動(dòng)車(chē)組旋修周期驗(yàn)證研究*

丁陽(yáng)喜，唐玉杰，朱韶光，董孝卿，張現(xiàn)鋒，王先亮

（1 華東交通大學(xué)，江西南昌330013；2 北京縱橫機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)公司，北京100081；3 中國(guó)鐵道研究科學(xué)院 機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所，北京100081；4 青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司，山東青島266111）

動(dòng)車(chē)組旋修周期驗(yàn)證研究*

丁陽(yáng)喜1，唐玉杰1，朱韶光2，董孝卿3，張現(xiàn)鋒4，王先亮1

（1 華東交通大學(xué)，江西南昌330013；2 北京縱橫機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)公司，北京100081；3 中國(guó)鐵道研究科學(xué)院 機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所，北京100081；4 青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司，山東青島266111）

為驗(yàn)證某型動(dòng)車(chē)組30萬(wàn)km旋修周期的合理性，對(duì)一個(gè)旋修周期內(nèi)的動(dòng)車(chē)組實(shí)測(cè)車(chē)輪進(jìn)行磨耗分析，并將實(shí)測(cè)車(chē)輪外形輸入到已建立的動(dòng)力學(xué)模型中，計(jì)算動(dòng)車(chē)組系統(tǒng)臨界速度、構(gòu)架橫向穩(wěn)定性、車(chē)體平穩(wěn)性、曲線通能力等動(dòng)力學(xué)性能，并參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：車(chē)輪磨耗、等效錐度隨運(yùn)行里程增加變化平緩；運(yùn)行31萬(wàn)km后車(chē)輪踏面與鋼軌接觸狀態(tài)良好；所計(jì)算動(dòng)力學(xué)性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。從而驗(yàn)證某型動(dòng)車(chē)組30萬(wàn)km里旋修周期的合理性。

旋修周期；動(dòng)車(chē)組；30萬(wàn)km

動(dòng)車(chē)組車(chē)輪磨耗會(huì)影響輪軌接觸關(guān)系，顯著影響運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性、舒適度，文獻(xiàn)［1-3］均研究了實(shí)測(cè)磨耗踏面對(duì)動(dòng)車(chē)組動(dòng)力學(xué)性能的影響。為了改善輪軌接觸關(guān)系，確保動(dòng)車(chē)組安全、舒適地運(yùn)營(yíng)，鐵路部門(mén)采用車(chē)輪旋修的方法進(jìn)行維護(hù)，即對(duì)已偏離標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的車(chē)輪外廓進(jìn)行旋修，以期恢復(fù)車(chē)輪與鋼軌良好的接觸狀態(tài)?？茖W(xué)合理的旋修是保證動(dòng)車(chē)組安全、舒適、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者［4-6］都對(duì)此進(jìn)行了研究。因我國(guó)動(dòng)車(chē)組車(chē)型各異、線路眾多，各運(yùn)營(yíng)動(dòng)車(chē)組的磨耗狀態(tài)也不盡同，文獻(xiàn)［4］在長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組的振動(dòng)性能與磨耗狀態(tài)進(jìn)行大量跟蹤測(cè)試的基礎(chǔ)上，提出了旋修策略，即包括旋修周期制定與車(chē)輪踏面外形設(shè)計(jì)。旋修周期與動(dòng)車(chē)組運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性、經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，若車(chē)輪旋修周期過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪與鋼軌接觸狀態(tài)惡化，降低乘坐舒適性，甚至?xí)＜靶熊?chē)安全；若旋修周期過(guò)短，車(chē)輪踏面旋修頻繁，旋修工作量大，車(chē)輪使用壽命短，經(jīng)濟(jì)性差。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者正在對(duì)既有運(yùn)營(yíng)線路上的動(dòng)車(chē)組進(jìn)行大量磨耗跟蹤試驗(yàn)，優(yōu)化旋修周期。

