地鐵車輛輪緣潤(rùn)滑裝置選型分析

謝雨衡

摘 ?要：本文對(duì)地鐵車輛中采用的的兩種典型的輪緣潤(rùn)滑裝置進(jìn)行了介紹，并且著重對(duì)干式、濕式兩種輪緣潤(rùn)滑裝置的各方面性能指標(biāo)和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)具體環(huán)境和具體項(xiàng)目進(jìn)行選擇。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;輪緣潤(rùn)滑;干式;濕式

1 ?概述

軌道車輛在軌道上運(yùn)行，車輪輪緣均會(huì)與軌道側(cè)面接觸摩擦，形成運(yùn)行阻力，必然會(huì)產(chǎn)生輪軌磨耗。此問題在地鐵的多曲線線路中表現(xiàn)尤為明顯，因此如何減緩輪軌磨耗，延長(zhǎng)輪對(duì)及鋼軌使用壽命，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)城市軌道車輛研究的焦點(diǎn)。對(duì)軌道車輛車輪進(jìn)行潤(rùn)滑，能夠有效改善車輪和軌道間摩擦性能，降低運(yùn)行阻力，減少輪軌噪聲排放和動(dòng)力損耗，提高車輪和軌道壽命，從而降低車輛的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。國(guó)內(nèi)城市軌道車輛普遍采用干式和濕式兩種輪緣潤(rùn)滑裝置。

2 ?兩種潤(rùn)滑裝置的介紹

車輛運(yùn)行時(shí)，采用輪緣潤(rùn)滑（即在輪軌上加潤(rùn)滑劑），能夠有效降低輪軌磨耗、減小輪軌噪音，特別是在車輛通過道岔、彎道和隧道時(shí)，效果更加明顯。當(dāng)前，輪緣潤(rùn)滑主要采用干式（固體）潤(rùn)滑和濕式（液體）潤(rùn)滑兩種輪緣潤(rùn)滑裝置。

2.1 ?干式輪緣潤(rùn)滑裝置

干式輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)包括潤(rùn)滑裝置及固體潤(rùn)滑塊。干式輪緣潤(rùn)滑裝置通過支架組成固定在轉(zhuǎn)向架上，潤(rùn)滑塊安裝于潤(rùn)滑裝置內(nèi)，用恒力彈簧壓緊，均勻地向潤(rùn)滑塊施加壓力，使?jié)櫥瑝K緊貼輪緣，安裝方式如圖1所示。

在車輪運(yùn)動(dòng)過程中，潤(rùn)滑塊先潤(rùn)滑接觸車輪的輪緣形成一層薄膜，當(dāng)輪緣與鋼軌接觸時(shí)，這層薄膜轉(zhuǎn)移到鋼軌，鋼軌再潤(rùn)滑下一個(gè)車輪的輪緣。由于潤(rùn)滑劑是連續(xù)涂在輪緣上，所以在輪緣內(nèi)側(cè)形成一層均勻的、連續(xù)的金屬膜;輪緣在鋼軌側(cè)面滑動(dòng)時(shí)，合成樹脂、聚合油便載著固體潤(rùn)滑材料轉(zhuǎn)移到鋼軌內(nèi)側(cè)面上，形成一層干式潤(rùn)滑膜。從潤(rùn)滑原理分析，干式潤(rùn)滑近似液體摩擦。當(dāng)薄膜減少時(shí)潤(rùn)滑塊再潤(rùn)滑接觸車輪的輪緣，周而復(fù)始。固體潤(rùn)滑塊不含石墨及金屬成分，不會(huì)對(duì)軌道接地系統(tǒng)造成破壞。

一般情況下固體潤(rùn)滑塊不需要安裝全部車輪，根據(jù)線路及車輪情況一般只需要25%-50%的車輪安裝即可。

2.2 ?濕式輪緣潤(rùn)滑裝置

濕式（液體式）輪緣潤(rùn)滑裝置一般由控制系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)、管路、油缸、噴嘴等組成，其系統(tǒng)部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。兩位兩通電磁閥根據(jù)控制器的信號(hào)閉合使壓縮空氣管路接通，壓縮空氣經(jīng)電磁閥到達(dá)氣動(dòng)泵，氣動(dòng)泵將精確定量的潤(rùn)滑劑與壓縮空氣混合形成油氣混合物注入系統(tǒng)，在壓縮空氣的推動(dòng)下，油氣混合物經(jīng)管路輸送至分配器，被均勻分配的至各噴嘴并被噴射至輪緣表面，實(shí)現(xiàn)輪緣潤(rùn)滑。輪緣潤(rùn)滑劑通過車輪的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)和軌道接觸，潤(rùn)滑劑被依次傳遞至下一輪對(duì)輪緣，使得車輛的所有輪緣都被潤(rùn)滑。

