地铁车辆轮缘润滑装置选型分析

谢雨衡

摘  要：本文对地铁车辆中采用的的两种典型的轮缘润滑装置进行了介绍，并且着重对干式、湿式两种轮缘润滑装置的各方面性能指标和优缺点进行了对比分析，设计人员可根据具体环境和具体项目进行选择。

关键词：地铁车辆;轮缘润滑;干式;湿式

1  概述

轨道车辆在轨道上运行，车轮轮缘均会与轨道侧面接触摩擦，形成运行阻力，必然会产生轮轨磨耗。此问题在地铁的多曲线线路中表现尤为明显，因此如何减缓轮轨磨耗，延长轮对及钢轨使用寿命，是当前国内城市轨道车辆研究的焦点。对轨道车辆车轮进行润滑，能够有效改善车轮和轨道间摩擦性能，降低运行阻力，减少轮轨噪声排放和动力损耗，提高车轮和轨道寿命，从而降低车辆的运营和维护成本。国内城市轨道车辆普遍采用干式和湿式两种轮缘润滑装置。

2  两种润滑装置的介绍

车辆运行时，采用轮缘润滑（即在轮轨上加润滑剂），能够有效降低轮轨磨耗、减小轮轨噪音，特别是在车辆通过道岔、弯道和隧道时，效果更加明显。当前，轮缘润滑主要采用干式（固体）润滑和湿式（液体）润滑两种轮缘润滑装置。

2.1  干式轮缘润滑装置

干式轮缘润滑系统包括润滑装置及固体润滑块。干式轮缘润滑装置通过支架组成固定在转向架上，润滑块安装于润滑装置内，用恒力弹簧压紧，均匀地向润滑块施加压力，使润滑块紧贴轮缘，安装方式如图1所示。

在车轮运动过程中，润滑块先润滑接触车轮的轮缘形成一层薄膜，当轮缘与钢轨接触时，这层薄膜转移到钢轨，钢轨再润滑下一个车轮的轮缘。由于润滑剂是连续涂在轮缘上，所以在轮缘内侧形成一层均匀的、连续的金属膜;轮缘在钢轨侧面滑动时，合成树脂、聚合油便载着固体润滑材料转移到钢轨内侧面上，形成一层干式润滑膜。从润滑原理分析，干式润滑近似液体摩擦。当薄膜减少时润滑块再润滑接触车轮的轮缘，周而复始。固体润滑块不含石墨及金属成分，不会对轨道接地系统造成破坏。

一般情况下固体润滑块不需要安装全部车轮，根据线路及车轮情况一般只需要25%-50%的车轮安装即可。

2.2  湿式轮缘润滑装置

湿式（液体式）轮缘润滑装置一般由控制系统、压力系统、管路、油缸、喷嘴等组成，其系统部件多、结构复杂。两位两通电磁阀根据控制器的信号闭合使压缩空气管路接通，压缩空气经电磁阀到达气动泵，气动泵将精确定量的润滑剂与压缩空气混合形成油气混合物注入系统，在压缩空气的推动下，油气混合物经管路输送至分配器，被均匀分配的至各喷嘴并被喷射至轮缘表面，实现轮缘润滑。轮缘润滑剂通过车轮的不断转动和轨道接触，润滑剂被依次传递至下一轮对轮缘，使得车辆的所有轮缘都被润滑。

一般情况下采用距离、时间及弯道（倾角）混合控制原理进行喷洒。

系统使用的润滑脂是合成润滑油并添加极压抗磨、防锈、抗氧添加剂精制而成，具有稳定性能好、承载能力强、高低温性能优异、附着力强等特点，能够显著降低轮缘和钢轨间的摩擦，降低车辆能耗。

润滑剂的喷射间隔取决于设定时间，还可以采用弯道传感器检测弯道位置并在车辆驶入弯道时适当加大喷射剂量。

濕式轮缘润滑装置的维护量小，由于其运动部件很少，几乎不需要维修，只需要定期加油即可。此外，其耗油量很小，车辆平均耗油量1L /5000公里。湿式轮缘润滑装置初次安装费用较高，但由于润滑剂的喷射间隔是取决于时间、倾角或行驶距离，这样减少了润滑剂的消耗，节省了运营成本，也降低了维护成本。

湿式轮缘润滑装置基本安装在50%的车辆编组上，且只在每列车前后两端Tc的导向轮对上各安装一套。

3  干式与湿式轮缘润滑装置对比分析

3.1  润滑效果对比

从润滑效果上来分析，综合分析了国内地铁运营情况，湿式润滑效果更好，根据国内地铁运营情况汇总分析，采用湿式轮缘润滑装置的轮缘磨耗率为0.05mm/万公里，优于干式轮缘润滑装置的0.09mm/万公里。

3.2  润滑原理对比

湿式轮缘润滑系统通过带润滑油箱的气动活塞泵将压缩空气与润滑剂的混合物经分流器输送到喷嘴，进而对轮缘与轨道之间的摩擦副进行润滑。其中弯道传感器将其输出的控制信号传送给控制单元，从而实现控制单元对整个润滑系统工作周期的准确控制。

干式轮缘润滑系统采用点对点的固体润滑方式，实时润滑，在车轮运动过程中，润滑块先润滑接触车轮的轮缘形成一层薄膜，当轮缘与钢轨接触时，这层薄膜转移到钢轨，钢轨再润滑下一个车轮的轮缘。

3.3  安装组成及故障率

液体式轮缘润滑系统结构复杂、系统部件多。轮缘润滑系统基本上是免维护的，泵也是自润滑的。过滤器在润滑剂和压缩空气都很脏的情况下才需要清洗。但由于系统的动力来在于压缩空气，常会发生油气混合不均匀，分配器堵塞，无法顺利喷出润滑油。干式轮缘润滑系统结构简单，稳定可靠，故障率比较小，不会破坏踏面黏着。

3.4  采购成本和后期使用费用

从采购成本上分析，湿式轮缘润滑装置部件多，系统复杂，成本明显高于干式;从后期使用费用上考虑，湿式费用少于干式，如果列车使用寿命按照30年计算，总体费用湿式占优，具体如表1所示。

3.5  从其他方面进行优缺点分析

针对两种润滑方式，从其他角度来讲，各有优缺点，湿式在冲击振动的抑制、自行修补、能耗控制及运营检修等方面更占优，而干式在结构形式上更简单。

4  结束语

轨道车辆采用轮缘润滑装置，不仅可有效降低轮缘的磨损程度，延长更换轮对的使用年限，更可提高列车的行驶速度与载重能力，在整体上降低车辆的维修成本，大大提升其经济效益。具体采用何种轮缘润滑装置，需要根据具体环境和具体项目要求进行多方面综合分析，从根本上，对轮缘磨耗率来讲，湿式优于干式轮缘润滑装置。

参考文献

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