基于天津地鐵3號線鏇修策略的優化方法

臧 磊

（天津市地下鐵道運營有限公司，天津 300222）

0 引言

輪對是車輛構架上的重要部件之一，其踏面和輪緣的磨耗對車輛的安全行車、乘坐舒適性以及鋼軌的使用壽命都有重要影響。天津1號線自2006年運營60萬公里開始更換輪對，使用壽命偏低，如何延長車輪的使用壽命，是車輛部門重點解決的課題，其中合理優化的鏇修策略是提高車輪使用壽命的重要方法之一。

1 車輪鏇修運用標準及常用模板

目前天津地鐵車輛車輪應用的鏇修標準如表1，根據使用情況此標準適用于鐵路貨車標準，對于地鐵車輛有待國家推行新的標準。嚴格按照此標準進行鏇修為目前各個地鐵所普遍執行的故障鏇修，即車輪超出標準時，進行鏇修重新回到標準踏面形狀。在鏇修的過程中，目前根據TB/T449-2003在LM型踏面外形使用LM-32、LM-30、LM-28、LM-26型四種輪緣踏面外形。如輪緣磨耗較為嚴重，車輪只能進行約3次鏇修。

表1 車輪鏇修標準

2 天津地鐵3號線的磨耗特點

天津地鐵3號線兩種制動系統，分別為等磨耗的鐵科院制動系統和等粘著的克諾爾制動系統，根據長期數據積累來看（見表2），克諾爾車輛的拖車輪緣有增厚的現象，即踏面磨耗較快，測量位置點下移后表現出來數值變大。動車輪緣正常變薄。鐵科院的制動拖車與動車均表現平穩，正常變薄。

表2 不同制動方式車輛輪緣磨耗

3 不同線路磨耗的比較

天津地鐵2號線線路較為平直，不具備對比性，1號線與3號線小于400 m彎道曲線相似（左線、右線共計38條）。從表3可以看出，3號線帶油有滑塊的情況下比1號線帶油有潤滑的情況下輪緣磨耗更快（新輪），故3號線輪緣磨耗更易磨損，且會隨著公里數增多，輪徑減小輪緣會進一步加快磨損，當輪緣低于26 mm時，輪緣磨耗會成幾倍或十幾倍增長。

其中老輪是指輪緣低于26 mm，輪徑小于800 mm的車輪。

表3 不同線路車輛輪緣磨耗

4 輪徑切削量和輪緣補償量的比值與原始輪緣厚度的關系

根據計算和實際鏇床應用，對比出對于27～28 mm之間的輪緣厚度（見圖1），上述比值最小，即此時鏇修車輪時，每恢復1 mm輪緣厚度，踏面直徑減少量約為4.05 mm[1]，這時為最佳的鏇修時機[2-3]。

圖1 補償量與輪緣厚度關系

5 優化后的3號線車輛鏇修策略

5.1 優化后的克諾爾車輛鏇修策略

根據輪緣補償量與輪徑比例關系與輪緣磨耗特點，這樣制定將克諾爾車輛的動車輪緣從27.5 mm恢復至30 mm，如840 mm的新輪預計鏇修后的輪徑值為831～832 mm，克諾爾拖車使用30 mm模板，以減少鏇修次數。即采用等級鏇修，勤鏇、小鏇代替大鏇、深鏇。延長使用壽命、避免車輪集中到限。

5.2 優化后的鐵科車輛鏇修策略

圖2 周狀剝離

圖3 踏面凹痕

鐵科制動車輛的磨耗特點：由于采用等磨耗的制動，鐵科車輛表現出拖動車輪緣均減小，且輪緣及踏面表現穩定，16、17萬公里時，踏面出現凹痕、部分車輛出現周狀小剝離，均屬正常磨耗現象，如圖2、3所示。這樣鐵科車輛公里數25萬公里時，采用32模板進行一次修型，直徑下5 mm，25萬公里時輪緣31 mm，鏇后補為32 mm。同時解決上述問題。即采用狀態鏇修代替故障鏇修。這種狀態鏇修的公里數值要由輪緣磨耗和線路特點制定。

6 經濟效益分析

6.1 22列克諾爾車輛經濟效益分析

（1）傳統鏇修車輪壽命理論計算

車輪的原型踏面直徑為840 mm，運用極限直徑為770 mm，車輪輪緣安全運用厚度為32～23 mm。在實際使用過程中車輪踏面的正常磨耗一般約為0.12 mm/萬公里左右，輪緣在鏇修過程中的輪緣厚度恢復量同踏面直徑減少量之比約為1∶4.5。有上述數據可以看出因輪緣進行鏇修造成的輪徑減少遠大于踏面的磨耗減少。在車輪的整個壽命周期內，不考慮意外情況下，每個車輪一般會進行3次左右鏇修（27恢復至32），如每次鏇修輪緣5 mm，則相應的因鏇修減少的車輪直徑量約為22.5 mm，那么鏇修造成的車輪直徑量約為67.5 mm。而踏面磨耗減少僅1.2 mm/十萬公里，見圖4。

圖4 不同鏇修方法車輪壽命的比較

6.2 9列鐵科車輛經濟分析

故障鏇修與狀態鏇修經濟效益比較見表4、表5。

表4 故障鏇修與等級鏇修經濟效益比較

表5 故障鏇修與狀態鏇修經濟效益比較

7 總結

不同制動形式應采用不同的鏇修策略方法；以等級鏇修和狀態鏇修代替故障鏇修大大提高了車輪使用壽命，降低運營成本；該種鏇修優化策略減少了車輪集中到限影響運營的隱患，同時體現了預防性維修的思想。

［1］冀祖卿，劉忠俊.天津地鐵1號線車輪運用現狀分析［J］.現代城市軌道研究，2009（04）：43-45.

［2］許宏.基于高斯過程的地鐵車輛輪對磨耗建模及其鏇修策略優化［J］.機械工程學報，2010，12（46）：

88-95.

［3］陳雷.地鐵電客車輪對鏇修切削量的探討［J］.城市軌道交通研究，2009（06）：67-68.