某型動(dòng)車(chē)組在運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的車(chē)體晃動(dòng)情況，旋修周期也無(wú)法達(dá)到30萬(wàn)km。在修改了車(chē)輪外形與優(yōu)化減振器參數(shù)后，車(chē)體晃動(dòng)情況消失，需要進(jìn)一步確定車(chē)輪旋修周期以確保動(dòng)車(chē)組安全、舒適、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。為此，對(duì)該型不同車(chē)號(hào)的多列動(dòng)車(chē)組進(jìn)行了多次磨耗跟蹤試驗(yàn)［7］，文章以其中的某動(dòng)車(chē)組M c2車(chē)為對(duì)象，就試驗(yàn)過(guò)程中采集的磨耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再將實(shí)測(cè)車(chē)輪外形輸入到已建立的動(dòng)力學(xué)模型中，考察動(dòng)車(chē)組的臨界速度、輪重減載率、脫軌系數(shù)、輪軸橫向力等，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，從而驗(yàn)證動(dòng)車(chē)組30萬(wàn)km旋修周期的合理性。

1　車(chē)輪磨耗分析

長(zhǎng)期跟蹤的某動(dòng)車(chē)組自旋修后，已安全運(yùn)營(yíng)31.3萬(wàn)km。在此期間，進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)8次的磨耗跟蹤試驗(yàn)，對(duì)整列動(dòng)車(chē)組所有車(chē)輪進(jìn)行測(cè)量，文中選取Mc2車(chē)的全部車(chē)輪外形，從踏面與輪緣隨運(yùn)行里程的變化規(guī)律、等效錐度隨運(yùn)行里程的變化規(guī)律兩個(gè)角度來(lái)說(shuō)明旋修周期內(nèi)的車(chē)輪磨耗情況，從而驗(yàn)證動(dòng)車(chē)組30萬(wàn)km旋修周期的合理性。

Mc2車(chē)一位輪對(duì)左輪和右輪旋修后實(shí)測(cè)踏面外形與運(yùn)行31萬(wàn)km里后實(shí)測(cè)踏面外形對(duì)比如圖1所示，紅色輪廓線表示旋修后踏面，黑色輪廓線表示運(yùn)行31k m里后踏面。圖1顯示：動(dòng)車(chē)組運(yùn)行31萬(wàn)km后滾動(dòng)圓附近（70±20）mm處有明顯的凹型磨耗，輪緣也有磨耗，Mc2車(chē)其他位輪對(duì)車(chē)輪均有此情況［7］。

該車(chē)所有車(chē)輪踏面與輪緣的磨耗量平均值隨運(yùn)行里程的變化規(guī)律如圖2（a）。該車(chē)運(yùn)行31萬(wàn)km之后，車(chē)輪踏面累計(jì)磨耗量平均值為1.22 mm，輪緣累計(jì)磨耗量平均值為1.00 mm；踏面和輪緣每10萬(wàn)km的平均磨耗分別為0.39 mm和0.32 mm。踏面與輪緣磨耗量在6萬(wàn)km之前快速增加，此后隨運(yùn)行里程增加緩慢增加，且兩者趨勢(shì)近似。在12萬(wàn)km之前輪緣磨耗速率高于車(chē)輪踏面磨耗速率，12萬(wàn)km以后，踏面磨耗速率高于輪緣磨耗速率。由上述分析可知：在此期間車(chē)輪踏面與輪緣磨耗隨運(yùn)行里程增加變化平緩，沒(méi)有出現(xiàn)劇烈磨耗現(xiàn)象。

