一種基于運行時刻表的輪緣潤滑時間模式調節優化研究

肖家河 曹小龍 鄭 耀

（廣州地鐵集團有限公司運營事業總部，廣東廣州510000）

0 引言

為了減少車輪和軌道的磨耗，地鐵列車一般會按照車輛數量的一定比例配置濕式輪緣潤滑裝置，如廣州地鐵廣佛線部分列車兩端端部轉向架一位端各安裝一套濕式輪緣潤滑裝置。廣佛線列車采用的是REBS公司生產的輪緣潤滑裝置，控制方式為時間控制+彎道控制模式，控制系統以時間為基礎，在彎道上通過完整的離心力檢測開關（彎道傳感器）增加額外的彎道潤滑（此時時間控制停止）。系統接收到啟動信號（零速信號），輪緣潤滑裝置啟動，時間模式是系統暫停120 s（可調整）噴油6 s，循環運行；彎道模式是系統接收到彎道信號后立即噴油6 s，暫停3 s，如彎道信號仍然存在，則彎道模式繼續循環運行。在此潤滑模式中，彎道模式優先于時間模式，即當彎道運行時，時間計數暫停，彎道結束后，時間計數接著暫停時的時間繼續計時。

廣州地鐵廣佛線開通至今，正線列車曾多次報空轉滑行故障。以2016年2月14日至2017年2月14日一年周期為例，共計發生空轉滑行故障59起，調查空轉滑行故障發現，多次故障點集中在部分站點的進站或出站位置，且在部分站點多發，呈現集中式狀態。同時結合軌道專業檢查反饋在該部分站點的進出站位置經常有輪緣潤滑油脂的積累，綜合分析，列車空轉滑行故障中大部分是由于列車進出站時進行噴油導致。列車發生空轉滑行，易導致列車ATO模式運行時對標不準，尤其是在進站或出站時易發生欠標或沖標情況，嚴重時將導致輪對和鋼軌擦傷。

本文將針對列車進出站輪緣潤滑噴油情況，提出一種基于運行時刻表的輪緣潤滑時間模式調節優化策略，能夠避免進出站時進行噴油。

1 空轉滑行故障位置及正線噴油數據收集

以2016年2月14日至2017年2月14日的一年周期為例，統計共發生空轉滑行故障59起。具體故障位置如表1所示。

同時，正線跟車進行實際輪緣潤滑噴油數據收集，收集每列車在區間內噴油次數及進站、出站或者站臺噴油情況。進出站噴油次數較多的區間主要集中在燕沙區間、沙沙區間、沙鶴區間、鶴西區間、金千區間、瀾世區間等。表2為各區間進出站噴油的平均統計次數。

對比表1和表2可以發現，空轉滑行故障多發位置也是進出站噴油情況較多的位置，且位置較為固定。同時依據廣佛線現有運行時刻表，以ZF131、ZF631時刻表為例，廣佛線各區間的車輛運行時間相同，不同時刻表只有站臺停站時間有差異。且各區間車輛運行時間普遍集中在85～100 s、110～125 s兩個時間段之間，與現有的輪緣潤滑時間模式下的120 s計時時間間隔相接近，這就導致時間模式的噴油假如出現在上一站的進出站，則在下一個站的進出站也極易出現噴油情況。

表1 空轉滑行故障主要分布位置

表2 各區間進出站噴油數次數統計

根據實際的噴油情況及廣佛線運行時刻表可以推斷，現有輪緣潤滑時間控制模式下的120 s時間間隔易導致時間模式的噴油出現在進出站或者站臺的情況。同時，根據輪緣潤滑的使用目的，主要是為了改善車輪和軌道的磨耗，且該磨耗主要發生在彎道，對于直線情況的磨耗影響不大，因此可以對直線情況下的時間控制模式的時間間隔進行適當調整。廣佛線各區間的列車運行時間如表3所示。

表3 各區間列車運行時間 單位：s

2 輪緣潤滑時間模式調節優化策略及仿真運算

根據輪緣潤滑廠家提供的數據，時間控制模式時間間隔應不高于300 s。為了保證改變時間控制模式時間間隔后車輪和軌道磨耗變化不大，且能適當減少直線情況下的噴油，避免進出站噴油情況發生，可將時間控制模式的時間間隔限定在120～240 s之間。

