鐵路客車輪對故障的形成原因及其防范措施

胡俊輝 張 巖 上海鐵路局合肥車輛段

鐵路客車輪對故障的形成原因及其防范措施

胡俊輝 張 巖 上海鐵路局合肥車輛段

針對近幾年現(xiàn)場鐵路客車輪對的運行故障進行調(diào)查研究，統(tǒng)計并歸納現(xiàn)有客車輪對的幾個典型故障，分析主要故障的形成原因，并進一步提出一些可行性的防范措施。

輪對；故障；措施

對鐵路部門來說，每年的春運是全年壓力最大的幾十天，各個崗位的鐵路職工工作都十分緊張，對各個鐵路客車車輛段來說，其所配屬的客車車輛也基本都是滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，有的甚至要到西部春運較為緩和的外單位鐵路局借調(diào)車輛。而在這配屬客車中，每年都有大量車輛因輪對的故障臨時換輪，浪費了大量人力物力，并對鐵路的固定設(shè)施（如鋼軌及軌道結(jié)構(gòu)等）及客車車輛結(jié)構(gòu)本身造成了極大的損害，也加大了維修成本。

因此，為了更好地了解和掌握鐵路客車輪對故障出現(xiàn)的規(guī)律，進一步確保鐵路客車的運行安全，對幾年來對上海鐵路局合肥車輛段徐州地區(qū)的輪對主要故障情況進行了統(tǒng)計歸納，并進一步對輪對的主要故障進行原因分析，具體如下。

1 近幾年車輛輪對故障的分類統(tǒng)計

2011 年至2013年期間，上海鐵路局合肥車輛段徐州地區(qū)共發(fā)現(xiàn)輪對故障957件（見表1），其中輪對的踏面剝離故障334件，占總故障的34.9%；圓周磨耗故障450件，占總故障的47.2%；輪緣磨耗故障20件，占總故障的2.1%；垂直磨耗故障25件，占總故障的2.6%，踏面擦傷故障10件，占總故障的1.0%，其他原因故障118件，占總故障的12.3%。

表1 輪對故障統(tǒng)計表

2 輪對故障的產(chǎn)生原因分析

鐵路客車輪對在車輛的長期運行中處于復(fù)雜交變應(yīng)力的工作狀態(tài)，經(jīng)過一定時間的運用后，會出現(xiàn)各種各樣的故障，現(xiàn)就表1中所列舉的幾種典型故障出現(xiàn)的頻率，根據(jù)自己的工作經(jīng)驗進行淺要的原因分析：

（1）溫度變化對輪對產(chǎn)生故障的影響。

①低溫對車輛輪對運行故障的影響。運行于寒冷地區(qū)的車輛，由于輪對受高寒及雨雪等因素的影響，加劇了輪對踏面金屬組織的變化，輪對故障率明顯增加，再加上運行里程遠(yuǎn)造成的庫檢周期長等原因，輪對故障率明顯高于其它列車，因此冬季應(yīng)加強對運行于高寒地區(qū)車輛輪對的檢查測量。

②高溫對車輛輪對運行故障的影響。因為6、7、8三個月為夏季高溫潮濕的季節(jié)，對徐州地區(qū)來說，尤其是對南去運行于廣州方向的列車影響較大，而且高溫和雨季天氣對鐵路線路的質(zhì)量造成的不利影響更大，如雨季線路的搗固、線路的幾何尺寸、漲軌等問題，這是造成6、7、8三個月故障高發(fā)的原因。

③從每月故障數(shù)的統(tǒng)計來看，每年的3月、7月屬于輪對故障的高發(fā)期，3月份故障增加與臨客的增加及北去寒冷地區(qū)（如徐州－哈爾濱的列車等）方向列車輪對故障的增加有關(guān)，7月份故障高的原因主要與南去高溫地區(qū)（如連云港東－廣州的列車等）方向列車的輪對故障增加有關(guān)，并且增加的多為輪對踏面剝離故障。

（2）線路質(zhì)量對輪對產(chǎn)生故障的影響。

一般情況下，我國目前使用的輪對踏面走行10萬km平均磨耗1mm～1.5mm。質(zhì)量好（包括道岔）的線路，輪軌之間的磨耗小，而運行于長大線路的車輛，圓周踏面磨耗較快。上海鐵路局合肥車輛段徐州地區(qū)所屬的運用輪對由于線路、氣候、車輛運行品質(zhì)等因素的影響較為明顯，踏面磨耗較快。往廣州方向的列車運行于隴海、京廣線間，線路條件復(fù)雜，坡道、彎道、隧道多，輪對磨耗就比較快。運行于長大線路哈爾濱、烏魯木齊、往金華西方向的列車磨耗值更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均磨耗值。從現(xiàn)場統(tǒng)計哈爾濱、烏魯木齊方向的列車圓磨的跟蹤記錄來看，往金華西方向的列車一個往返磨耗約0.1mm，往烏魯木齊方向的列車一個往返磨耗約0.2mm。因此加強對長大線路圓磨故障的檢查與測量十分必要。

