鐵路貨車車輛輪對(duì)故障問題的研究與分析

王芳（南車長江車輛有限公司武漢分部，湖北武漢 430212）

鐵路貨車車輛輪對(duì)故障問題的研究與分析

王芳
（南車長江車輛有限公司武漢分部，湖北武漢 430212）

作為鐵路貨車車輛的支撐走行部件，輪對(duì)長期工作于高速重載多粉塵的環(huán)境中，相關(guān)工作面長期承受交變接觸應(yīng)力的作用，因此極易發(fā)生踏面擦傷、輻板孔裂紋、輪緣磨損等故障。如果任由故障繼續(xù)發(fā)展，會(huì)給鐵路貨車車輛帶來額外的沖擊振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致車毀人亡的嚴(yán)重事故，因此對(duì)鐵路貨車車輛輪對(duì)故障問題展開研究就迫在眉睫了。

鐵路貨車 輪對(duì) 故障 應(yīng)對(duì)措施

1　鐵路貨車車輛輪對(duì)的常見故障

1.1輪對(duì)踏面損傷

（1）踏面擦傷及局部凹陷。引發(fā)輪對(duì)踏面擦傷的原因主要是制動(dòng)力過強(qiáng)，車輪抱閘滑行或緩解不良；局部凹陷發(fā)生的原因主要是材質(zhì)不良，有局部軟點(diǎn)、縮孔、硬度不足，經(jīng)滾動(dòng)磨耗后造成。踏面擦傷及局部凹陷超限會(huì)使車輪加劇振動(dòng)及沖擊，造成鐵路貨車車輛配件、貨物及鋼軌損傷并導(dǎo)致燃軸。

（2）踏面圓周磨耗。踏面圓周磨耗主要是由于踏面長期運(yùn)行與鋼軌摩擦而造成的，當(dāng)踏面圓周磨耗過大時(shí)，車輪將變成圓柱形而喪失踏面的作用。一般而言，影響踏面圓周磨耗的因素主要包括制造的工藝及車輪的材質(zhì)、運(yùn)行的速度、車輛的載重、使用的頻率、轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)、線路的條件、閘瓦的質(zhì)量等。

（3）踏面缺損。引發(fā)踏面缺損的原因，主要是材質(zhì)不良、外側(cè)輾堆、意外打擊及機(jī)械化調(diào)車作業(yè)碰撞等。

（4）踏面剝離。踏面剝離產(chǎn)生原因主要為材質(zhì)不良、有夾渣，在運(yùn)行中經(jīng)反復(fù)輾壓，材質(zhì)疲勞而出現(xiàn)鱗片狀剝落，稱為疲勞型剝離。另外由于制動(dòng)抱間產(chǎn)生高溫，在冬天又急劇冷卻，經(jīng)常反復(fù)熱脹冷縮而在表面出現(xiàn)細(xì)小裂紋，經(jīng)輾壓使金屬剝落，稱為熱剝離。踏面剝離超限的危害與踏面擦傷的危害相同。

1.2輪緣磨損

輪緣只在鐵路貨車車輛通過曲線和道岔時(shí)，才會(huì)因承受水平力的作用，與外軌內(nèi)側(cè)面摩擦而產(chǎn)生磨損。輪緣磨損一般包括輪緣厚度減小、輪緣垂直磨損及輪緣頂部形成鋒芒等三種形式，當(dāng)輪緣磨損超限時(shí)將產(chǎn)生如下嚴(yán)重后果：

（1）輪緣形成鋒芒后，在輪對(duì)通過道岔時(shí)，可能擠開尖軌而發(fā)生脫軌事件，因此輪緣磨損成芒后要及時(shí)進(jìn)行輪對(duì)的更換。

（2）輪緣厚度磨損變薄后會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的下降，當(dāng)輪對(duì)通過曲線或作蛇形運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪緣在鋼軌水平力的作用下會(huì)導(dǎo)致崩裂缺損，甚至?xí)斐尚谐淌鹿?。此外，車輪與鋼軌的安全搭載量是根據(jù)軌距、車輪內(nèi)側(cè)距及輪緣厚度等因素制定的，如果輪對(duì)一側(cè)車輪輪緣磨損過薄，那么會(huì)影響一側(cè)車輪與鋼軌的安全搭載量。

（3）輪緣垂直磨損超過限度時(shí)，其輪緣根部與鋼軌內(nèi)側(cè)面形成平面接觸，當(dāng)車輪通過道岔時(shí)，由于輪緣與鋼軌接觸處沒有弧形，因此會(huì)使車輪碰擊尖軌而造成脫軌事件。

1.3其他故障

（1）輻射板的裂紋故障。輻射板裂紋故障發(fā)生的原因，主要是鐵路貨車車輛在加載和提速后，沒有及時(shí)更換新設(shè)計(jì)的車輛，使得沿用之前設(shè)計(jì)的車輛在車輛材質(zhì)和結(jié)構(gòu)性能上都無法滿足當(dāng)前鐵路運(yùn)輸?shù)氖褂眯枨?，從而?dǎo)致貨車輪對(duì)產(chǎn)生不同程度的輻板孔裂紋；（2）軸頸到限與軸身銹蝕故障。軸頸到限與輻板孔裂紋故障相似，主要是貨車提速和加載過程中，滾動(dòng)軸承故障率的上升及頻繁的卸載，最終導(dǎo)致軸承的軸頸到限。軸身的銹蝕主要是裝用酸堿類罐車或冰保車時(shí)，軸身的油漆防護(hù)措施不嚴(yán)而導(dǎo)致。