圖1　Mc2車(chē)一位輪對(duì)左輪和右輪旋修后與運(yùn)行31萬(wàn)km后實(shí)測(cè)踏面外形對(duì)比

等效錐度是輪軌接觸中重要的幾何參數(shù)，影響著動(dòng)車(chē)組的動(dòng)力學(xué)性能，若其值過(guò)小會(huì)導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)晃車(chē)現(xiàn)象，其值過(guò)大會(huì)引起動(dòng)車(chē)組構(gòu)架橫向振動(dòng)報(bào)警現(xiàn)象［8］。輪軌接觸會(huì)出現(xiàn)連續(xù)地磨耗現(xiàn)象，造成各里程對(duì)應(yīng)下的等效錐度不斷變化。圖2（b）為輪對(duì)橫移3mm處，Mc2車(chē)4個(gè)輪對(duì)等效錐度的平均值隨運(yùn)行里程的變化規(guī)律。由圖可知：輪對(duì)橫移3mm處等效錐度平均值隨運(yùn)行里程的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)；該動(dòng)車(chē)組運(yùn)行31萬(wàn)km后輪對(duì)橫移3mm的等效錐度平均值為0.19，在此跟蹤周期內(nèi)，最大值僅為0.22。參照UIC518［9］規(guī)定：速度小于等于200km/h，等效錐度λ≤0.4，等效錐度在此期間符合標(biāo)準(zhǔn)要求。由上述分析可知：在此期間等效錐度隨運(yùn)行里程的增加變化平緩，沒(méi)有出現(xiàn)劇烈變化，動(dòng)車(chē)組滿足30萬(wàn)km的旋修要求。

圖2　磨耗量與等效錐度隨運(yùn)行里程變化

圖3　Mc2車(chē)輪緣累計(jì)磨耗

在跟蹤過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該動(dòng)車(chē)組輪緣有偏磨現(xiàn)象。圖3為Mc2車(chē)運(yùn)行31萬(wàn)km之后4個(gè)車(chē)軸左輪輪緣與右輪輪緣累計(jì)磨耗量。1軸左輪輪緣與右輪輪緣磨耗量相差最大，為0.46 mm；3軸左輪輪緣與右輪輪緣磨耗量相差最小，為0.14 mm。左輪輪緣磨耗量均大于右輪輪緣磨耗量，但兩者差值較小，即輪緣偏磨現(xiàn)象不嚴(yán)重。

2　接觸分析

車(chē)輪與鋼軌接觸幾何關(guān)系在跟蹤周期內(nèi)隨著運(yùn)行里程增加不斷變化。選取Mc2車(chē)的一位輪對(duì)分析，旋修后和運(yùn)行31萬(wàn)km后的車(chē)輪與鋼軌軌接觸關(guān)系如圖4。旋修后左輪與右輪滾動(dòng)圓半徑相差僅為0.1mm，車(chē)輪主要在踏面滾動(dòng)圓附近與軌頂內(nèi)側(cè)接觸，接觸點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，分布均勻；運(yùn)行31萬(wàn)km后左輪與右輪滾動(dòng)圓半徑相差為0.5mm，車(chē)輪主要在踏面滾動(dòng)圓兩側(cè)與軌頂接觸，且踏面滾動(dòng)圓附近處接觸稀疏，接觸點(diǎn)分布不對(duì)稱(chēng)，說(shuō)明該處形成的凹形磨耗對(duì)輪軌接觸有影響。運(yùn)行31萬(wàn)km后的車(chē)輪與鋼軌接觸雖沒(méi)有剛旋修時(shí)接觸狀態(tài)好，但沒(méi)有出現(xiàn)接觸點(diǎn)劇烈跳躍現(xiàn)象，磨耗范圍由踏面滾動(dòng)圓附近向兩側(cè)擴(kuò)大，車(chē)輪踏面磨耗趨向均勻，對(duì)提高車(chē)輪運(yùn)用壽命有意義。

圖4　Mc2車(chē)輪與鋼軌接觸幾何關(guān)系

Mc2車(chē)一位輪對(duì)不同時(shí)期等效錐度如圖5。等效錐度隨輪對(duì)橫移變化在不同時(shí)期呈現(xiàn)不同特點(diǎn)：旋修后，等效錐度隨輪對(duì)橫移變化不大，維持在0.1左右；運(yùn)行31萬(wàn)km后，等效錐度隨輪對(duì)橫移增加有逐漸減小的趨勢(shì)，橫移大于3mm，等效錐度變化趨于平緩，但整體幅值均比旋修后大。兩個(gè)時(shí)期，輪對(duì)橫移3mm處等效錐度差值約為0.08，變化不劇烈，且均滿足限值要求。