（3）輪對的材質(zhì)對輪對產(chǎn)生故障的影響。

①鐵路客車輪對在復(fù)雜應(yīng)力的作用下工作，磨損、熱裂和剝離是輪對失效的三大原因，隨著運行速度的的不斷增加，輪對的磨損和接觸疲勞缺陷都會增加。從表1的統(tǒng)計的數(shù)據(jù)中可以看出，因輪對故障原因造成更換輪對的，剝離故障和圓周磨耗故障占了34.9%和47.2%，而輪對踏面擦傷、剝離、圓周磨耗固然與車輛非正常制動或制動大有很大關(guān)系，但究其根源還是在于輪對的材質(zhì)質(zhì)量不良。

②經(jīng)現(xiàn)場深入調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)輪對剝離故障，大部分為熱裂紋發(fā)展而成，而產(chǎn)生熱裂紋的主要原因與輪對材質(zhì)質(zhì)量有關(guān)。輪對在運行中與鋼軌及制動閘瓦間發(fā)生劇烈摩擦而發(fā)熱，同時受外界風(fēng)、雨、氣溫等環(huán)境因素的影響，急劇冷卻后，容易出現(xiàn)白硬層。若輪對的材質(zhì)較硬，則容易出現(xiàn)熱裂紋，在列車運行中逐漸翹起而剝落。另外，在現(xiàn)場調(diào)研中發(fā)現(xiàn)約10%的輪對踏面剝離，在剝離前期該故障部位都出現(xiàn)過輕微擦傷，在列車運行中，由于該部位在輪對與鋼軌的交變應(yīng)力作用下，反復(fù)受到較大沖擊，擦傷部位金屬材質(zhì)的金相組織發(fā)生變化，出現(xiàn)輪對踏面材質(zhì)翹起、下面變空的現(xiàn)象，繼而產(chǎn)生了剝離故障，這種情況的剝離故障究其主要原因還是與輪對踏面材質(zhì)質(zhì)量不高造成的。另外約20%的剝離故障，則為輪對踏面材質(zhì)夾渣等造成。

（4）輪徑大小對輪對產(chǎn)生故障的影響。

①輪徑小的輪對，故障率相應(yīng)較高，且輪徑小于850mm的輪對的主要故障為踏面圓周磨耗?，F(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大部分輪徑小于900mm的輪對容易出現(xiàn)踏面擦傷、剝離、圓周磨耗等故障，這是因為，鐵路客車輪對標(biāo)準(zhǔn)原型輪對輪徑為917 mm，發(fā)生輪對故障后經(jīng)檢修鏇輪處理后，輪徑變小，雖然鏇修后的輪對能夠符合配輪要求，但由于輪對輪徑變小，列車運行的阻力相應(yīng)增加，輪軌間的接觸應(yīng)力增大，踏面磨耗也就更快，從而降低了輪對的使用壽命。

②輪徑大于900mm的輪對故障則多為踏面剝離故障?，F(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，輪徑大的輪對故障率相應(yīng)較低，且故障大部分為剝離故障。大輪徑的輪對，其輪軌間的接觸應(yīng)力較小，因此出現(xiàn)的踏面圓周磨耗較少，而輪對的剝離故障同上述的分析一致，是由于輪對材質(zhì)質(zhì)量不良引起。

（5）轉(zhuǎn)向架和輪對等的技術(shù)狀態(tài)對輪對產(chǎn)生故障的影響

鐵路客車輪對輪緣的磨耗故障不多，從上表數(shù)據(jù)中顯示因輪緣磨耗超限而換輪20件，僅占全部故障的2.1%。輪對輪緣的磨耗多是非正常的輪對偏磨，而輪對偏磨的原因還在于轉(zhuǎn)向架落成技術(shù)和輪對的技術(shù)狀態(tài)，由于同一轉(zhuǎn)向架的左右輪徑差、左右軸距差和轉(zhuǎn)向架對角線差等因素，可能會使輪對的縱向中心線稍微偏向線路的某一側(cè)，從而導(dǎo)致了輪對輪緣偏磨故障的產(chǎn)生。

3 可行性控制措施及相關(guān)建議要求

（1）強化檢修作業(yè)在轉(zhuǎn)向架落成技術(shù)和輪對技術(shù)狀態(tài)方面的工藝標(biāo)準(zhǔn)。輪對檢修作業(yè)中要嚴(yán)格控制軸頸中心距、輪徑差、輪位差和內(nèi)側(cè)距等關(guān)鍵尺寸。在鏇修輪對、轉(zhuǎn)向架落成技術(shù)狀態(tài)方面嚴(yán)格按照有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,及時檢修轉(zhuǎn)向架和輪對等部件，消除超限的尺寸偏差，保持輪對踏面的正常幾何狀態(tài)等。

（2）加強運用車間對輪對故障的跟蹤檢查。尤其是對長大線路運行車輛的輪對的檢查。

（3）加強輪對的季節(jié)性重點檢查。冬季和夏季環(huán)境溫度惡劣的季節(jié)，應(yīng)加強對運行于高寒地區(qū)和炎熱地區(qū)鐵路客車車輛輪對的檢查判斷，檢車乘務(wù)員在途中加強對列車的巡視。

（4）鐵路客車在庫內(nèi)檢修作業(yè)時要加強對列車制動機的檢查試驗，減少因制動機故障引起的輪對擦傷、熔渣等故障。

（5）強化輪對的跟蹤檢查，并建立《輪對跟蹤記錄》，有效的掌握輪對運行狀態(tài)。

責(zé)任編輯：王華 陳娟

來稿日期：2014-07-23