地鐵車輛輪對運(yùn)用及延長輪對使用壽命探究

虞堂文

（南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司，江蘇南京 210012）

1 整體的鏇修情況

南京地鐵10 號線于2014 年7 月1 日正式上線運(yùn)營，配屬車輛21 列。首列車023024 于2018 年10 月29 日架修，最后一列車039040 于2020 年12 月28 日完成架修，至此10 號線21列車全部完成架修。

自2014 年開通以來，10 號線所有列車共有738 條輪對因輪餅故障而鏇輪，其中單個故障率較高的依次是徑跳超限143條、輪緣超高129 條、QR 超限56 條、輪徑超差48 條。因輪餅與鋼軌相互接觸運(yùn)行過程中，踏面和輪緣均可能產(chǎn)生故障，所以很多輪餅伴隨著多個故障，為了方便統(tǒng)計劃分，按照徑跳超限和輪徑超差兩個大類進(jìn)行統(tǒng)計。

1.1 按時間進(jìn)行統(tǒng)計

由圖1 可以看出，自2014 年開始，鏇修輪對數(shù)量每年呈上升趨勢，到2017 年列車運(yùn)行大約30 萬km 時達(dá)到頂峰，說明伴隨運(yùn)營時間和里程的增加，輪餅故障和里程值成正比，2018年開始逐步下降，是因?yàn)榱熊囘M(jìn)入首輪架修，至2020 年降到最低點(diǎn)，但隨著10 號線列車架修后陸續(xù)運(yùn)營超過2 年，運(yùn)行公里數(shù)超過30 萬km，輪餅故障又呈上升趨勢。據(jù)此分析，如果不采取相關(guān)方法和措施，預(yù)計2021 年后輪餅故障會繼續(xù)增加。

圖1 輪餅故障趨勢

1.2 按列車進(jìn)行統(tǒng)計

由圖2 可以看出，每列車整體的輪餅故障鏇輪情況，0506 車鏇輪輪對最多，達(dá)到60 條，1314 車51 條，最少的是4142 車19 條。

圖2 各列車輪餅鏇修統(tǒng)計

1.3 輪餅故障占比分析

根據(jù)統(tǒng)計，輪餅故障總數(shù)為738 條，其中徑跳超限占比最高19%（2015 年、2016 年共109 起），其次輪緣超高占比17%，QR 超限、輪緣超高/QR 超限、徑跳超限/輪緣超高占比均為8%，輪徑超差/輪緣超高、輪徑超差/徑跳超限/輪緣超高占比均為7%，輪徑超差、徑跳超限/輪緣超高/QR 超限占比均為6%。

2 平均磨耗率

根據(jù)鏇輪數(shù)據(jù)，計算了全部21 列車的平均磨耗率（包含鏇修和日常磨耗），根據(jù)計算統(tǒng)計磨耗率最高是T11 列車0.79 mm/萬km，最低是T4 列車0.23 mm/萬km，總平均磨耗率為0.62 mm/萬km（日常運(yùn)用磨耗率0.28 mm/萬km，鏇修磨耗率0.34 mm/萬km）（圖3）。

圖3 列車平均磨耗率

3 架修輪徑消耗及架修后鏇輪分析

3.1 架修輪徑消耗

根據(jù)架大修中心提供的數(shù)據(jù)，有26 節(jié)車的鏇輪量超過10 mm，其中每列車的平均鏇修量差異較大，最高9.6 mm，最低2.6 mm（表1）。

表1 列車架修后平均鏇修量

3.2 架修后鏇輪分析

10 號線列車架修后，根據(jù)統(tǒng)計分析，共有12 輛列車總計113條輪餅故障。其中0506 車最多為27 條，其次是1314 車21 條。架修后輪餅故障占比情況：最高位QR 超標(biāo)占比21%，其次是輪緣超高/QR 超限占比18%，徑跳超限/輪緣超高/QR 超限占比13%，徑跳超限、徑跳超限/QR 超限均占比10%。

4 車輛大修前輪餅到限預(yù)判

在綜合考慮鏇修量及里程數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合列車大修計劃和輪餅平均磨耗率，預(yù)判大修前必須要更換的輪對數(shù)量為28條，可能要更換的輪對數(shù)量為84 條。

5 輪對偏磨分析

通過統(tǒng)計21 列車所有的鏇輪輪徑數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)一單元左側(cè)，二單元右側(cè)輪餅存在偏磨現(xiàn)象，偏磨輪徑差平均約1.15 mm。

