动车组同轴轮径差超限防控研究

李永柳，唐 策

（中国铁路南宁局集团有限公司 南宁车辆段，1.工程师，2.助理工程师，广西 南宁 530001）

0 引言

根据《铁路动车组运用维修规则》（铁总〔2017〕238 号）要求，CRH2A、CRH380A 统型动车组运用过程中，同一轴车轮轮径差相差不得大于1mm，超出则算为同轴轮径差故障，需进行镟修及时将故障消除。因此同轴轮径差故障增多，一方面增多动车组车轮镟修任务量，增加现场作业负担；另一方面动车组轮对额外镟修（除正常E 包镟修外）增多，导致轮径提前到限，间接增加轮对更换费用成本，经测算单条轮对因故障镟修，轮径值每消除1mm 约等于损失2000元。自2020年以来，中国铁路南宁局集团有限公司南宁车辆段配属的CRH2A 统型动车组通过车轮故障在线诊断系统（以下统称LY 系统）时，报出255 条同轴轮径差过限报警，严重影响了库内生产组织，给行车安全及节支降耗方面都带来了严峻的考验。因此，对同轴轮径差成因分析是当前的一个重要研究课题。

1 调查分析

1.1 同轴轮径差调查

动车组同轴轮径差超限成因复杂，需对运维轮径数据进行分析。为了获取较全面的运用数据，通过采取调阅查询LY 系统的方式，对CRH2A、CRH380A 统型动车组轮对轮径差报警数据进行统计，见图1。

图1 LY系统报警调阅查询

1.1.1 车型调查 对配属的135组CRH2A、CRH380A统型动车组进行对比调查。从车型分布上看，存在轮径差车型均为CRH2A统型动车组，且从复核证实轮径差超限的53 组（255 条）动车组轮径上看，没有CRH380A 统型。在选取抽查分析的CRH380A 统型动车组轮径数据中，也均未发现同轴轮径差过限问题。

1.1.2 车组配属调查 抽查南宁、桂林动车所配属车型，从动车组配属分布看，轮径差超限的53 组CRH2A 统型动车组中，24 组配属南宁动车所，占比为45.3%；25 组配属桂林动车所，占比为47.2%；其余4 组为两个动车所间调动使用车组，占比7.5%。可见同轴轮径差问题在两个动车所均存在。

1.1.3 轮对位数及轮径值调查 对255 条已证实存在同轴轮径差问题的轮对位数进行分析，从轮对位数及轮径分布看，统计结果显示，头车轮径超限稍多，中间车厢轮径超限相对偏少的分布规律。从轮径超限位侧分布看，一位侧偏小轮径数量有113处，二位侧轮径偏小数量有142 处，整体比例为1：1.26，且二位侧磨耗情况相较一位侧稍严重，但总体接近平均分布（见表1）。对运用动车组设备检测到轮径差报警的车轮直径进行统计分析，结果显示，发生轮对轮径差主要集中在Φ810mm-Φ830mm 轮径范围（见表2）。

表1 轮径差位数分布

表2 轮径差在不同轮径区间发生概率

1.1.4 修型后走行里程调查 对动车组轮对修型维保数据进行分析，统计分析53组轮径差报警动车组其最近轮对修型后至首次发现同轴轮径差报警时车组走行里程（见表3）。从数据统计显示，大部分轮径差报警问题出现在修型后走行15万千米之后，存在少部分轮对的轮径差在修型后走行10 万千米后逐渐显现。

表3 走行里程分布

2 成因分析

2.1 动车组运用径路分析

因同轴轮径差涉及车型均为CRH2A车统型，且持续发生时间有一定连续性，涵盖了柳南客专、衡柳线、南线广和南昆等主要铁路线路。通过查询周边铁路局集团公司动车组轮对运用磨耗情况，均未发现集中性轮径差超限问题。为进一步验证动车组与运用径路关系，2021 年4 月起至6 月底，开展为期两个月运用轮对数据跟踪。使用两组CRH2A 统型动车组开行指定交路，验证不同线条影响情况。同时结合后续一个轮对修型周期内，每6 万千米开展一次轮径跟踪测量（见图2、图3），在跟踪验证期间不实施踏面清扫装置动作方式改造。参与验证的两组CRH2A 统型动车组通过轮对自动检测系统时均未报出同轴轮径差过限报警，可判断同轴轮径差问题与运用径路无关。

