关于优化四方平台动车组轮对踏面旋修的研究

戴 峻

(中国铁路武汉局集团有限公司 武汉动车段， 武汉 430083)

按照新运规的要求，四方平台动车组(中车青岛四方机车车辆股份有限公司出厂的动车组)轮缘厚度的标准为26 mm≤轮缘厚度≤34 mm。现阶段四方平台动车组存在小轮径轮对轮缘厚度接近26 mm，个别小轮径动车组轮缘厚度已经达到甚至低于26 mm的情况，影响动车组日常运行。根据《CRH2A、2B、2E、2C一阶段、2G型动车组三级修规程》(铁总运[2017]144号)、《和谐2C二阶段、380A(L)型动车组三级检修规程》(铁总运[2014]476号)文件规定，三级修轮对旋修后，轮缘厚度必须≥28 mm。在运用的过程中，为了在保障动车组运行安全、不减少动车组轮对使用寿命的情况下，最大程度的减少轮对的旋修作业量，运用修过程中轮缘厚度按照27 mm执行，即当动车组轮缘厚度小于27 mm时，进行旋修。随着动车组轮径值的不断减小，运用修过程中将旋修标准定为27 mm，显然不能满足实际要求，因此研究动车组轮对踏面旋修优化显得尤为重要。

1 轮对旋修经济性计算

1.1 运用修按照27 mm旋修时，轮对寿命计算

这里假设万公里轮缘厚度减少量为x，高级修出厂后，走行20万km后，轮缘厚度为：(28-20x)。此时进行第1次旋修，如果(28-20x)≥27(x≤0.05),旋修为经济旋，每次轮对旋修，轮对直径减少大约1 mm，轮缘厚度可能增加也可能减小，具体和旋修工的设定有关，这里暂且忽略经济旋对轮缘厚度的影响。则第1次旋修后轮缘厚度为(28-20x)。如果(28-20x)<27(x>0.05)，需要将轮缘厚度旋修至27 mm，第1次旋修后轮缘厚度为27 mm。假如按照设定，将轮缘厚度增加1 mm，轮径值需要减小ymm，则轮径值减小量为：[27-(28-20x)]y=(20x-1)y。

动车组继续运行20万km后，轮缘厚度存在以下3种可能：

(1)当x>0.05时，轮缘厚度为(27-20x)，此时轮缘厚度小于27 mm，需要将轮缘厚度旋修至27 mm，第2次旋修后轮缘厚度仍旧为27 mm。则轮径值减小量为：[27-(27-20x)]y=20xy。

(2)当0.025

(3)当x≤0.025时，轮缘厚度为(28-40x)，此时轮缘厚度大于27 mm，只进行经济旋，轮径值减小大约1 mm左右，旋修后轮缘厚度假设不变。

动车组再次运行20万km，进入了高级修，按照28 mm的轮缘厚度标准进行旋修。

(1)当x>0.05时，旋修前轮缘厚度为(27-20x)，旋修后轮缘厚度变为28 mm，则轮缘厚度增加值为{28-(27-20x)}，轮径值减少{28-(27-20x)}y=(20x+1)y

(2)当0.025

(3)当x≤0.025时，旋修前轮缘厚度为{(28-40x)-20x}={28-60x}，旋修后轮缘厚度变为28 mm，则轮缘厚度增加值为[28-(28-60x)]y=60xy

由此可以总结，运用修将标准定为27 mm时，其一个高级修周期内轮径值减少的总量分为以下3种情况：

(1)当x≤0.025时，轮径值减少总量为1+1+60xy=60xy+2；

(2)当0.025

(3)当x>0.05时，轮径值减少总量为(20x-1)y+20xy+(20x+1)y=60xy

1.2 运用修按照28 mm旋修时，轮对寿命计算

高级修出厂后，走行20万km，轮缘厚度为(28-20x)，进行高级修后第一次旋修时，需要将轮缘厚度旋修至28 mm，则轮缘厚度的增量为28-(28-20x)=20x，对应的轮径值减少量为20xy。

再次走行20万km后，轮缘厚度为(28-20x)，进行高级修后第2次轮对旋修时，需要将轮缘厚度旋修至28 mm，则轮缘厚度增量为20x，对应的轮径值减少量为20xy。

再走行20万km，进入下一个高级修周期，此时轮缘厚度仍旧为(28-20x)，将轮缘厚度旋修至28 mm，轮缘厚度增量为20x，对应的轮径值减少量为20xy。

可以看到如果运用修执行28 mm的标准，一个高级修周期内轮径值减少的量为20xy×3=60xy。

1.3 经济性对比计算

(1)当x≤0.025时， 60xy+2>60xy；

(2)当0.02560xy；

(3)当x>0.05时，60xy=60xy。

即：当平均万公里轮缘磨耗x小于0.05 mm时，运用修按照轮缘厚度28 mm的标准来旋修更经济；平均万公里轮缘磨耗x大于0.05 mm时无论按照那个标准执行，轮径值减少总量保持不变。