圖5　Mc2車(chē)一位輪對(duì)不同時(shí)期等效錐度

3　動(dòng)力學(xué)性能驗(yàn)證

將運(yùn)行31萬(wàn)km的M c2車(chē)實(shí)測(cè)車(chē)輪外形輸入車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算空載與重載，即M c2車(chē)不載客與定員載客兩種情況下，車(chē)輛系統(tǒng)的穩(wěn)定性、平穩(wěn)性、曲線通過(guò)能力，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［10］限值進(jìn)行比較，判斷動(dòng)力學(xué)性能是否超標(biāo)，確定磨耗后的車(chē)輪踏面是否滿足車(chē)輛安全性、舒適度等要求，從而說(shuō)明動(dòng)車(chē)組30萬(wàn)km旋修周期的合理性，即動(dòng)車(chē)組可以運(yùn)行至30萬(wàn)km進(jìn)行旋修。

3.1建模

采用多體動(dòng)力學(xué)軟件UM進(jìn)行參數(shù)化建模，建立了某型動(dòng)車(chē)組Mc2車(chē)。建模過(guò)程中，考慮抗蛇形減振器、橫向止擋、輪軌接觸的非線性，并設(shè)置如質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等相關(guān)參數(shù)，建成由1個(gè)車(chē)體、2個(gè)轉(zhuǎn)向架、4個(gè)輪對(duì)組成的動(dòng)力學(xué)模型。模型包括8個(gè)一系垂向減振器、8個(gè)一系彈簧、8個(gè)定位轉(zhuǎn)臂、4個(gè)空氣彈簧、4個(gè)二系垂向減振器、4個(gè)二系橫向減振器、2個(gè)牽引拉桿、2個(gè)橫向止擋、2個(gè)抗側(cè)滾扭桿?？紤]浮沉、點(diǎn)頭、橫移、搖頭、側(cè)滾等自由度，整個(gè)系統(tǒng)共有48個(gè)自由度，整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型如圖6。

圖6　動(dòng)車(chē)組Mc2車(chē)動(dòng)力學(xué)模型

計(jì)算過(guò)程中，采用我國(guó)60 kg/m鋼軌，并假設(shè)鋼軌外形不變，德國(guó)高速軌道譜作為軌道激擾輸入，軌底坡為1/40。動(dòng)車(chē)組運(yùn)行31萬(wàn)km后的實(shí)測(cè)車(chē)輪外形作為輸入，并考慮左輪與右輪的輪徑差，如表1。

3.2車(chē)輛系統(tǒng)穩(wěn)定性

車(chē)輛系統(tǒng)的蛇行穩(wěn)定性是系統(tǒng)本身的固有屬性，是決定車(chē)輛能否高速運(yùn)行的關(guān)鍵因素［11］。車(chē)輛系統(tǒng)穩(wěn)定性可以通過(guò)線性臨界速度與非線性臨界速度進(jìn)行判定。由于計(jì)算線性臨界速度時(shí)，未考慮車(chē)輛系統(tǒng)非線性因素，其準(zhǔn)確性受到影響，因此進(jìn)行非線性分析以準(zhǔn)確地計(jì)算車(chē)輛的臨界速度。一般地，非線性臨界速度的計(jì)算方法采用直接積分法，即首先讓車(chē)輛在很高的速度下運(yùn)行出現(xiàn)輪緣貼靠鋼軌內(nèi)側(cè)的大幅蛇行運(yùn)動(dòng)，并將此狀態(tài)賦給車(chē)輛系統(tǒng)作為初始積分狀態(tài)，然后逐漸降低運(yùn)行速度讓其運(yùn)行在理想光滑軌道上，最后當(dāng)車(chē)輛系統(tǒng)的蛇行運(yùn)動(dòng)收斂至0時(shí)所對(duì)應(yīng)的速度就是非線性臨界速度［11］。采用此方法計(jì)算出動(dòng)車(chē)組的空載與重載兩種工況下不同踏面的非線性臨界速度，如表2所示。重載下動(dòng)車(chē)組臨界速度比空載下高10 km/h左右，標(biāo)準(zhǔn)踏面的臨界速度遠(yuǎn)高于已磨耗踏面臨界速度。表中最?lèi)毫庸r下的臨界速度為362.2 km/h，遠(yuǎn)高于該動(dòng)車(chē)組運(yùn)營(yíng)速度200 km/ h，具有很高的安全裕量，說(shuō)明動(dòng)車(chē)組運(yùn)行31萬(wàn)km之后車(chē)輪踏面狀態(tài)能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。

