CR400BF 型动车组达速交路轴温变化规律研究

王建辉 中国铁路上海局集团有限公司南京动车段

中国时速350 km/h 以上的交路主要由CR400BF 型动车组担当，轴承作为高速列车行走部的关键零部件，其工作状态异常严重影响列车的安全运行，一直以来都是动车组高速运行的监控重点。高速列车采用车载轴温检测系统来检测轴温的实时变化，如果监测轴温超过设定的阈值则诊断其状态异常，并发出预警或报警，从而有效避免了燃轴、切轴等重大安全事故。前主要通过WTDS（动车组车载信息无线传输系统）监测轴温，但是由于该系统无法对轴温的发展趋势进行预测，只能被动等待异常情况发生，而且相关人员的处理时间较少且处理手段相对单一。因此，开展CR400BF 型动车组达速交路轴温规律研究，对保障行车安全性，提高运营经济性等具有重要的研究意义和工程应用价值。

为研究轴温变化规律，对CR400BF 型动车组出现的4 次轴承绝对温度超110℃问题进行研究，通过统计发现轴承温度超过110℃的车组均为运行在长大交路，且发生在固定运行区间，结合运行速度、外部温度和交路信息对轴温变化进行分析，掌握其变化规律，对指导动车组的运用、监控以及检修都有着重要意义。

1 轴温与外温关系分析

本文对5 月23 日至6 月10 日达速动车组轴箱轴承最高运行温度数据进行统计，共涉及9 列车组及40 组轴温运行数据，分别取当日最高轴承温度时刻全列轴承温度均值与外界环境温度并进行分析，可以发现随着外温温度升高，最高轴温均值也呈现上升趋势，26℃～33℃时曲线变化较为平缓，当环境温度达到34℃以上时，轴承温度上升趋势明显，如图1所示。

图1 最高轴温随外温变化图

2 轴温与轴位关系分析

2.1 车厢轴温数据分布情况统计

本文将40 组轴温运行数据分每节车厢车轴轴温进行统计分析，各车厢平均轴温如图2 所示，发现中间车厢平均轴温均相较于重联端或两头端平均轴温较高。图中前、后联为上行方向。

图2 各车厢平均轴温（℃）

为各车厢轴温标准差，从轴温波动情况来看，与平均轴温呈现相反趋势，中间车厢轴温标准差相较于重联端或两头端轴温标准差较小，波动相对平缓，如图3 所示，

图3 各车厢轴温标准差

2.2 车轴轴温数据分布情况统计

图4 为重联车各轴最高轴温和平均轴温统计图（从左至右分别为1～16 车各轴），由图4 可知，分布规律与之前分析各车厢轴温分布趋势基本一致，其中轴温最大值主要分布在重联动车组两端。

图4 重联车各轴位最高轴温和平均轴温统计图(℃)

3 轴温与注脂量关系

为研究注脂量对轴温的影响，从5 月份开始跟踪温度变化，室外温度普遍在25℃到37℃之间，中车唐山公司统计FAG12 版轴承油脂量≤234 g 的轴承与油脂量≥246 g 的轴承（轴承注脂量范围要求：230 g-250 g）运行温度，动车组达速交路的轴箱轴承温度结果表明：润滑脂填充量的多少对轴承温度影响较小，如图5 所示。

图5 注脂量变化与轴承温度关系（℃）（图中缺少注量脂＞246 的标注）

4 轴温与速度关系分析

4.1 动车组故障时刻轴温分析

为分析轴温故障发生时动车组各轴温度的分布情况，我们对某动车组进行分析，由图6 可知，随着高速运行时间的推移，各轴温度均持续上升，15： 54，01 车1 轴2 位轴温最高达到112℃，其余各车轴温也均在93℃以上，由此可知，达速交路轴温高故障发生时刻1-8 车各车轴温情况均稳定升高，并非故障轴温单独升高。

图6 动车组故障时刻轴温统计图(℃)

4.2 达速交路速度分析

长大交路各区间动车组运行的速度不同，温度变化也具有一定的规律性，以G20-G39 交路信息6 月14 日运行动车组运行速度与轴温上升情况为例，分别如图7 和图8 所示。首先查看交路运行信息及速度曲线，可以发现G20 次交路南京南-济南西-北京南区间，除中途一次降速至200 km/h 及济南西站停，均维持在满速350 km/h 运行。G39 次交路北京南至南京南区间，速度较G20 达速交路速度略低。查看动车组轴温及室外温度数据，可以发现G20 交路南京南-济南西出现一次降速至250 km/h 外，其余均维持在340 km/，轴承温度持续上升；济南西-北京南区间，除济南西停站时轴温下降，其余时间轴温继续稳步上升，同一时间段室外温度也是稳步上升。查看G39 交路北京南-南京南区间，可以发现虽然速度维持在340 km/h 左右运行，但因外温下降，轴承温度增长趋势不显著，维持平稳。可见，在满速350 km/h 下持续运行，轴温也持续上升，且外温较高时，轴温持续上升的速度也越快。

图 7 G20-G39 交路运行速度（km/h）

图8 G20-G39 交路轴温以及外温（℃）

5 分析结论

通过对CR400BF 型动车组达速轴温情况进行跟踪统计，同时对故障时刻轴位轴温进行综合分析，可以得出以下初步结论：

（1）从目前故障情况来看，四次轴承温度超过110℃的情况均发生在固定区间区间，时间点也较为接近，均在下午15：44 至 15：54 之间。

（2）对比外温与轴承温度，可以发现动车组全列轴温随外温上升而上升，当环境温度达到34℃以上时，轴承温度上升趋势变化明显。

（3）担当达速交路的重联动车组两端头车以及重联端车厢平均轴温相对较低，但是轴温波动较大，往往更容易发生个别轴承温度超过110℃的情况。且头车与尾车轴温对比，发现尾车温度比头车温度平均高3 到13℃不等。

（4）根据运行交路全列平均轴温、运行速度及外温的综合分析，同时对比不同日期达速交路运行车组，发现轴温变化趋势基本趋于一致。

（5）通过跟踪FAG 轴承不同润滑脂填充量动车组达速交路的轴箱轴承温度，发现润滑脂填充量的多少对轴承温度影响较小。

上述轴温研究结论为动车组运用、监控和检修提供了相关依据，提高了动车组运行安全性。