車輪踏面擦傷及剝離故障對(duì)車輛安全的影響

楊桂華+孫貴清

摘 要：隨著我國(guó)機(jī)車提速的不斷進(jìn)行，剝離現(xiàn)象已成為車輪失效的主要類型使機(jī)車在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大的振動(dòng)和沖擊，影響機(jī)車的行車安全，加速走行部件的磨耗與損壞，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失本文根據(jù)輪對(duì)踏面剝離的形成機(jī)理對(duì)其進(jìn)行初步的探討分析！ 從降低輪軌動(dòng)態(tài)作用力的角度來(lái)尋求有效的解決措施。

關(guān)鍵詞： 車輪踏面;擦傷;剝離;車輛安全;故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.208

1 車輪踏面擦傷、剝離故障調(diào)查

第六次大提速以來(lái)，鐵路發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段，不光是動(dòng)車350的高速得以實(shí)現(xiàn)，鐵路貨車也達(dá)到了120公里/小時(shí)，高速運(yùn)行對(duì)車輛部門(mén)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)，為保證車輛安全，部局多次強(qiáng)調(diào)車輛必須把預(yù)防重點(diǎn)放在走行部的安全上，段在對(duì)輪對(duì)故障防止上采取了加嚴(yán)措施，在很大程度上降低了運(yùn)用限度標(biāo)準(zhǔn)，（踏面擦傷深度滾動(dòng)軸承由原來(lái)的1mm減少到0.5mm，剝離長(zhǎng)度由原來(lái)的一處不大于50mm兩處每處不大于40mm改為一處不大于20mm兩處每處不大于10mm），之所以采取如此加嚴(yán)措施，就是因?yàn)樘っ娌羵?、剝離故障對(duì)車輛質(zhì)量安全影響非常大。

2 車輪踏面擦傷、剝離對(duì)車輛的影響

（1）對(duì)車輛本身方面的影響。1）對(duì)車輪的影響車輪踏面擦傷或剝離后，使車輪不能正常的在鋼軌上運(yùn)行，加大車輪振動(dòng)和沖擊，如果嚴(yán)重，在過(guò)鋼軌接頭或道岔時(shí)可能造成脫軌事故;2）對(duì)軸承的影響由于擦傷或剝離后使車輪振動(dòng)加劇，直接會(huì)影響軸承內(nèi)滾子與滾道的正常運(yùn)行，極易造成軸承故障;3）對(duì)輻板孔的影響車輪踏面擦傷、剝離對(duì)軸承的影響最大外，再一個(gè)就是輻板孔，根據(jù)我車間2009年對(duì)輻板孔的這項(xiàng)調(diào)查，共出現(xiàn)259件，其中187件踏面有擦傷剝離問(wèn)題，占72.2%，可見(jiàn)踏面擦傷、剝離對(duì)輻板孔的影響是相當(dāng)大的，特別應(yīng)注意的是，如果輻板孔一旦裂損，其后果是相當(dāng)嚴(yán)重的。記得06年1月29日26192次貨物列車在鄭州局塔鋪站的脫線事故，就是因?yàn)檩棸蹇琢鸭y造成車輪蹦裂而發(fā)生的脫線。

（2）對(duì)線路的影響。車輛踏面擦傷、剝離后都會(huì)使踏面局部凹陷，致使車輛在運(yùn)用中出現(xiàn)周期性的上下振動(dòng)，特別是在低速時(shí)振動(dòng)和沖擊力會(huì)更大，會(huì)直接破壞線路的平面結(jié)構(gòu)，如果在道岔處或鋼軌接頭處還極易將岔尖或鋼軌接頭壓斷。

（3）對(duì)貨物裝載的影響。車輪踏面擦傷、剝離后由于上下振動(dòng)的原因使車輛運(yùn)行極不平穩(wěn)，直接造成車輛晃動(dòng)加大，從而也就使得貨物安全受到危協(xié)。

3 車輪踏面擦傷、剝離的原因

（1）車輪踏面的構(gòu)造。車輪踏面分為錐型踏面和磨耗型踏面，錐型踏面是由輪內(nèi)側(cè)面向外48mm至100mm之間以1：20的錐度區(qū)段和由100mm到35mm之間以1：10的錐度區(qū)段兩部分組成，而磨耗型踏面是由半徑100mm、500mm、220mm的三段弧型線圓滑連接成的一條曲線和錐度為1：8的一段直線組成的幾何圖形，現(xiàn)在的運(yùn)用車輛幾乎全采用了這種磨耗型踏面的車輪。

（2）車輪本身方面的原因。一是制動(dòng)力過(guò)大：主要是制動(dòng)結(jié)構(gòu)不合理，制動(dòng)閥、風(fēng)管以及相關(guān)的制動(dòng)缸緩解閥等臨時(shí)故障或空車重位等。二是抱閘：主要是制動(dòng)故障，閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器以及制動(dòng)缸故障或各杠桿間的別勁等方面造成的。三是車輪本身材質(zhì)不良：有夾渣、運(yùn)行太久，疲勞剝落，以及由于制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)高溫度隨后又冷卻，這樣經(jīng)過(guò)反復(fù)熱脹冷縮碾壓剝落等造成的剝離。

