電客車輪對損耗數(shù)據庫建立與研究

過林舟

摘 要：通過對輪徑損耗分析和采集，建立輪對踏面直徑每萬公里走行磨耗量和輪對踏面直徑每萬公里鏇輪切削量。用數(shù)據分析出每車損耗變法規(guī)律。再提出和實施從電客車輪對鏇修管理上和技術上的創(chuàng)新改善措施后。通過數(shù)據的變化曲線，推測出輪對壽命的目標值。

關鍵詞：數(shù)據庫;輪對磨耗;輪對壽命;鏇輪;電客車

1 輪對磨耗現(xiàn)狀分析

由于福州地鐵一號線電客車從運營到2017年的2年中鏇修過于頻繁，多數(shù)車輛已經過3次以上鏇修，電客車輪對徑向損耗嚴重。現(xiàn)通過建立輪對損耗數(shù)據庫并進行分析研究，對提高電客車輪對鏇修技術和管理的規(guī)范給出參考意見，來延長電客車輪對的使用壽命，減少輪對更換頻率，減少檢修人員工時成本。

1.1 電客車輪對走行磨損方面的問題

福州地鐵一號線共有28列地鐵車輛，運行至2017年時，車輛平均走行公里數(shù)為10萬公里，輪對走行磨耗量最小2.5mm，走行磨耗量最大4.5mm，平均3.5mm。電客車到場驗收輪對直徑為843.5mm，按輪對可使用最小極限輪徑值為770mm，可推算車輛輪對不鏇修的情況下使用壽命約為210萬公里。

1.2 電客車輪對鏇修切削方面的問題

一號線28列地鐵車輛經過2年的檢修維護，均已進行了首次完整鏇修，個別車輛進行了兩到三次完整鏇修。鏇修后時拖車輪徑平均值約為834.5mm，動車輪徑平均值約為837.5mm，總平均輪徑值約為836mm;按輪對可使用最小極限輪徑值為770mm，可推算車輛輪對使用壽命約為98萬公里，拖車和動車輪對均不能夠維持到第二次架修（大修）。

2 輪對數(shù)據庫建立情況

2.1 輪對數(shù)據庫建立

為解決電客車磨耗過快的問題，通過電客車鏇修作業(yè)的開展，福州地鐵一號線28輛車陸續(xù)進行維護性鏇修，鏇修過程中實測輪對直徑與徑跳動，鏇修完成后的數(shù)據進行導出記錄，編制新舊輪對直徑數(shù)據表格，并結合鏇修日電客車運行公里數(shù)計算出單位公里數(shù)的鏇修損耗。日后每鏇修一輛電客車就將鏇修數(shù)據導入數(shù)據表內。擴充數(shù)據便于分析電客車輪軌磨耗現(xiàn)狀。

2.2 現(xiàn)狀

福州地鐵一號線運營至今才4年時間，一號線28輛電客車完成鏇修的次數(shù)太少，所以數(shù)據量偏低。數(shù)據庫分析研究的結果雖有一定的參考價值，但和實際情況相比會有一定的偏離。今后持續(xù)補充電客車磨耗歷史數(shù)據，擴充數(shù)據樣本，分階段觀察樣本曲線，實際情況和預期進行比較。

3 鏇修技術提升與創(chuàng)新

3.1 科學安排鏇輪作業(yè)時機

以0101車為例，如圖1所示第一次鏇修時只針對1、6車跳動量大的輪對進行鏇修，2至5車跳動量均不超過0.4mm并未進行全部鏇修，所以1、6車鏇修量比2至5車大;在第二次鏇修時2至5車跳動超標較多鏇修量比1、6車大，由于第一次1、6車鏇修恢復情況很好所以到第二次鏇修時均無鏇修量;第三次鏇修時，0101車已運行了一年，公里數(shù)為16萬公里，其中4車鏇修量相比較上一次鏇修量小很多趨近于零，1、2、3、5、6車鏇修量就相對于大很多?？傻贸鲚唽χ睆教鴦恿挎浶迺r恢復的越好，則在4到5萬公里內跳動變化的越小，變化程度可延長值10萬公里以上。

研究發(fā)現(xiàn)并掌握了輪徑跳動量磨耗變化的規(guī)律：在列車運行4到5萬公里時，輪對輪徑跳動量磨耗變化一般小于0.4mm，當輪對輪徑跳動量磨耗變化超過0.4mm后，磨耗變化情況將急劇惡化并在1萬公里內達到約0.8mm。因此，當跳動量大于或等于0.4mm時立即安排鏇輪，采取了最佳的鏇輪時機從而最大限度減少了每次鏇輪的切削量且避免了輪對的加劇磨耗。

3.2 修訂鏇修標準

運營初期電客車鏇修工藝標準，借鑒的是其它地鐵行業(yè)標準。為同一軸車輪直徑差≥1mm，同一個轉向架車輪直徑差≥2mm，同一節(jié)車車輪直徑差≥3.5mm，跳動量≥0.2mm時，進行鏇修。鏇修結束后所有參數(shù)均要小于上述標準。

通過數(shù)據庫分析后為解決鏇修過于頻繁，鏇修量過大問題，根據福州地鐵自身車輛運行特性，將鏇修標準修改為：同一軸車輪直徑差≥1.5mm，同一個轉向架車輪直徑差≥3mm，同一節(jié)車車輪直徑差≥5mm，跳動量≥0.4mm時，進行鏇修。