表1　Mc2車(chē)實(shí)測(cè)滾動(dòng)圓輪徑差

表2　兩種踏面臨界速度對(duì)比

動(dòng)車(chē)組橫向運(yùn)行穩(wěn)定性也與動(dòng)車(chē)組安全性、舒適度密切相關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)［10］對(duì)構(gòu)架橫向加速度進(jìn)行了10 Hz低通濾波，計(jì)算空載與重載情況不同速度級(jí)下構(gòu)架橫向加速度最大值，如圖7。由圖7可知，空載與重載下構(gòu)架橫向加速度隨速度變化趨勢(shì)一致，重載比空載時(shí)幅值大，重載且速度為260 km/h時(shí)構(gòu)架最大橫向加速度為7.0 m/s-2，仍低于標(biāo)準(zhǔn)限值，且此時(shí)波形迅速收斂，轉(zhuǎn)向架未失穩(wěn)。因動(dòng)車(chē)組實(shí)際運(yùn)營(yíng)速度為200 km/ h，遠(yuǎn)低于260 km/h的計(jì)算速度，所以該踏面狀態(tài)下的動(dòng)車(chē)組橫向運(yùn)行穩(wěn)定性良好。

3.3車(chē)輛系統(tǒng)平穩(wěn)性

車(chē)輛系統(tǒng)平穩(wěn)性直接影響著乘客乘坐的舒適度。圖8為動(dòng)車(chē)組已運(yùn)行31萬(wàn)km后空載與重載兩種工況下，磨耗車(chē)輪踏面所對(duì)應(yīng)車(chē)體平穩(wěn)性、加速度RMS值隨速度的變化情況。由圖8（a）、圖8（b）可知：隨著速度的提高，車(chē)體橫、垂向平穩(wěn)性數(shù)值逐步增加，兩者在200 km/h變化到220 km/h時(shí)增加迅速；空載與重載兩種工況下，車(chē)體橫向、垂向平穩(wěn)性隨速度的變化趨勢(shì)一致，但空載下車(chē)體橫向、垂向平穩(wěn)性數(shù)值均高于重載工況；兩種工況下，車(chē)體垂向平穩(wěn)性?xún)?yōu)于車(chē)體橫向平穩(wěn)性，這是因?yàn)橛?jì)算時(shí)沒(méi)有考慮車(chē)輪不圓對(duì)車(chē)體垂向平穩(wěn)性的影響。圖8（a）反映：當(dāng)空載速度為230 km/h、重載速度為260 km/h時(shí)，車(chē)體橫向平穩(wěn)性由優(yōu)轉(zhuǎn)向良好，但這能滿足動(dòng)車(chē)組以200 km/h運(yùn)營(yíng)時(shí)車(chē)體橫向平穩(wěn)性為優(yōu)的要求。圖8（b）反映：空載與重載下，各速度級(jí)下車(chē)體垂向平穩(wěn)性均為優(yōu)。圖8（c）、圖8（d）為車(chē)體橫向、垂向加速度的RMS值隨速度的變化情況，與圖8（a）、圖8（b）趨勢(shì)近似，但隨著速度的提高加速度RMS值增加較為均勻。該磨耗車(chē)輪踏面所對(duì)應(yīng)的車(chē)體橫向、垂向平穩(wěn)性在動(dòng)車(chē)組200 km/h運(yùn)行時(shí)皆為優(yōu)，動(dòng)車(chē)組可以運(yùn)行至30萬(wàn)km進(jìn)行旋修。

