HXD1C型電力機車輪對踏面剝離的危害及預防

□黨保雄

福州機務段段永安片區長期使用SS3、SS4等電力機車，首次使用HXD1C型大功率交流電力機車，牽引噸位在1，700噸以下，牽引線路主要在永安至來舟方向，線路最大坡度為7‰，該線路主要特點是彎道較多且彎道較小。前期使用過程中，發生輪對踏面早期異常剝離旋輪共計12臺次。

表1 電力機車輪對踏面早期異常剝離旋輪的概況

一、概況

(一)輪對剝離周期和位置。HXD1C型機車在永安片區運用看，發生輪對剝離的時間在機車投入運用6個月以內就產生，且主要在D3位和D4位，主要在夏季產生。

(二)機車車型對比。永安片區前期主要采用SS3、SS4型電力機車，與HXD1C型電力機車相比，在輪軌硬度匹配方面，HXD1C型電力機車采用的是德國進口整體碾鋼輪，在機車制動方面，SS型電力機車采用閘瓦制動方式，HXD1C型機車采用盤式制動，閘瓦制動方式相對于盤式制動而言，閘瓦對踏面的刮削作用能夠清除踏面上發生相變的金屬，對輪對有一定的修復作用。

二、原因分析

(一)輪對剝離的危害。輪對剝離對機車運用存在很多危害，甚至可能引起行車安全。一是輪對剝離會加大機車對鋼軌的沖擊，速度越高，沖擊越大，造成鋼軌的損傷;二是機車施加制動時，可能造成機車的滑行，破壞制動粘著力，產生制動不穩定的情況;三是輪對剝離產生的機車振動，可能造成走行部質量問題，成為行車安全隱患。

(二)機車輪對剝離的情況。如圖1所示。

圖1

(三)機車輪對剝離原因。HXD1C機車輪對踏面剝離與SS3、SS4型電力機車類似，分為摩擦熱剝離和應力疲勞剝離。摩擦熱剝離是一種輪對踏面的掉塊現象，是熱裂紋經受機械應力反復作用的結果，而應力疲勞剝離是由內裂紋引起的，具體為剪切應力所導致。機車在牽引運行過程中，踏面除了承受著鋼軌的支撐力以外，同時還承受著縱向、橫向的蠕動滑力。在這些力的反復作用下，踏面表層的金屬組織就會產生形變和質變，從而形成顯微裂紋，長此以往，裂紋擴大，在制動時受到閘瓦力作用就會發生掉塊現象。

1.制動方式。HXD1C型電力機車采用克諾爾CCBII制動機，電制動采用再生制動方式，使用空電聯鎖技術，基礎制動為盤式制動方式，不直接作用于輪對踏面，制動效果明顯優于閘瓦制動，雖然能夠減小踏面的熱效應和磨損，但盤式制動不能清除踏面，會惡化輪對踏面的粘著，當粘著平衡遭到破壞時，輪對會產生滑行的情況，導致車輪擦傷，最后形成剝離。

2.牽引方式。HXD1C型機車屬于重載機車，機車達到最大牽引狀態時，輪對受力達到最大時，極易產生滑行，特別是在坡道啟動時，機車只能通過撒砂來增加粘著力，撒砂操作不當時，機車空轉、滑行、制動、高速就會使輪對踏面磨損加劇，從而產生踏面剝離。

3.線路狀況。HXD1C型重載貨運機車在大坡道、小曲線半徑山區鐵路運行時，原適應于SS3、SS4型電力機車的軌道不一定能夠適應，也會加劇輪對的磨損，從而產生踏面剝離。

4.砂子的規格。HXD1C型機車是根據德國西門子的技術引進而來，對砂子的要求為20～40目的石英砂，但在運用時很多時候添加的砂子規格不能達到要求，從而加劇踏面的磨損，產生剝離。

三、改進電力機車輪對踏面剝離危害的措施

針對HXD1C型機車的踏面剝離，提出如下改進措施，以改善踏面剝離的情況。第一，從機車制動操作上，提高乘務員對撒砂的操作水平，在遇彎道、隧道或天氣不好時，機車需要減速前，提前適當撒砂，降低制動力。第二，當制動力大于粘著力時，輪對極易產生滑行，加劇踏面磨損，所以在長大坡道時，盡量避免采用緊急制動。第三，網絡控制系統要盡量優化制動系統功能，防止產生空轉。第四，機務段在采購石英砂時，一定要保證石英砂的品質，保證按設計要求進行采購和使用。第五，機務段在機車使用過程中，要嚴格進行輪對踏面檢查，發現擦傷時要嚴密監控，一旦發生踏面剝離要及時璇輪處理，并且對操作乘務員進行統計分析，預防因乘務員操作問題引發的剝離現象。

通過以上措施，輪對踏面剝離的現象正在逐步好轉，但輪軌粘著、擦傷的情況始終是個大難題，隨著機車網絡化、智能化的發展，希望能得到更好的解決。