5.1 偏磨原因分析

地鐵車輛在轉(zhuǎn)彎的時候會受到離心力的作用，由于離心力的作用會使靠外一側(cè)的輪緣與鋼軌緊貼，而靠內(nèi)一側(cè)的輪緣與鋼軌則是處于相離狀態(tài)，這樣會造成輪緣的偏磨現(xiàn)象。查看10 號線軌道運(yùn)營線路，發(fā)現(xiàn)存在11 處小半徑曲線（表2）。查閱相關(guān)資料，小半徑曲線的不對稱分布是造成車輪偏磨的重要原因，特別是半徑小于500 m 的曲線，從車輪磨耗分布及外形可知，右側(cè)踏面磨耗依舊比左側(cè)高，這是因?yàn)檎w線路左右曲線的不對稱分布所導(dǎo)致。

表2 400 m 以下的曲線半徑里程

5.2 輪緣潤滑裝置與軌道潤滑裝置

鋼軌和車輪的最大磨合區(qū)域（圖4）。根據(jù)鋼軌和輪緣的磨耗區(qū)域，在輪緣和軌道上安裝輪緣潤滑裝置與軌道潤滑裝置，以降低列車輪對與鋼軌摩擦產(chǎn)生的噪聲，減緩鋼軌與輪緣的磨耗。

圖4 軌和車輪的最大磨合區(qū)域

（1）輪緣潤滑裝置。10 號線目前有21 列車，其中只有偶數(shù)車號安裝了輪緣潤滑裝置，10 號線輪緣潤滑裝置使用的工作模式為：時間＋彎道模式時，即時間模式時暫停120 s，噴油6 s；彎道觸發(fā)時優(yōu)先響應(yīng)彎道，維護(hù)人員每月都會對輪緣潤滑裝置的工作情況進(jìn)行檢查，在過往檢修過程中未見異常情況。

（2）軌道潤滑裝置。安裝軌道潤滑裝置為鋼軌自動涂油器，安裝在小曲線半徑處，工作原理是：當(dāng)列車通過該位置時，油泵壓出的油脂經(jīng)導(dǎo)油管送到涂油板的端部，由列車輪緣攜帶，涂抹到曲線鋼軌外軌內(nèi)側(cè)磨耗面上，形成一層油膜，列車經(jīng)過曲線線路時，車輪輪緣是沿曲線鋼軌外軌內(nèi)側(cè)導(dǎo)向行駛的，因此輪緣就和鋼軌內(nèi)側(cè)嚴(yán)密貼合，這時外軌內(nèi)側(cè)磨耗面上的油膜就起到減緩鋼軌與輪緣磨耗的目的，目前軌旁涂油器工作正常。

6 建議與措施

（1）根據(jù)總體數(shù)據(jù)分析，每年10 號線因鏇修消除的輪餅直徑約占輪餅總磨耗的50%以上，建議在原有LM28、LM30、LM32 四種偶數(shù)廓形的基礎(chǔ)上，可以增加LM26、LM27、LM29、LM31 四種踏面廓形，盡量減少單次鏇輪切削量，目前029030 車鏇修已采用LM27、LM29 廓形，此次鏇修根據(jù)現(xiàn)場鏇修經(jīng)驗(yàn)，采用新加鏇修廓形后節(jié)約3～4 mm，效果顯著量。

（2）參考與南京地鐵3 號線鏇修模式，采用預(yù)防性鏇修和經(jīng)濟(jì)型鏇修兩種模式，預(yù)防性鏇修即將原有按照鏇修標(biāo)準(zhǔn)硬性指標(biāo)安排的單輛車“恢復(fù)性鏇修”，改為按走行公里數(shù)進(jìn)行整列車“改善型鏇修”，降低了總體鏇修量，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高維修效率。經(jīng)濟(jì)型鏇修就是將傳統(tǒng)的等級鏇修模式改為更經(jīng)濟(jì)的無級鏇修模式，從而減少單次輪對直徑切削量。

（3）建議車輛定期掉頭減少偏磨。建議分階段開展，初定調(diào)頭周期為6 個月，根據(jù)各車半年來的磨耗統(tǒng)計分析，再研究是縮短周期還是延長周期。

（4）根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)用總體情況，在沒有新的改善措施情況下，為保證輪餅?zāi)苁褂靡粋€架大修周期，建議輪餅配輪直徑不小于805 mm。