圖7　構(gòu)架橫向加速度隨速度變化

3.4曲線通過(guò)能力

為了驗(yàn)證該磨耗踏面的曲線通過(guò)能力，設(shè)置了A、B、C、D、E、F 6種不同曲線半徑的工況。曲線參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表3。6種工況下，最高計(jì)算速度通過(guò)曲線時(shí)，欠超高最大為55 mm，符合《鐵路工務(wù)規(guī)則》規(guī)定，即允許最大未被平衡的超高為65～75mm。

在A～E 6種工況下，計(jì)算空載與重載兩種情況不同速度級(jí)下的各輪脫軌系數(shù)、輪重減載率與各輪軸橫向力，并選取最大值作為統(tǒng)計(jì)量。

空載與重載6種工況下所對(duì)應(yīng)不同速度級(jí)的最大脫軌系數(shù)如表4所示。由表4可知：6種工況下空載比重載脫軌系數(shù)大；曲線半徑為400m時(shí)，空載與重載脫軌系數(shù)最大，分別為0.27，0.265，均遠(yuǎn)低于文獻(xiàn)［10］規(guī)定的限值。各曲線所對(duì)應(yīng)的速度下，脫軌系數(shù)最大時(shí)速度并不高，均在力平衡時(shí)速度以下，即此時(shí)軌道有過(guò)超高。

空載與重載6種工況下所對(duì)應(yīng)不同速度級(jí)的最大輪重減載率如表5所示，與表4類(lèi)似，空載時(shí)輪重減載率高于重載；B工況下，空載與重載輪重減載率最大，分別為0.66和0.61，低于文獻(xiàn)［10］輪重減載率的動(dòng)態(tài)限定值0.8，而動(dòng)車(chē)組實(shí)際運(yùn)營(yíng)速度為200 km/h，小于工況B下240 km/h的計(jì)算速度，計(jì)算的輪重減載率具有安全裕量。

圖8　車(chē)體橫向與垂向平穩(wěn)性、加速度RMS值隨速度變化

表3　曲線設(shè)置參數(shù)表

表4　6種工況下脫軌系數(shù)

表5　6種工況下輪重減載率

空載與重載6種工況下所對(duì)應(yīng)不同速度級(jí)的最大輪軸橫向力如表6所示，根據(jù)文獻(xiàn)［10］計(jì)算公式（1）計(jì)算空載與重載時(shí)輪軸橫向力限值分別為54，60 kN。表6顯示，工況B下重載時(shí)輪軸橫向力最大，為28.1 kN，低于限值；各工況下，重載時(shí)輪軸橫向力較空載時(shí)大。運(yùn)行31萬(wàn)km后的車(chē)輪踏面并沒(méi)有顯著影響輪軸橫向力，選擇30萬(wàn)km作為旋修周期合理。各工況下輪軸橫向力最大值均出現(xiàn)在以最大速度或以最小速度計(jì)算時(shí)，說(shuō)明欠超高與過(guò)超高均對(duì)輪軸橫向力不利。

式中H為輪軸橫向力，kN；P0為靜軸重，kN。

表6　6種工況下輪軸橫向力

表4～表6均說(shuō)明運(yùn)行31萬(wàn)km后的車(chē)輪踏面狀態(tài)能滿足相關(guān)動(dòng)力學(xué)性能的要求，可以選擇30萬(wàn)km作為動(dòng)車(chē)組的旋修周期。