一般情況下采用距離、時(shí)間及彎道（傾角）混合控制原理進(jìn)行噴灑。

系統(tǒng)使用的潤(rùn)滑脂是合成潤(rùn)滑油并添加極壓抗磨、防銹、抗氧添加劑精制而成，具有穩(wěn)定性能好、承載能力強(qiáng)、高低溫性能優(yōu)異、附著力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠顯著降低輪緣和鋼軌間的摩擦，降低車輛能耗。

潤(rùn)滑劑的噴射間隔取決于設(shè)定時(shí)間，還可以采用彎道傳感器檢測(cè)彎道位置并在車輛駛?cè)霃澋罆r(shí)適當(dāng)加大噴射劑量。

濕式輪緣潤(rùn)滑裝置的維護(hù)量小，由于其運(yùn)動(dòng)部件很少，幾乎不需要維修，只需要定期加油即可。此外，其耗油量很小，車輛平均耗油量1L /5000公里。濕式輪緣潤(rùn)滑裝置初次安裝費(fèi)用較高，但由于潤(rùn)滑劑的噴射間隔是取決于時(shí)間、傾角或行駛距離，這樣減少了潤(rùn)滑劑的消耗，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本，也降低了維護(hù)成本。

濕式輪緣潤(rùn)滑裝置基本安裝在50%的車輛編組上，且只在每列車前后兩端Tc的導(dǎo)向輪對(duì)上各安裝一套。

3 ?干式與濕式輪緣潤(rùn)滑裝置對(duì)比分析

3.1 ?潤(rùn)滑效果對(duì)比

從潤(rùn)滑效果上來分析，綜合分析了國(guó)內(nèi)地鐵運(yùn)營(yíng)情況，濕式潤(rùn)滑效果更好，根據(jù)國(guó)內(nèi)地鐵運(yùn)營(yíng)情況匯總分析，采用濕式輪緣潤(rùn)滑裝置的輪緣磨耗率為0.05mm/萬(wàn)公里，優(yōu)于干式輪緣潤(rùn)滑裝置的0.09mm/萬(wàn)公里。

3.2 ?潤(rùn)滑原理對(duì)比

濕式輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)通過帶潤(rùn)滑油箱的氣動(dòng)活塞泵將壓縮空氣與潤(rùn)滑劑的混合物經(jīng)分流器輸送到噴嘴，進(jìn)而對(duì)輪緣與軌道之間的摩擦副進(jìn)行潤(rùn)滑。其中彎道傳感器將其輸出的控制信號(hào)傳送給控制單元，從而實(shí)現(xiàn)控制單元對(duì)整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)工作周期的準(zhǔn)確控制。

干式輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的固體潤(rùn)滑方式，實(shí)時(shí)潤(rùn)滑，在車輪運(yùn)動(dòng)過程中，潤(rùn)滑塊先潤(rùn)滑接觸車輪的輪緣形成一層薄膜，當(dāng)輪緣與鋼軌接觸時(shí)，這層薄膜轉(zhuǎn)移到鋼軌，鋼軌再潤(rùn)滑下一個(gè)車輪的輪緣。

3.3 ?安裝組成及故障率

液體式輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)部件多。輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)基本上是免維護(hù)的，泵也是自潤(rùn)滑的。過濾器在潤(rùn)滑劑和壓縮空氣都很臟的情況下才需要清洗。但由于系統(tǒng)的動(dòng)力來在于壓縮空氣，常會(huì)發(fā)生油氣混合不均勻，分配器堵塞，無(wú)法順利噴出潤(rùn)滑油。干式輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，故障率比較小，不會(huì)破壞踏面黏著。

3.4 ?采購(gòu)成本和后期使用費(fèi)用

從采購(gòu)成本上分析，濕式輪緣潤(rùn)滑裝置部件多，系統(tǒng)復(fù)雜，成本明顯高于干式;從后期使用費(fèi)用上考慮，濕式費(fèi)用少于干式，如果列車使用壽命按照30年計(jì)算，總體費(fèi)用濕式占優(yōu)，具體如表1所示。

3.5 ?從其他方面進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)分析

針對(duì)兩種潤(rùn)滑方式，從其他角度來講，各有優(yōu)缺點(diǎn)，濕式在沖擊振動(dòng)的抑制、自行修補(bǔ)、能耗控制及運(yùn)營(yíng)檢修等方面更占優(yōu)，而干式在結(jié)構(gòu)形式上更簡(jiǎn)單。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

軌道車輛采用輪緣潤(rùn)滑裝置，不僅可有效降低輪緣的磨損程度，延長(zhǎng)更換輪對(duì)的使用年限，更可提高列車的行駛速度與載重能力，在整體上降低車輛的維修成本，大大提升其經(jīng)濟(jì)效益。具體采用何種輪緣潤(rùn)滑裝置，需要根據(jù)具體環(huán)境和具體項(xiàng)目要求進(jìn)行多方面綜合分析，從根本上，對(duì)輪緣磨耗率來講，濕式優(yōu)于干式輪緣潤(rùn)滑裝置。

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