地鐵車輛輪對異常磨耗原因及控制措施

王曌

摘要：地鐵車輪在運行中的磨損與消耗對于地鐵運行而言是會產生重要影響的結構。車輪一旦發生磨損，不僅影響地鐵的運行狀態，地鐵運行的安全也會同步受到相應的影響。地鐵車輪的磨耗原因與日常運行存在一定的關系，但磨耗的原因中，異常現象的磨耗原因分析是盡可能降低地鐵運行風險，維持地鐵運行穩定的重要條件。針對具體的磨耗原因進行分析并提出相應的控制措施是非常重要的。

關鍵詞：地鐵車輛;異常磨耗;原因分析;控制措施

引言

地鐵車輪的異常磨耗的現象中，車輛輪對磨耗現象分析需要針對車輪的磨耗關系進行調查分析。另外，輪對以及踏面制動磨耗情況也是影響地鐵車輛輪對異常磨耗的主要因素，需要分別進行調查分析，并找到具體的控制措施。

一、車輪分析

車輪的磨耗關系的調查工作開展需要分別從車輛的輪對和閘瓦區域入手對其磨耗情況進行調查。結合實踐經驗進行觀察分析可知。車輛閘瓦的磨耗主要集中在踏面區域以及靠近輪輞外側的區域，磨損的形式主要是溝槽形式。通常情況下，溝槽的寬度會達到26mm，平均深度3.48mm[1]。隨著車輛運行里程的增加，這種溝槽會進一步加深，另外，異常磨耗的區域還以偶可能集中在閘瓦與車輪的部分，且在實際中這部分通常不與軌道接觸。下圖1為地鐵輪對實物圖。

二、輪對閘瓦硬度分析

（一）輪對硬度方面。這方面的硬度程度需要結合專業的標準對硬度進行測量和觀察，具體的檢測方法是分別在在車輪運行初期、車輪運行3至5年后、車輪運行過程中三個時間節點，在前期的運行階段，測試的位置主要集中在踏板滾動出以及溝槽磨耗處，分別在不同階段的測試結果通常表現為在初步運行階段的硬度與運行3至5年后的硬度所產生的硬度差異一般會在30HB的范圍內[2]。從這個角度入手進行觀察分析，可知車輪滾動的位置區域由于受到了與輪軌接觸過程中的應力，出現了塑性硬化現象。這種塑性硬化的發生導致溝槽區域的磨耗硬度值是相對更高的。另外，通常情況下地鐵車輛輪對踏面的溝槽硬度基礎值是處在相對穩定一致的水平層次上的，這在一定程度上反映出了輪對踏面發生異常磨耗的情況與踏面本身的硬度水平無關。

（二）閘瓦硬度方面。閘瓦硬度與閘瓦結構本身的材質有直接的關系，通常情況下，閘瓦結構本身在形態的平整度和均勻度上都能夠達到一定的程度。但這一區域的顯著特點是容易受到外部環境因素的影響[3]。比較典型的因素包括了溫度因素、壓力因素、拍打頻次因素等。在實際運行中，一些技術性參數也會隨著這一結構本身的材質不同二出現一些變化。針對閘瓦硬度指標的檢驗可見，硬度指標與磨耗現象的關系如下。①硬度范圍的標準化指標要求。關于標準化的硬度要求，對于閘瓦結構來講，要求在100至120HRC范圍內，且硬度測量點的分布要保證均勻性。除了對硬度指標的標準化要求，密度也是影響硬度效果的一個重要因素。關于密度指標的標準要求，一般范圍為最大1.95g/cm3，最小為1.80g/cm3。除此之外，摩擦系數指標的要求中，不同原因引發的異常情況所呈現出來的摩擦系數指標水平有所不同，可分為0.35、0.38等多種不同的系數類型。經過綜合分析可見，閘瓦對于異常磨耗而言也不屬于影響因素的內容。

三、踏面制動單元分析

踏面制動單元由于主要承擔制動的任務，因此其本身的運行狀態和運行中的潤滑程度對于制動單元的作用發揮效果會產生非常直接的影響。若能夠保證其內部的潤滑油具備一定的清潔度，并且潤滑油本身的質量也能夠達到一定的指標水平，則意味著實際的制動作用發揮效果會更好。另外，從系統運行的角度上來說，踏面制動單元的零件結構完整，且零部件裝配狀態正常，也是保證不發生異常磨耗現象的主要條件。但從實際出發來講，地鐵運行的過程中部分零部件以及轉軸區域都存在在運行中容易發生磨損的具體區域，這些區域一旦發生磨損現象，則會導致異常磨耗，另外，如果踏板制動單元中起到驅動作用的推桿所產生的推力發生不均勻的現象，則更有可能造成制動單元內部出現異常磨耗。通常情況下，三年是踏面制動單元作用正常發揮的常規期限[4]。

四、異常磨耗的控制措施

（一）修改電制動控制模式。地鐵運行中對于電力牽引系統的依賴性是較高的，為了減少異常的磨耗現象，可積極優化控制電力牽引系統的軟件和平臺，通過牽引控制效果的本質性提升減低可能造成磨耗的程度，在優化了制動控制模式后，應當達到空氣制動與電制動相結合的模式。下圖2為一種永磁地鐵牽引電機系統結構示意圖。

（二）控車邏輯的優化。地鐵車輛的控制邏輯對于控制效果的影響也是非常明顯的，這里所探討的控車邏輯是指ATO邏輯。在具體的執行中，主要通過將制動階段的瞬間牽引消除來達到優化效果，優化后制動的方式更加穩定有效，這種現象能夠有效避免45km/h時速狀態下出現異常的補氣抱閘現象。這不僅是為了保證車輛運行的安全，抱閘問題本身也屬于車輛運行中的一種典型故障，及時解決故障問題對于維持穩定的地鐵運行狀態也有重要的意義。

五、結束語

綜合分析可知，地鐵列車輪對的磨耗現象會分別受到閘瓦硬度、踏面制動單元等方面因素的影響，需要從控制系統優化的角度對整體的運行狀態進行優化，盡可能在運行中減少異常原因造成的磨耗，提升列車運行的安全系數。作為專業技術人員而言，其應當認識到磨耗現象的常規性，并且重視在日常的檢修、分析工作中關注磨耗現象，及時發現并采取措施進行處理。

參考文獻：

[1]劉曉東.重型軌道車車輪異常磨耗原因分析及應對措施[J].內燃機與配件，2019，000（007）：124-125.

[2]昌超，肖乾，王亞朋.高速列車車輪型面磨耗對軌道、橋梁振動特性影響分析[J].振動與沖擊，2019，38（13）：185-196.

[3]祁亞運，戴煥云，魏來，等.變剛度轉臂定位節點對地鐵車輛車輪磨耗的影響[J].振動與沖擊，2019，38（06）：100-107.

[4]孫良玉，蒲發金.汽車輪胎異常磨損的成因分析及早期預防措施[J].黑龍江交通科技，2019，042（002）：163，166.

（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）