地鐵車輛輪對踏面異常磨耗原因及解決措施分析

摘?要：地鐵車輛輪對踏面的異常磨損問題始終都是我國地鐵車輛運(yùn)行部門無法徹底攻克的難點(diǎn)。輪對踏面異常磨損的形狀主要分為凹形狀、W形狀或是梯形磨損等多種形狀磨損，主要與輪對在軌道上行駛過程中踏面與軌道之間產(chǎn)生的摩擦力和制動(dòng)過程中閘瓦和輪對踏面所造成的作用力有關(guān)。文章根據(jù)我國某線路運(yùn)行車輛造成的車輛輪對踏面造成的異常磨耗進(jìn)行的調(diào)查研究，并寫出個(gè)人對發(fā)生異常磨損的主要原因，提出了相對應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;輪對踏面;異常磨耗

一、 引言隨著我國地鐵線路以及地鐵車輛不斷普及，地鐵車輛輪對踏面所造成的異常磨損問題也逐漸變得異常嚴(yán)重。輪對踏面的異常磨損嚴(yán)重時(shí)會(huì)對地鐵車輛的安全運(yùn)行造成極其嚴(yán)重的安全隱患，也會(huì)在一定程度上降低車輛的使用時(shí)間，加大了維護(hù)部門的工作壓力。鑒于某線路運(yùn)行車輛輪對踏面的異常磨損現(xiàn)狀展開研究，對輪對踏面異常磨損的因素進(jìn)行一一檢查。

二、 輪對踏面異常磨耗現(xiàn)狀

某線路運(yùn)行車輛規(guī)格是B2型不銹鋼車輛，運(yùn)用日立式牽引系統(tǒng)以及克諾爾EP2002制動(dòng)系統(tǒng)，編組型號為3M3T，基本制動(dòng)運(yùn)用的踏面制動(dòng)模式，車輪選擇的是整體碾鋼材料，LM型踏面模式，閘瓦選擇的是合成閘瓦。在車輛運(yùn)行相應(yīng)時(shí)間后，閘瓦的接觸區(qū)域內(nèi)以及車輪外側(cè)的表面會(huì)形成較為光滑的條帶性磨耗;待車輛運(yùn)行里程達(dá)到40萬km后，會(huì)出現(xiàn)如圖1一樣的梯形磨損。根據(jù)調(diào)查表明，將地鐵車輛輪對踏面外側(cè)磨損程度深度設(shè)為X，最大值為3.95mm，最小值為2.22mm，平均磨損深度3.57mm，將磨損寬度設(shè)為Y，最大值為37.55mm，最小值23.23mm。全部車輛車輪對兩側(cè)的磨損深度幾乎相同，拖車的磨損深度則要高于動(dòng)車。

三、 調(diào)查過程及處理方案

B2型不銹鋼車輛車輪對踏面形成的梯形磨損，主要原因是因?yàn)殚l瓦以及輪對的摩擦所形成的作用力所形成的，首先需要排除是否是基本制動(dòng)單元TBU的原因和是否是因?yàn)殚l瓦材料硬度的原因。

（一）對閘瓦物理參數(shù)進(jìn)行檢查

根據(jù)ATO運(yùn)行期間車輛管理登記數(shù)據(jù)可知，在全程的運(yùn)行期間，基本上每一次運(yùn)行達(dá)到最大速度并開始進(jìn)行制訂時(shí)，空氣制訂系統(tǒng)都會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)保持施加壓力，該現(xiàn)狀持續(xù)到電制動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到要求制動(dòng)力的總和要求。并且運(yùn)行車輛在運(yùn)行速度達(dá)到40～50km/h時(shí)，對閘瓦的所形成的摩擦力進(jìn)行收集測量，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值范圍在0.4±0.05之間。

（1）閘瓦的硬度平衡，在規(guī)定范圍內(nèi)，并且該種類閘瓦和相同材料的車輪對在此外項(xiàng)目上做過測試，并沒有出現(xiàn)異常磨損的問題。

（2）閘瓦的摩擦指標(biāo)是否可以符合標(biāo)準(zhǔn)，外表適合存在超載現(xiàn)象。

（二）對空氣制動(dòng)使用情況展開分析

利用車輛管理系統(tǒng)的相關(guān)記錄，對空氣制訂的使用狀況展開調(diào)查，發(fā)現(xiàn)空氣制動(dòng)運(yùn)行次數(shù)比較頻繁，記錄在運(yùn)行ATO時(shí)空氣制動(dòng)的應(yīng)用如下。

根據(jù)數(shù)據(jù)可得（每200ms記錄一次數(shù)據(jù)），在制動(dòng)開始時(shí)，動(dòng)車和拖車的空氣制動(dòng)均在工作，當(dāng)電制動(dòng)達(dá)到最大值時(shí)，空氣制動(dòng)開始停止工作，整個(gè)運(yùn)行時(shí)間為3～4秒，220公里時(shí)為拖車突破圓柱的最大壓力，112.5公里時(shí)為動(dòng)車組突破圓柱的最大壓力。從車輛故障等級來看，電氣裂損能力也可以滿足當(dāng)前總體的裂損功率要求，最終的氣隙完全退出。

四、 解決對策

根據(jù)上述問題的分析結(jié)果可知：電氣故障的響應(yīng)特性和電氣-空氣協(xié)調(diào)方案是多次補(bǔ)充空氣故障的根本原因。因?yàn)檐囕v編組和跟蹤系統(tǒng)的限制，不能使用電氣突破值發(fā)生改變。只有完善電氣故障響應(yīng)特性，完善電-空協(xié)調(diào)調(diào)度和頂層控制方式，才能解決這一問題。解決方法如下。

（一）優(yōu)化電制動(dòng)響應(yīng)特性

在影響極限前，增加牽引下降速度和電制動(dòng)電流上升的速度，加快逆變器門的開閉時(shí)間，以降低對電制動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到降低空氣制動(dòng)的時(shí)間和壓力。

（二）優(yōu)化電-空配合方案

1. 電制動(dòng)有效信號

優(yōu)化方案設(shè)計(jì)時(shí)的邏輯思維，進(jìn)行“電制動(dòng)有效”信息的設(shè)置和復(fù)位，預(yù)防最初制動(dòng)期間動(dòng)車或拖車同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充空氣制動(dòng)。

2. 電制動(dòng)等效信號

加強(qiáng)最初制動(dòng)期間“電制動(dòng)等效”信息的虛擬值，并根據(jù)命令現(xiàn)狀進(jìn)行修改虛擬值持續(xù)時(shí)間，在電制動(dòng)設(shè)計(jì)最初通過該命令降低空氣制動(dòng)的補(bǔ)充。

（三）優(yōu)化控車方式

根據(jù)控車過程中的電制動(dòng)和空氣制動(dòng)的特點(diǎn)，在信號控制中減少了牽引指令，增加了成本時(shí)間，消除了輸電中斷指令的無效切換。

五、 結(jié)語

綜上所述，鑒于地鐵車輛輪對踏面的異常磨損問題，不僅要考慮基本制動(dòng)單元的性能、閘瓦材料和車輪處理硬度，還要考慮車輛控制方式、電制動(dòng)能力和特性對空氣制動(dòng)力應(yīng)用的影響。

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作者簡介：陳正陽，蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營一分公司。