地铁车辆轮对踏面异常磨耗原因及解决措施分析

摘 要：地铁车辆轮对踏面的异常磨损问题始终都是我国地铁车辆运行部门无法彻底攻克的难点。轮对踏面异常磨损的形状主要分为凹形状、W形状或是梯形磨损等多种形状磨损，主要与轮对在轨道上行驶过程中踏面与轨道之间产生的摩擦力和制动过程中闸瓦和轮对踏面所造成的作用力有关。文章根据我国某线路运行车辆造成的车辆轮对踏面造成的异常磨耗进行的调查研究，并写出个人对发生异常磨损的主要原因，提出了相对应的解决措施。

关键词：地铁车辆;轮对踏面;异常磨耗

一、 引言随着我国地铁线路以及地铁车辆不断普及，地铁车辆轮对踏面所造成的异常磨损问题也逐渐变得异常严重。轮对踏面的异常磨损严重时会对地铁车辆的安全运行造成极其严重的安全隐患，也会在一定程度上降低车辆的使用时间，加大了维护部门的工作压力。鉴于某线路运行车辆轮对踏面的异常磨损现状展开研究，对轮对踏面异常磨损的因素进行一一检查。

二、 轮对踏面异常磨耗现状

某线路运行车辆规格是B2型不锈钢车辆，运用日立式牵引系统以及克诺尔EP2002制动系统，编组型号为3M3T，基本制动运用的踏面制动模式，车轮选择的是整体碾钢材料，LM型踏面模式，闸瓦选择的是合成闸瓦。在车辆运行相应时间后，闸瓦的接触区域内以及车轮外侧的表面会形成较为光滑的条带性磨耗;待车辆运行里程达到40万km后，会出现如图1一样的梯形磨损。根据调查表明，将地铁车辆轮对踏面外侧磨损程度深度设为X，最大值为3.95mm，最小值为2.22mm，平均磨损深度3.57mm，将磨损宽度设为Y，最大值为37.55mm，最小值23.23mm。全部车辆车轮对两侧的磨损深度几乎相同，拖车的磨损深度则要高于动车。

三、 调查过程及处理方案

B2型不锈钢车辆车轮对踏面形成的梯形磨损，主要原因是因为闸瓦以及轮对的摩擦所形成的作用力所形成的，首先需要排除是否是基本制动单元TBU的原因和是否是因为闸瓦材料硬度的原因。

（一）对闸瓦物理参数进行检查

根据ATO运行期间车辆管理登记数据可知，在全程的运行期间，基本上每一次运行达到最大速度并开始进行制订时，空气制订系统都会在一定时间内保持施加压力，该现状持续到电制动系统达到要求制动力的总和要求。并且运行车辆在运行速度达到40～50km/h时，对闸瓦的所形成的摩擦力进行收集测量，规定标准数值范围在0.4±0.05之间。

（1）闸瓦的硬度平衡，在规定范围内，并且该种类闸瓦和相同材料的车轮对在此外项目上做过测试，并没有出现异常磨损的问题。

（2）闸瓦的摩擦指标是否可以符合标准，外表适合存在超载现象。

（二）对空气制动使用情况展开分析

利用车辆管理系统的相关记录，对空气制订的使用状况展开调查，发现空气制动运行次数比较频繁，记录在运行ATO时空气制动的应用如下。

根据数据可得（每200ms记录一次数据），在制动开始时，动车和拖车的空气制动均在工作，当电制动达到最大值时，空气制动开始停止工作，整个运行时间为3～4秒，220公里时为拖车突破圆柱的最大压力，112.5公里时为动车组突破圆柱的最大压力。从车辆故障等级来看，电气裂损能力也可以满足当前总体的裂损功率要求，最终的气隙完全退出。

四、 解决对策

根据上述问题的分析结果可知：电气故障的响应特性和电气-空气协调方案是多次补充空气故障的根本原因。因为车辆编组和跟踪系统的限制，不能使用电气突破值发生改变。只有完善电气故障响应特性，完善电-空协调调度和顶层控制方式，才能解决这一问题。解决方法如下。

（一）优化电制动响应特性

在影响极限前，增加牵引下降速度和电制动电流上升的速度，加快逆变器门的开闭时间，以降低对电制动的反应时间，进而达到降低空气制动的时间和压力。

（二）优化电-空配合方案

1. 电制动有效信号

优化方案设计时的逻辑思维，进行“电制动有效”信息的设置和复位，预防最初制动期间动车或拖车同时进行补充空气制动。

2. 电制动等效信号

加强最初制动期间“电制动等效”信息的虚拟值，并根据命令现状进行修改虚拟值持续时间，在电制动设计最初通过该命令降低空气制动的补充。

（三）优化控车方式

根据控车过程中的电制动和空气制动的特点，在信号控制中减少了牵引指令，增加了成本时间，消除了输电中断指令的无效切换。

五、 结语

综上所述，鉴于地铁车辆轮对踏面的异常磨损问题，不仅要考虑基本制动单元的性能、闸瓦材料和车轮处理硬度，還要考虑车辆控制方式、电制动能力和特性对空气制动力应用的影响。

参考文献：

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作者简介：陈正阳，苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司。