圖9為所有車(chē)輪平均磨耗功率在6種工況各自速度級(jí)下的散點(diǎn)圖?？蛰d與重載，在各工況下，車(chē)輪平均磨耗功率隨著速度的提高而增加。相同工況下，重載時(shí)車(chē)輪平均磨耗功率基本上都高于空載。相同速度級(jí)下，曲線半徑越小，車(chē)輪平均磨耗功率越高，當(dāng)曲線半徑為400 m時(shí)，車(chē)輪磨耗最劇烈。曲線半徑為400 m，速度為40 km/h時(shí)車(chē)輪平均磨耗功率高于其他工況下各速度級(jí)的車(chē)輪平均磨耗功率，曲線半徑的大小顯著地影響車(chē)輪磨耗功率的高低。動(dòng)車(chē)組入動(dòng)車(chē)運(yùn)用所檢修或調(diào)車(chē)時(shí)會(huì)經(jīng)歷半徑小于400 m的曲線，所經(jīng)歷的小半徑曲線里程占運(yùn)行總里程比重小，且在實(shí)際線路上運(yùn)營(yíng)時(shí)，很少有半徑小于800 m的曲線，車(chē)輪平均磨耗功率相對(duì)較低，車(chē)輪磨耗不劇烈。所以，動(dòng)車(chē)組運(yùn)行31萬(wàn)km后的車(chē)輪踏面狀態(tài)較為理想，沒(méi)有出現(xiàn)劇烈磨耗現(xiàn)象，符合實(shí)際測(cè)試情況；動(dòng)車(chē)組可以運(yùn)行至30萬(wàn)km進(jìn)行旋修。

圖9　6種工況下車(chē)輪平均磨耗功率

4　結(jié) 論

（1）某動(dòng)車(chē)組運(yùn)行31萬(wàn)km后，車(chē)輪踏面與輪緣磨耗、等效錐度隨運(yùn)行里程變化平緩，沒(méi)有出現(xiàn)劇烈變化；左輪輪緣與右輪輪緣磨耗量差值不大，輪緣偏磨不明顯；磨耗后的車(chē)輪與鋼軌匹配良好，接觸較為均勻。車(chē)輪磨耗狀態(tài)穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)劇烈磨耗，滿足30萬(wàn)km旋修要求。

（2）將31萬(wàn)km實(shí)測(cè)車(chē)輪外形導(dǎo)入動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)：車(chē)輛系統(tǒng)穩(wěn)定性、車(chē)體橫向與垂向平穩(wěn)性、過(guò)曲線能力良好，沒(méi)有超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值。運(yùn)行31萬(wàn)km后磨耗車(chē)輪踏面滿足動(dòng)力學(xué)性能要求，動(dòng)車(chē)組可以運(yùn)行至30萬(wàn)km進(jìn)行旋修。

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Research on the Verification of Reprofiling Cycle for EMU

DING Yangxi1，TANG Yujie1，ZHU Shaoguang2，DONG Xiaoqing3，ZHANG Xianfeng4，WANG Xianliang1
（1 East China jiaotong University，Nanchang 330013 Jiangxi，China；2 Beijing Zongheng Electro mechanical Technology Development Co.，Beijing 100081，China；3 Loco motive&car Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China；4 Bombardier Sifang（Qingdao）Transportation Ltd.，Qingdao 266111 Shandong，China）

To verify the rationality of the reprofiling cycle in 0.3 million kilometers for an EMU，the EMU measured wheels were analyzed in the perspective of wear during the period of reprofiling cycle.Then the measured and abraded w heels profile were input to the established dynamic model of the EMU，calculated the critical speed of EMU system，EMU system frame lateral stability，the sperling index of the carbody，the dynamic performance of passing curve，and all of the calculated results were evaluated with reference to relevant standards.The results show that the wear wheel，wheel/rail equivalent conicity changes gently with the increase of running mileage，wheel-rail contact is in good state after running 0.3 million kilo meters，and the calculated dynamic performance can satisfy the requirements of standards.Finally，the rationality of the reprofiling cycle in 0.3 million kilo meters for an EMU has been verified conclusively.

reprofiling cycle；EMU；0.3 million kilometers；verification

U266.331+.1

A doi：10.3969/j.issn.1008-7842.2015.04.06

1008-7842（2015）04-0025-06

*中國(guó)鐵道科學(xué)研究院科研開(kāi)發(fā)基金項(xiàng)目（2013 YJ009）

2—）男，教授（

20215-01-12）