图3 2279车组每6万千米轮径变化情况

2.2 设备检测稳定性分析

针对2020 年11 月至2021 年11 月发生的272 件同轴轮径差超限问题进行统计分析，发现LY系统能提前报警的有131件，准确率为48.16%。LY 未能提前报警的有141 件，漏报率为51.8%。同时组织272人次进行人工测量与LY 测量数据及机床测量数据三个方面进行对比。采用机床测量数据作为基准数据，误差以0.5mm 为临界值，统计发现LY 测量与机床测量误差不大，误差率仅在2.68%；人工测量与机床和LY测量数据存在较大误差，表明人工测量引起的误差占绝大多数，反映出设备稳定性能较好，对同轴轮径差影响较小。

2.3 动车组踏面清扫装置动作方式分析

为改善动车组轮对踏面洁净度，提升轮轨间有效接触面，动车组每台转向架设置四套踏面清扫装置（见图4）。其动作模式分直动式模式和间歇式模式。动作原理为，在动作指令发出后，直动试模式即踏面清扫装置持续动作，研磨子与轮对踏面贴紧；间歇式模式即动作时间为20s，缓解时间10s，然后再动作20s，缓解10s，依次循环，每30s 为一次循环周期。对53 组已发生的同轴轮径差故障动车组进行分析，其踏面清扫装置动作方式均为直动式模式，选取了15 组CRH2A 统型动车组进行踏面清扫装置动作方式改造，改为间歇式模式，后续跟踪期间均未发现报出轮径差报警问题；CRH380A 统型动车组踏面清扫装置动作方式均为间歇式，也未发生过同轴轮径差问题。可见间歇式研磨子动作方式对同轴轮径差问题有较大的缓解作用。

图4 踏面清扫装置示意图

2.4 研磨子装车运用分析

研磨子作为与轮对踏面直接接触部件，其产品质量是影响轮径偏差关键因素之一。针对轮径差问题集中在CRH2A 统型动车组实际，对255 条确认为同轴轮径差过限轮对的研磨子进行分析，查找相关规律。通过分析，发现动车组踏面清扫装置动作方式与轮对踏面磨耗情况关联性较大，在动作模式选定下，采用了不同批次出厂研磨子进行装车跟踪验证，统计轮径值偏小位侧的研磨子批次号分布如表4所示（以英文字母代表批次号）。

表4 轮径偏小侧研磨子批次表

根据分布规律，发生轮对轮径值偏小一侧的研磨子主要集中A-F 批次中，研磨子均为2020 年9 月开始装车运用，且与发生轮径差问题时间段基本重合。同时将该批次号研磨子与其它未发生过轮径差故障的批次研磨子作为对照组送专业机构进行硬度测试，测试结果见表5。通过检测对比，发现存在问题的研磨子批次硬度值普遍偏小，较对照组小11.2%（问题批次：对照组=1:1.112）。由此推断，批次研磨子质量存在硬度值普遍偏小，是造成动车组同轴轮径差主因。

表5 不同批次研磨子硬度测试结果

3 防控措施

3.1 更换问题批次研磨子

针对批次产品硬度值普遍偏小问题，组织开展集中更换，同时结合运用检修，定期将研磨子送检硬度测试，确保装车产品质量。

3.2 强化数据分析与运用

结合动车组检修运用过程中，实施专人统计分析，持续做好动车组轮对数据跟踪，每月收集汇总异常轮对数据，进行归纳总结，及时掌握倾向性问题，并制定管控及防范措施。

3.3 持续推进设备动作方式优化

结合动车组运用修及高级修，持续开展CRH2A统型动车组研磨子动作方式优化改造，提高研磨子使用周期的同时，进一步提升轮轨接触面品质。

4 结束语

轮对是动车组关键部件，其发生任何故障，对动车组安全运行构成严重威胁。针对动车组在实际运维中存在多种不可控因素造成轮径差问题，通过上述分析研究，找到了问题的根源，采取停用批次硬度值普遍偏小研磨子装车使用后，2021 年9 月动车组运用以来，再未出现动车组发生集中性轮径超限报警问题，消除了轮径差超限对行车产生的安全隐患。