常磨耗具有一定的规律——假设某一轮对某侧轮缘因此原因而被偏磨，则在其他转向架相同位置上的轮对轮缘也必然存在偏磨现象。事实上，本次三号线车辆异常偏磨正符合该规律特点。

2.3 载客量与车辆悬挂系统

悬挂系统刚度的变化导致悬挂系统质量重新分配，致使车轮轮缘与钢轨侧缘接触应力分布发生变化，从而产生偏磨现象。由于大连快轨部分车辆使用平均年限接近7年，而车辆悬挂系统中一系悬挂采用圆锥橡胶堆，二系悬挂采用空气弹簧，都是以橡胶件为主，橡胶产生老化，悬挂系统刚度必然发生变化。加之载客量的骤增，加大了悬挂系统工作时的负荷，导致轮缘与钢轨之间的应力发生变化。

3 解决措施

针对轮径不同造成的轮缘偏磨，我们要在日常检修过程中，严格控制轮对左右轮径偏差。一旦轮径值偏差大于1 mm，就要立即采用镟修方式进行修复，防止由于轮径差过大导致轮缘磨耗速度增大。

针对大连快轨三号线线路弯道多、坡度大、线路弯向单一等特点，我们建议综合维修部门在东快路修路期间对短轨枕的小半径曲线加强涂油，并定期打磨钢轨，以降低钢轨内侧与轮缘的摩擦系数，减缓轮缘磨耗速度。

对于悬挂系统橡胶件老化的问题，我们在综合考虑车辆里程数以及车轮轮径已到限车辆情况下，逐个安排车辆进行架修和更换轮对，同时将橡胶件全部更换，以保证车辆的刚度性能。

对于本次已发生的偏磨车辆，我们还采取限制使用部分车辆、加装车辆轮缘润滑系统、实时监测轮缘数据、定期列车换向等诸多手段，保证本次故障车辆在最短时间内恢复运营状态。

4 整改效果

将以上措施相结合运用一段时间后，截至2013-09，我们已完成车段内换向工作16列、镟修车辆13列、监测轮缘数据113列，在整个东快路修理期间，再无一例轮缘异常磨耗出现，并对轮缘数据进行了统计分析，发现轮缘磨耗率均控制在0.15 mm/万千米以内。最终，大连快轨三号线异常磨耗问题得以快速有效解决。

参考文献

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[4]李斌等.石太线货运机车轮对轮缘偏磨原因分析与改善措施[J].经济管理，2011（10）.

〔编辑：王霞〕