2　鐵路貨車車輛輪對(duì)常見故障的應(yīng)對(duì)措施

2.1提高司機(jī)的操縱水平，增強(qiáng)檢修人員及檢車員的責(zé)任意識(shí)

首先，鐵路貨車車輛應(yīng)加入全列車制動(dòng)系統(tǒng)，司機(jī)要按照規(guī)程進(jìn)行操作，正確掌握充風(fēng)時(shí)間，減少輪對(duì)踏面擦傷，必要時(shí)配合撒沙來增加粘著力。在貨車開車時(shí)，司機(jī)必須等待貨車中的車輛完全緩解后再運(yùn)行；在對(duì)貨車實(shí)施制動(dòng)作用時(shí)，避免發(fā)生貨車管瞬間減壓量過大的情況，杜絕誤操作使運(yùn)行中的貨車發(fā)生緊急制動(dòng)。

其次，檢修人員要落實(shí)制動(dòng)閥“兩次清洗”及“兩吹一擦”卡控措施，加大制動(dòng)閥試驗(yàn)過程檢查力度，強(qiáng)化制動(dòng)閥試驗(yàn)過程中的故障發(fā)現(xiàn)及處理能力；加強(qiáng)現(xiàn)車制動(dòng)裝置檢修、組裝及試驗(yàn)，嚴(yán)格執(zhí)行《制動(dòng)裝置檢修規(guī)程》中現(xiàn)車基礎(chǔ)制動(dòng)各杠桿、拉桿檢修、組裝，制動(dòng)閥組裝以及單車試驗(yàn)等工藝標(biāo)準(zhǔn)，尤其要加大空重車自動(dòng)調(diào)整裝置以及閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器的檢修、試驗(yàn)卡控力度，杜絕簡化作業(yè)，確?，F(xiàn)車制動(dòng)裝置各部作用良好。

最后，檢車員要落實(shí)檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。檢車員要認(rèn)真確認(rèn)貨車中各車輛制動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，確保列車緩解后，車輛制動(dòng)機(jī)緩解到位；制動(dòng)缸活塞行程不符合規(guī)定時(shí)，對(duì)裝有閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器的車輛要及時(shí)進(jìn)行扣修處理，列檢可以進(jìn)行調(diào)整的要及時(shí)調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)；在進(jìn)行制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)，確認(rèn)閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器用狀態(tài)、各拉桿、杠桿有無蹩勁，兩轉(zhuǎn)向架移動(dòng)杠桿傾斜角度基本一致，防止制動(dòng)力不均衡情況出現(xiàn)；始發(fā)列車手制動(dòng)機(jī)處于松弛狀態(tài)，并且要落實(shí)好始發(fā)列車開車后的送車制度，發(fā)現(xiàn)車輛有抱閘情況時(shí)，及時(shí)進(jìn)行妥善處理。

2.2優(yōu)化貨車的自身性能

第一，加強(qiáng)車輪、閘瓦和鋼軌材質(zhì)等綜合性能的研究。高速、重載型貨車對(duì)車輪性能的要求極高，因此要加緊研制高性能的制動(dòng)閘瓦，提高其制動(dòng)效果來減少對(duì)車輪的磨損；優(yōu)化制動(dòng)方式，對(duì)于那些運(yùn)行速度較高的貨車可以采用盤型制動(dòng)方式；加強(qiáng)輪對(duì)間的摩擦匹配研究，減少輪對(duì)間的摩擦損耗。

第二，進(jìn)一步優(yōu)化貨車的制動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要加強(qiáng)重載和提速后貨車制動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化，不斷提高貨車整體安全系數(shù)和運(yùn)行性能，提高貨車運(yùn)行中的制動(dòng)效果和靈敏度，以便降低之前不當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)車輛輪對(duì)造成的損傷。

2.3其他措施

（1）嚴(yán)格執(zhí)行編組規(guī)定。車站在對(duì)鐵路貨車車輛進(jìn)行編制時(shí)，要嚴(yán)格按照制動(dòng)機(jī)的型號(hào)來進(jìn)行操作，盡量減少具有不同制動(dòng)機(jī)車輛間的混編，否則在制動(dòng)過程中會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)動(dòng)作不統(tǒng)一的現(xiàn)象，造成車輪的擦傷。

（2）采用新技術(shù)和新工藝，力求將輪對(duì)故障扼殺在搖籃中。電磁探傷只能探測(cè)工件表面及淺表層裂紋，而對(duì)工件內(nèi)部的缺陷和裂紋只有采用超聲波探傷才能夠測(cè)出。如將超聲波探傷應(yīng)用于輪對(duì)輪座部裂紋的探測(cè)中，可以避免不必要的拆裝程序，減輕修車、檢驗(yàn)的作業(yè)過程，極大地提高工作效率。

3　結(jié)語

近年來鐵路貨車車輛運(yùn)行故障發(fā)生的概率顯著下降，但是輪對(duì)踏面擦傷、剝離、輪緣垂直磨耗、圓周磨耗等故障呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（如工作人員在對(duì)某一段鐵路運(yùn)輸故障統(tǒng)計(jì)的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，2014年發(fā)生的263起鐵路貨車車輛故障中，輪對(duì)故障為201起，比例高達(dá)76.4%），這給運(yùn)輸安全埋下了極大的安全隱患。雖然鐵路貨車車輛輪對(duì)故障難以避免，但只要采取恰當(dāng)?shù)念A(yù)防措施就能夠?qū)⒐收下士刂圃诤侠矸秶鷥?nèi)，切實(shí)推動(dòng)鐵路貨車向著高速、重載的方向發(fā)展。

王芳（1979—），女，本科，湖北武漢人，工程師，研究方向?yàn)殍F路車輛制造。