2 小轮径轮对运行磨耗统计

2.1 轮对磨耗统计

为便于统计分析，选取五级修后(共4组车)第1次LY数据至三级修(包含)期间一整个高级修周期，一个高级修周期分为3个阶段：

(1)第1磨耗阶段：五级修后第1次LY数据开始至运用修第1次旋修前；

(2)第2磨耗阶段：运用修第1次旋修后至第2次旋修前；

(3)第3磨耗阶段：运用修第2次旋修后至高级修前(三级修)。

选取4列车，统计其走行里程情况，具体见表1，累计走行里程最少的为541 255 km，最多的为572 588万km。

表1 走行里程统计表

统计这4组车的磨耗统计(全部为运行中磨耗，不含轮对旋修)，具体情况如表2所示。

统计这4组车高级修后总的轮对旋修量(轮对直径的减少全部是指旋轮导致的)，具体情况如表3所示。

通过实际统计分析可以得出，25XX列统计的3个阶段的万km轮缘厚度磨耗x均小于0.05 mm；26XX列第1第2阶段万km轮缘厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3阶段大于0.05 mm；(3)27XX列第1第2阶段万km轮缘厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3阶段大于0.05 mm；28XX列第1第2阶段万km轮缘厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3阶段大于0.05 mm。具体统计分析情况如表4所示。

通过以上统计可以得出以下结论：

(1)通过4种列车的分析，小轮径的轮对在运用旋修中将轮缘厚度控制标准提高到28比较经济，且可以确保动车组在运行中轮缘厚度不会小于26 mm，建议运用修将轮缘厚度提高到28 mm进行旋修。

(2)一个高级修周期直径累计减少均值为15.43 mm，其中主要是通过运用修2次旋修、高级修1次旋修减少，平均通过旋修减少的直径为12.63 mm，因此高级修数据出厂数据在800 mm很难确保运行至下一个高级修，可以考虑将出厂的轮对直径提高到806 mm以上。

表2 轮对磨耗统计表

表3 高级修后轮对旋修统计表

表4 统计分析汇总表

(3)一个高级修周期直径磨耗数量均值为2.7 mm，万公里直径磨耗均值为0.048 91 mm。单位轮缘厚度增加所需要的旋修量约为8 mm(均值)。

按照中国铁路总公司文件要求，高级修后轮径值不低于800 mm。如果轮径值在800 mm左右时，在轮缘厚度为27 mm左右时，如果将轮缘厚度旋修至28 mm，则需要减少轮径值8 mm左右，轮对即将报废。为了切实保障安全，可以考虑将小轮径值轮对旋修后轮缘厚度标准控制在27 mm。

2.2 轮缘磨耗分析

轮缘磨耗与线路情况、轮对踏面的等效斜率、轮径差均有一定的关系，尚未有研究表明轮径值的大小对轮缘磨耗造成何种影响。这4组参与统计分析的动车组3个阶段平均轮缘磨耗均呈增加态势，主要原因为动车组运行交路的变化及随着动车组走行公里数的增加，轮径差逐步变大，轮缘磨耗增加(高级修轮对旋修时，同轴轮径值不大于0.5 mm，而运用修轮对旋修时，同轴轮径值不大于1 mm)。

2.3 经济性分析

四方平台动车组1条轮对的价格大约35万元，新轮对的轮径值为860 mm，轮径值不能小于790 mm，因此每条轮对直径减少的总量为70 mm。轮径值每减少1 mm，相当于价值减少0.5万元(1/70)。武汉局共计配属四方平台动车组90标准组(速度300 km/h)，每个标准组共计32条轮对，共计装车轮对2 880条。如果每条轮对通过优化旋修方法，减少1 mm的旋修量，则所有配属的动车组能够节约成本1 440万元。

3 结 论

(1)对于高级修出厂直径≥800 mm的轮对，第1次开展运用旋修均可以将轮缘厚度设定为≥28 mm作为控制标准。

(2)对于更换新车轮的动车组无论是否已进行第1次旋修，其运用旋修标准均可按照轮缘厚度≥28 mm作为我段的控制标准。

(3)对于小轮径轮对(定义直径小于810 mm)，若第1次运用旋修已按照≥27 mm标准掌握，第2次旋修时依然按照≥27 mm标准掌握，但要求旋修后的轮缘厚度不得低于旋修前的轮缘厚度。