3.3 鏇輪采用無級鏇方式

鏇輪方式一般可分為兩種：無級鏇和等級鏇。

無級鏇指在保證輪對輪緣高度和輪廓曲線的前提下，輪緣厚度在23mm～32mm范圍可連續(xù)取值的輪對鏇修方式。

等級鏇指嚴格按照LM-32、LM-30、LM-28、LM-26輪廓尺寸進行鏇修，輪緣厚度只能按規(guī)定值取值的輪對鏇修方式。

無級鏇方式與等級鏇相比減少了輪對踏面直徑切削消耗，可保證最小切削量。以實際輪緣厚度30mm的輪對鏇修為例：采用等級鏇方式將輪對輪緣厚度恢復到LM-32標準尺寸32mm，按理論計算需要對輪對踏面直徑切削2mm。福州地鐵采用無級鏇方式只需恢復輪徑跳動量在0.1mm以內，不需恢復輪緣厚度到32mm，減少了對踏面直徑的額外切削。

3.4 合理制定切削工藝，保證鏇修質量

3.4.1 制定合理的切削參數(shù)

鏇輪前通過分析輪對的磨耗狀態(tài)，制定了合理的切削速度、吃刀量、進給速度。鏇輪過程要求輪徑徑向進刀量累計不能大于不落輪鏇床第一次測量的跳動量;最后一刀精車速度設定值為95%，軸向進給量小于等于80%，徑向進給量小于0.2-0.3毫米，在滿足車輛的鏇修輪徑差和跳動量控制要求的基礎上避免了對踏面直徑的大量切削，并保證了鏇修合格率。

3.4.2 勤測量、少加工

鏇輪時要求鏇輪人員先整車測量加工尺寸，確保實際值與理論值相符，從中對待鏇輪對里取最小輪徑軸優(yōu)先進行鏇修。大徑跳鏇修量取值最小值試切，加工結束后觀察輪對數(shù)據是否合格，不合格再深加工修正。每車鏇修結束后鏇床操作人員自檢一次，對輪對各參數(shù)進行對照，如有不符合項及時進行修正，從而減少切削量并保證輪對鏇修質量100%合格。

4 結果對比分析

輪徑損耗一般可分為走行磨耗和鏇輪切削兩部分。針對上述存在的問題，對已經制定出的優(yōu)化方案實行后，分別進行分析，是否減少電客車損耗量。

4.1 具體分析內容

4.1.1 電客車輪對走行磨損情況對比

影響走行磨耗因素主要有車型、輪軌材質、制動方式、線路狀態(tài)、軸重及運行速度等。某城市地鐵8號線與福州地鐵一號線的基本情況及輪對踏面直徑平均走行磨耗對比如下表：

通過對比發(fā)現(xiàn)福州地鐵從車型、軸重到萬公里走行磨損與其他地鐵行業(yè)數(shù)據差異極大，故其他地鐵行業(yè)鏇修標準并不適用福州地鐵的電客車。

4.1.2 電客車輪對鏇修磨損情況對比

福州地鐵一號線車輛輪對踏面直徑每萬公里鏇輪切削量技術提升前后對比如下：

由此可見，福州地鐵一號線輪對踏面直徑每萬公里鏇輪切削量在技術革新后，約為后者的61.8%。

4.2 結論

從以上數(shù)據對比可以看出，在福州地鐵一號線輪對踏面直徑平均走行磨耗量，在通過一系列技術管理提升和技術創(chuàng)新后，輪對踏面直徑每萬公里鏇輪切削量僅為之前的61.8%，使輪對使用壽命延長了一倍左右，可維持至第二次架修（大修）。

5 經濟效益分析

5.1 節(jié)約成本情況

減少了更換輪對的次數(shù)，節(jié)約了更換輪餅的平均人工工時成本。在節(jié)約更換輪餅的平均人工工時成本的基礎上，輪對成本大大減少。

輪餅平均采購價格為0.9萬元/個，輪餅重量約300公斤，物資部報廢處理單價約為2000元/噸，則考慮輪餅殘值的情況下，輪餅實際成本為0.84萬元/個。一號線地鐵車輛共28列輪餅數(shù)量1344個，在一個架修周期內，不考慮已節(jié)約的更換輪餅的平均人工工時成本，可節(jié)約輪對成為：1128.96萬元。

6 結論

通過數(shù)據庫的建立和研究可以對電客車的輪對磨耗控制起到指導性作用，有效的提高輪對使用壽命;對輪對鏇修作業(yè)技術管理的創(chuàng)新有了數(shù)據上的支撐，可以為今后鏇輪參數(shù)設置提供依據。

參考文獻：

[1]曾全軍，嚴雋耄.地鐵車輛車輪壽命分析 車輛工程[M].中國鐵道出版社，1999.

[2]王生華.上海地鐵4號線車輪輪緣異常磨耗原因分析及解決措施[J].鐵道車輛，2017（06）.

[3]鄔春暉.北京地鐵1號線車輪異常磨耗分析及其解決措施[J].鐵道車輛，2017（01）.

[4]王生華.上海地鐵4號線車輪輪緣異常磨耗原因分析及解決措施[J].鐵道車輛，2017（06）.