按照時刻表的區間運行時間進行理論仿真計算，假定設置一個新的時間模式噴油間隔A s（120≤A≤240），加上噴油時間6 s，以A+6 s為一個時間周期進行運算。跟車時發現距離進站或者出站10 s以上時距離站臺較遠（大于50 m），可認為距離進站或者出站10 s以上時不屬于站臺噴油。理論計算時當噴油周期出現在站臺前后10 s以內時，則認為該噴油情況為站臺噴油，計數一次，當運行完一整個上行或者下行時，統計全部計數次數B，即可認為該時間間隔A s時會發生B次站臺噴油。利用Matlab軟件進行仿真運算，輸入不同的A值即可得到B值。其中B值越小，則代表站臺噴油情況越少，相應的時間間隔越理想。

利用Matlab軟件進行仿真運算，A=120，121，…，239，240時對應的B值分別為：

上行 ：B=5，4，4，5，4，3，5，2，3，3，6，3，4，3，4，5，5，4，7，7，2，3，3，2，3，4，3，5，4，4，3，4，5，5，4，4，4，4，2，4，4，2，2，3，5，4，2，3，4，6，4，2，2，1，0，0，0，0，3，3，2，4，4，5，4，5，6，4，4，0，0，0，0，0，1，2，3，3，4，1，1，1，2，2，4，3，2，1，1，1，2，3，4，2，3，3，2，3，3，3，3，2，0，0，0，1，1，1，2，3，2，2，2，2，3，3，3，2，3，5，4。

其中B為0時的A值為：A=174，175，176，177，189，190，191，192，193，222，223，224。

下行：B=5，7，6，2，3，3，3，3，3，2，3，6，3，1，5，5，5，4，2，0，3，2，3，3，3，3，4，3，4，5，6，6，5，5，4，2，0，4，4，5，3，1，1，4，5，4，1，2，1，2，2，1，2，2，4，3，4，6，3，4，3，2，1，1，3，3，2，2，4，6，7，5，6，4，2，1，0，0，1，2，4，4，5，3，4，4，3，3，2，3，3，3，3，3，3，1，1，1，1，1，1，2，3，2，1，1，1，1，1，1，2，3，3，1，1，0，0，0，2，3，4。

其中B為0時的A值為：A=139，156，196，197，235，236，237。

根據輪緣潤滑控制原理，列車上行時，偶數端為主控端，偶數端噴油，奇數端不噴油，列車下行時，奇數端為主控端，奇數端噴油，偶數端不噴油。

依據此原理可對奇數端和偶數端分別進行不同的時間間隔調整，且站臺噴油次數越少越理想，B值為0時最佳。該時間間隔應適中，以120～240中段數值為佳，可取奇數端A=196 s，偶數端A=190 s。

3 試驗驗證

以GF013014、GF017018車為試驗對象，按奇數端196 s、偶數端190 s時間控制模式進行時間間隔調整，再進行正線跟車確認輪緣潤滑噴油情況，記錄站臺噴油次數。與前期未調整時間間隔跟車數據進行對比，未調整時間間隔前上行區間平均出現6次進出站噴油，下行區間出現9次進出站噴油，時間間隔調整后上行區間平均出現1次進出站噴油，下行區間出現2次進出站噴油，總體進出站噴油情況出現大幅下降，整體效果明顯。后續組織對廣佛線全部列車的輪緣潤滑時間模式進行調整跟蹤，按奇數端196 s、偶數端190 s時間控制模式進行時間間隔調整，并對調整后的空轉滑行故障情況及噴油次數進行跟蹤，以一年時間為對比周期。

調整一年后對比統計數據，2017年全年廣佛線共發生空轉滑行故障20起，比2016年全年的59起空轉滑行故障減少39起，故障率僅為2016年的1/3左右，整體故障率大幅下降，故障情況得到有效控制。同時，對比2016年與2017年的輪對磨耗，2016年平均磨耗率為0.277 mm/萬km，2017年平均磨耗率為0.30 mm/萬km，兩者相差不大，證明輪緣潤滑時間間隔調整之后對于輪軌磨耗影響不大，此調整策略運用成功。

4 結語

實施基于運行時刻表的輪緣潤滑時間模式調節優化后，進出站噴油情況出現下降，空轉滑行故障率明顯降低，證明該研究思路是合理的。一般列車生產制造時，輪緣潤滑參數會被提前設置，在列車投入運營后可根據使用情況對參數進行調整，本文提出的基于運行時刻表的輪緣潤滑時間模式調節優化策略在輪緣潤滑參數調整中具有一定的借鑒意義。