（3）調(diào)車方面的原因。一是調(diào)車作業(yè)：頻繁使用鐵鞋制動(dòng)，這是踏面擦傷方面的主要因素之一，據(jù)我們作業(yè)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查，調(diào)車作業(yè)時(shí)，溜放時(shí)速在25公里/小時(shí)以內(nèi)，使用一側(cè)鐵鞋制動(dòng)，一般單輛重車使用鐵鞋端的踏面將擦傷最小達(dá)0.1mm相對(duì)端將達(dá)0.15mm，空車下鐵鞋端的踏面將擦傷0.05-0.1mm相對(duì)面將達(dá)到0.1mm至0.15mm。

二是使用手制動(dòng)后忘松或不能完全放松，而編入列車，一旦送車和作業(yè)不能發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行中雖沒(méi)有直接造成止輪性質(zhì)的抱死閘，但因長(zhǎng)時(shí)間的閘瓦與車輪摩擦，也會(huì)使踏面溫度不斷升高，而使踏面表面發(fā)生塑變而脫落，也給以后剝離造成隱患。

（4）線路方面的原因。一是線路表面不平，以及鋼軌接頭或焊接端頭不平等都可造成車輪踏面擦傷或剝離。二是鋼軌間距不能保持一致，以及鋼軌上表面寬度的變化等都可使車輪踏面與鋼軌的正常接觸弧面被破壞，而致使踏面表層損壞。 ?三是鋼軌彎道的內(nèi)外軌高度差所造成的側(cè)擠壓也影響車輪踏面表面的正常滾動(dòng)從而造成一定的損傷。

（5）環(huán)境方面的影響。環(huán)境因素也是一個(gè)不能忽略的原因，我國(guó)鐵路運(yùn)輸線涉及全國(guó)各地，車輛運(yùn)用的環(huán)境變化無(wú)常，而且溫差極大，一車輛在同一天就可能經(jīng)歷不同季節(jié)的環(huán)境考驗(yàn)。

4 幾點(diǎn)建議

當(dāng)前從根本上解決踏面擦傷、剝離的問(wèn)題還不夠現(xiàn)實(shí)，但可以從減少車輛踏面擦傷、剝離發(fā)生的機(jī)會(huì)和產(chǎn)生后對(duì)車輛方面的影響入手： ?一是盡快淘汰帶有輻板孔的車輪，因?yàn)檩棸宓牧鸭y幾乎都是從輻板孔開(kāi)始;二是加強(qiáng)TPDS預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)和列檢現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)檢查，提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而控制其再度發(fā)展;三是檢修和列檢要加強(qiáng)對(duì)制動(dòng)配件檢查和維護(hù)，確保運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)定，杜絕抱閘等問(wèn)題發(fā)生;四是相關(guān)部門(mén)的合作，如工務(wù)盡量減少線路問(wèn)題，車務(wù)調(diào)車盡量減少或不用鐵鞋制動(dòng)等。

（1）立即采取的措施。1）應(yīng)對(duì)列車制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行全面調(diào)查及檢測(cè);2）嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)向架及輪對(duì)的制造，檢修質(zhì)量;3）加強(qiáng)各本門(mén)的聯(lián)勞協(xié)作，要求機(jī)車司乘人員按要求使用列車制動(dòng)系統(tǒng)，不隨便使用緊急制動(dòng);4）不斷改進(jìn)車輛制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和走行部各裝置。

（2）研究開(kāi)發(fā)減少車輪擦傷、剝離的新產(chǎn)品、新技術(shù)。1）研制增粘塊，提高防滑能力;2）研制高性能、高靈敏度的防滑器;3）改進(jìn)轉(zhuǎn)向架性能，提高曲線徑向通過(guò)能力。以上諸方面均可在不同程度上減少車輪的擦傷、剝離。

5 結(jié)論

輪軌之間的動(dòng)態(tài)輪軌作用力是引起機(jī)車車輪踏面剝離的主要原因，通過(guò)減小動(dòng)態(tài)作用力的方法可以有效的改善踏面的剝離現(xiàn)象，輪對(duì)縱向共振的發(fā)生會(huì)使輪軌動(dòng)態(tài)作用力增大，加劇踏面剝離的發(fā)生，影響輪軌的使用壽命。通過(guò)改變一系垂向減振器的布置方式可以有效地減小輪對(duì)縱向共振的振輻，甚至可以完全消除共振，進(jìn)而達(dá)到有效改善踏面玻璃作用。

盡管車輪擦傷、剝離問(wèn)題解決起來(lái)難度較大，但有鐵科院對(duì)車輪踏面技術(shù)的不斷改進(jìn)、完善和車輪制造廠運(yùn)用部門(mén)的密切關(guān)注下，對(duì)車輪擦傷、剝離進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，相信這一難題必將慢慢解決，為鐵路運(yùn)輸發(fā)展服務(wù)。

參考資料：

[1]路貨車運(yùn)用維修規(guī)程[M].中國(guó)鐵道出版社，2003.

[2]鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則[M].中國(guó)鐵道出版社，2007.endprint