HXD1C型電力機(jī)車輪對踏面剝離的危害及預(yù)防

□黨保雄

福州機(jī)務(wù)段段永安片區(qū)長期使用SS3、SS4等電力機(jī)車，首次使用HXD1C型大功率交流電力機(jī)車，牽引噸位在1，700噸以下，牽引線路主要在永安至來舟方向，線路最大坡度為7‰，該線路主要特點(diǎn)是彎道較多且彎道較小。前期使用過程中，發(fā)生輪對踏面早期異常剝離旋輪共計(jì)12臺(tái)次。

表1 電力機(jī)車輪對踏面早期異常剝離旋輪的概況

一、概況

(一)輪對剝離周期和位置。HXD1C型機(jī)車在永安片區(qū)運(yùn)用看，發(fā)生輪對剝離的時(shí)間在機(jī)車投入運(yùn)用6個(gè)月以內(nèi)就產(chǎn)生，且主要在D3位和D4位，主要在夏季產(chǎn)生。

(二)機(jī)車車型對比。永安片區(qū)前期主要采用SS3、SS4型電力機(jī)車，與HXD1C型電力機(jī)車相比，在輪軌硬度匹配方面，HXD1C型電力機(jī)車采用的是德國進(jìn)口整體碾鋼輪，在機(jī)車制動(dòng)方面，SS型電力機(jī)車采用閘瓦制動(dòng)方式，HXD1C型機(jī)車采用盤式制動(dòng)，閘瓦制動(dòng)方式相對于盤式制動(dòng)而言，閘瓦對踏面的刮削作用能夠清除踏面上發(fā)生相變的金屬，對輪對有一定的修復(fù)作用。

二、原因分析

(一)輪對剝離的危害。輪對剝離對機(jī)車運(yùn)用存在很多危害，甚至可能引起行車安全。一是輪對剝離會(huì)加大機(jī)車對鋼軌的沖擊，速度越高，沖擊越大，造成鋼軌的損傷;二是機(jī)車施加制動(dòng)時(shí)，可能造成機(jī)車的滑行，破壞制動(dòng)粘著力，產(chǎn)生制動(dòng)不穩(wěn)定的情況;三是輪對剝離產(chǎn)生的機(jī)車振動(dòng)，可能造成走行部質(zhì)量問題，成為行車安全隱患。

(二)機(jī)車輪對剝離的情況。如圖1所示。

圖1

(三)機(jī)車輪對剝離原因。HXD1C機(jī)車輪對踏面剝離與SS3、SS4型電力機(jī)車類似，分為摩擦熱剝離和應(yīng)力疲勞剝離。摩擦熱剝離是一種輪對踏面的掉塊現(xiàn)象，是熱裂紋經(jīng)受機(jī)械應(yīng)力反復(fù)作用的結(jié)果，而應(yīng)力疲勞剝離是由內(nèi)裂紋引起的，具體為剪切應(yīng)力所導(dǎo)致。機(jī)車在牽引運(yùn)行過程中，踏面除了承受著鋼軌的支撐力以外，同時(shí)還承受著縱向、橫向的蠕動(dòng)滑力。在這些力的反復(fù)作用下，踏面表層的金屬組織就會(huì)產(chǎn)生形變和質(zhì)變，從而形成顯微裂紋，長此以往，裂紋擴(kuò)大，在制動(dòng)時(shí)受到閘瓦力作用就會(huì)發(fā)生掉塊現(xiàn)象。

1.制動(dòng)方式。HXD1C型電力機(jī)車采用克諾爾CCBII制動(dòng)機(jī)，電制動(dòng)采用再生制動(dòng)方式，使用空電聯(lián)鎖技術(shù)，基礎(chǔ)制動(dòng)為盤式制動(dòng)方式，不直接作用于輪對踏面，制動(dòng)效果明顯優(yōu)于閘瓦制動(dòng)，雖然能夠減小踏面的熱效應(yīng)和磨損，但盤式制動(dòng)不能清除踏面，會(huì)惡化輪對踏面的粘著，當(dāng)粘著平衡遭到破壞時(shí)，輪對會(huì)產(chǎn)生滑行的情況，導(dǎo)致車輪擦傷，最后形成剝離。

2.牽引方式。HXD1C型機(jī)車屬于重載機(jī)車，機(jī)車達(dá)到最大牽引狀態(tài)時(shí)，輪對受力達(dá)到最大時(shí)，極易產(chǎn)生滑行，特別是在坡道啟動(dòng)時(shí)，機(jī)車只能通過撒砂來增加粘著力，撒砂操作不當(dāng)時(shí)，機(jī)車空轉(zhuǎn)、滑行、制動(dòng)、高速就會(huì)使輪對踏面磨損加劇，從而產(chǎn)生踏面剝離。

3.線路狀況。HXD1C型重載貨運(yùn)機(jī)車在大坡道、小曲線半徑山區(qū)鐵路運(yùn)行時(shí)，原適應(yīng)于SS3、SS4型電力機(jī)車的軌道不一定能夠適應(yīng)，也會(huì)加劇輪對的磨損，從而產(chǎn)生踏面剝離。

4.砂子的規(guī)格。HXD1C型機(jī)車是根據(jù)德國西門子的技術(shù)引進(jìn)而來，對砂子的要求為20～40目的石英砂，但在運(yùn)用時(shí)很多時(shí)候添加的砂子規(guī)格不能達(dá)到要求，從而加劇踏面的磨損，產(chǎn)生剝離。

三、改進(jìn)電力機(jī)車輪對踏面剝離危害的措施

針對HXD1C型機(jī)車的踏面剝離，提出如下改進(jìn)措施，以改善踏面剝離的情況。第一，從機(jī)車制動(dòng)操作上，提高乘務(wù)員對撒砂的操作水平，在遇彎道、隧道或天氣不好時(shí)，機(jī)車需要減速前，提前適當(dāng)撒砂，降低制動(dòng)力。第二，當(dāng)制動(dòng)力大于粘著力時(shí)，輪對極易產(chǎn)生滑行，加劇踏面磨損，所以在長大坡道時(shí)，盡量避免采用緊急制動(dòng)。第三，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)要盡量優(yōu)化制動(dòng)系統(tǒng)功能，防止產(chǎn)生空轉(zhuǎn)。第四，機(jī)務(wù)段在采購石英砂時(shí)，一定要保證石英砂的品質(zhì)，保證按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行采購和使用。第五，機(jī)務(wù)段在機(jī)車使用過程中，要嚴(yán)格進(jìn)行輪對踏面檢查，發(fā)現(xiàn)擦傷時(shí)要嚴(yán)密監(jiān)控，一旦發(fā)生踏面剝離要及時(shí)璇輪處理，并且對操作乘務(wù)員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，預(yù)防因乘務(wù)員操作問題引發(fā)的剝離現(xiàn)象。

通過以上措施，輪對踏面剝離的現(xiàn)象正在逐步好轉(zhuǎn)，但輪軌粘著、擦傷的情況始終是個(gè)大難題，隨著機(jī)車網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展，希望能得到更好的解決。