虞堂文
(南京地铁运营有限责任公司,江苏南京 210012)
南京地铁10 号线于2014 年7 月1 日正式上线运营,配属车辆21 列。首列车023024 于2018 年10 月29 日架修,最后一列车039040 于2020 年12 月28 日完成架修,至此10 号线21列车全部完成架修。
自2014 年开通以来,10 号线所有列车共有738 条轮对因轮饼故障而镟轮,其中单个故障率较高的依次是径跳超限143条、轮缘超高129 条、QR 超限56 条、轮径超差48 条。因轮饼与钢轨相互接触运行过程中,踏面和轮缘均可能产生故障,所以很多轮饼伴随着多个故障,为了方便统计划分,按照径跳超限和轮径超差两个大类进行统计。
由图1 可以看出,自2014 年开始,镟修轮对数量每年呈上升趋势,到2017 年列车运行大约30 万km 时达到顶峰,说明伴随运营时间和里程的增加,轮饼故障和里程值成正比,2018年开始逐步下降,是因为列车进入首轮架修,至2020 年降到最低点,但随着10 号线列车架修后陆续运营超过2 年,运行公里数超过30 万km,轮饼故障又呈上升趋势。据此分析,如果不采取相关方法和措施,预计2021 年后轮饼故障会继续增加。
图1 轮饼故障趋势
由图2 可以看出,每列车整体的轮饼故障镟轮情况,0506 车镟轮轮对最多,达到60 条,1314 车51 条,最少的是4142 车19 条。
图2 各列车轮饼镟修统计
根据统计,轮饼故障总数为738 条,其中径跳超限占比最高19%(2015 年、2016 年共109 起),其次轮缘超高占比17%,QR 超限、轮缘超高/QR 超限、径跳超限/轮缘超高占比均为8%,轮径超差/轮缘超高、轮径超差/径跳超限/轮缘超高占比均为7%,轮径超差、径跳超限/轮缘超高/QR 超限占比均为6%。
根据镟轮数据,计算了全部21 列车的平均磨耗率(包含镟修和日常磨耗),根据计算统计磨耗率最高是T11 列车0.79 mm/万km,最低是T4 列车0.23 mm/万km,总平均磨耗率为0.62 mm/万km(日常运用磨耗率0.28 mm/万km,镟修磨耗率0.34 mm/万km)(图3)。
图3 列车平均磨耗率
根据架大修中心提供的数据,有26 节车的镟轮量超过10 mm,其中每列车的平均镟修量差异较大,最高9.6 mm,最低2.6 mm(表1)。
表1 列车架修后平均镟修量
10 号线列车架修后,根据统计分析,共有12 辆列车总计113条轮饼故障。其中0506 车最多为27 条,其次是1314 车21 条。架修后轮饼故障占比情况:最高位QR 超标占比21%,其次是轮缘超高/QR 超限占比18%,径跳超限/轮缘超高/QR 超限占比13%,径跳超限、径跳超限/QR 超限均占比10%。
在综合考虑镟修量及里程数的基础上,结合列车大修计划和轮饼平均磨耗率,预判大修前必须要更换的轮对数量为28条,可能要更换的轮对数量为84 条。
通过统计21 列车所有的镟轮轮径数据,发现一单元左侧,二单元右侧轮饼存在偏磨现象,偏磨轮径差平均约1.15 mm。
地铁车辆在转弯的时候会受到离心力的作用,由于离心力的作用会使靠外一侧的轮缘与钢轨紧贴,而靠内一侧的轮缘与钢轨则是处于相离状态,这样会造成轮缘的偏磨现象。查看10 号线轨道运营线路,发现存在11 处小半径曲线(表2)。查阅相关资料,小半径曲线的不对称分布是造成车轮偏磨的重要原因,特别是半径小于500 m 的曲线,从车轮磨耗分布及外形可知,右侧踏面磨耗依旧比左侧高,这是因为整体线路左右曲线的不对称分布所导致。
表2 400 m 以下的曲线半径里程
钢轨和车轮的最大磨合区域(图4)。根据钢轨和轮缘的磨耗区域,在轮缘和轨道上安装轮缘润滑装置与轨道润滑装置,以降低列车轮对与钢轨摩擦产生的噪声,减缓钢轨与轮缘的磨耗。
图4 轨和车轮的最大磨合区域
(1)轮缘润滑装置。10 号线目前有21 列车,其中只有偶数车号安装了轮缘润滑装置,10 号线轮缘润滑装置使用的工作模式为:时间+弯道模式时,即时间模式时暂停120 s,喷油6 s;弯道触发时优先响应弯道,维护人员每月都会对轮缘润滑装置的工作情况进行检查,在过往检修过程中未见异常情况。
(2)轨道润滑装置。安装轨道润滑装置为钢轨自动涂油器,安装在小曲线半径处,工作原理是:当列车通过该位置时,油泵压出的油脂经导油管送到涂油板的端部,由列车轮缘携带,涂抹到曲线钢轨外轨内侧磨耗面上,形成一层油膜,列车经过曲线线路时,车轮轮缘是沿曲线钢轨外轨内侧导向行驶的,因此轮缘就和钢轨内侧严密贴合,这时外轨内侧磨耗面上的油膜就起到减缓钢轨与轮缘磨耗的目的,目前轨旁涂油器工作正常。
(1)根据总体数据分析,每年10 号线因镟修消除的轮饼直径约占轮饼总磨耗的50%以上,建议在原有LM28、LM30、LM32 四种偶数廓形的基础上,可以增加LM26、LM27、LM29、LM31 四种踏面廓形,尽量减少单次镟轮切削量,目前029030 车镟修已采用LM27、LM29 廓形,此次镟修根据现场镟修经验,采用新加镟修廓形后节约3~4 mm,效果显著量。
(2)参考与南京地铁3 号线镟修模式,采用预防性镟修和经济型镟修两种模式,预防性镟修即将原有按照镟修标准硬性指标安排的单辆车“恢复性镟修”,改为按走行公里数进行整列车“改善型镟修”,降低了总体镟修量,节约了生产成本,提高维修效率。经济型镟修就是将传统的等级镟修模式改为更经济的无级镟修模式,从而减少单次轮对直径切削量。
(3)建议车辆定期掉头减少偏磨。建议分阶段开展,初定调头周期为6 个月,根据各车半年来的磨耗统计分析,再研究是缩短周期还是延长周期。
(4)根据现有运用总体情况,在没有新的改善措施情况下,为保证轮饼能使用一个架大修周期,建议轮饼配轮直径不小于805 mm。