GMC16A 型鋼軌打磨列車故障處理經驗及打磨優化探索

劉秦楠

（太原中車時代軌道工程機械有限公司北京分公司，北京100000）

1 概述

GMC16A 型鋼軌打磨列車由中車北京二七機車有限公司自主研發并生產制造。因其體型小、編組短的特點，被廣泛運用在地鐵打磨領域；其具有對正線、道岔預防性打磨和修復性打磨的功能，可有效消除鋼軌表面疲勞裂紋，波浪磨損，斑點，肥邊等缺陷，延長鋼軌的使用壽命。

該車在實際運用過程中，偶有不同程度的打磨效果不佳，造成效果不佳的原因有：磨石不匹配，小車油缸偏轉異常，（打磨電流設定不合理，打磨順序不正確）打磨模式設定不合理等。經過長期調試及測試，在掌握大量數據后，針對改善打磨效果，總結出如下優化思路和故障處理思路。

該車已改進至第三代（改進1 型），下文相關內容皆以改進1 型為基礎進行論述。

2 打磨效果優化探究

判定打磨效果良好的標準通常為：（1）鋼軌無發藍。（2）光帶筆直。（3）光帶包絡完全。（4）鋼軌粗糙度≤10μm。（5）起落點誤差≤2m。以上5 點中，（2）（4）項的優化方向一致，通過優化硬件（打磨小車動作機構）的機械偏差，來改善打磨效果。（1）（3）（5）項的優化是綜合性的，需要考慮硬件、軟件及打磨模式等多方面因素，共同改進完成優化。本文主要論述（1）（2）項的改善方式，其余不做詳述。

2.1 避免打磨小車機械偏差

打磨小車內部結構復雜，動作機構繁多，按系統可分為氣動機構和液壓機構。氣動機構有電機下降氣缸，用來調節打磨時正背壓力。液壓機構包含升降、傾斜、張緊、接觸等等共計7 種執行機構，相互配合實現正線及道岔打磨功能。其中，傾斜油缸控制打磨單元的角度變化，并將單元穩定在預設的角度。穩定的傾斜油缸是光帶筆直的基本條件。

保證傾斜油缸穩定，應從兩個方面入手：（1）角度標定。控制邏輯中，只有當實際角度與預設角度相同時，傾斜油缸才會執行鎖定，保證角度穩定。當角度標定不合理時，會出現實際傾斜角度總是小于預設角度的情況，油路會一直處于解鎖狀態，打磨單元在磨削過程中，會碰撞受力，此時若不能有效鎖定，角度波動會比較明顯，影響打磨效果。所以在角度標定時，如標定最大負角度時，預設值應比實際值向負值多一定量值；標定最大正角度時，預設值應比實際值向正值多一定量值。（2）月檢中增加針對彈簧吊板和張緊缸狀態的檢查。車輛實際運用中，我們發現在偏轉角度到達預設值后，出現了明顯的角度回彈，這是因為張緊缸未工作，導致彈簧吊板在打磨單元偏轉時異常受力，在偏轉結束后，反向作用于傾斜油缸，反推油缸動作。通過月檢排查，可提前識別處理，規避打磨不良。

通過以上方法，可避免因機械偏差導致的打磨光帶寬窄不一。

2.2 改善鋼軌打磨發藍的探索

避免鋼軌打磨后發藍，其實就是阻止鋼軌局部過熱。影響鋼軌熱量積聚導致發藍的原因有：（1）作業速度。（2）打磨電流。（3）磨石材質。（4）機械偏差導致的局部重復打磨。（5）模式設定不合理導致的局部重復打磨。（6）打磨病害嚴重區域時的正常發藍。本文主要論述（2）（3）（5）的優化方向。關于作業速度，速度越慢，越容易發藍，通常為了平衡作業效率和作業質量，選擇8km/h 的作業速度。值得注意的是，在病害嚴重的區域作業時，打磨單元為了除去病害，熱量積聚會明顯提高，出現打磨發藍為正常現象。

2.2.1 磨石選用的探索

目前市面上各品牌的砂輪主要區別在于材料配比，不同的配比決定了砂輪的性能，如粘合劑的配比不同，砂輪磨耗率不同，砂石的配比不同，砂輪的硬度不同。在改善打磨發藍的各項測試中，我們針對不同品牌的砂輪，進行打磨對比試驗。發現在同臺車，同線路，同模式等等都相同的情況下，僅更換不同品牌的磨石，打磨后的發藍情況相差巨大。

圖1 某進口砂輪A 打磨效果

圖2 某進口砂輪B 打磨效果

試驗證明，磨石也是影響打磨發藍的因素之一。通過對打磨后砂輪狀態等的對比分析，得出部分推論：（1）砂輪質地偏硬，更易于熱量的積聚，更容易產生打磨發藍。（2）砂石粘合的牢固程度直接影響砂輪本身的散熱性能，間接導致打磨發藍，在打磨過程中，理想情況應是砂粒磨耗到一定程度，接觸層逐一脫落，脫落時即帶走自身熱量，保障砂輪的接觸層溫度不會過高，若粘合劑的配比不夠理想，砂粒無法及時脫落，那么砂輪接觸面的溫度會越來越高，導致所打磨區域產生發藍。

個人認為，可根據打磨需求不同（修復性打磨、預防性打磨）使用不同種類的砂輪進行作業。

政府早已認識到兒科醫護人員的巨大人才缺口,開始從各個方面增加兒科醫護人員配置,對于加強兒童醫療衛生服務提出了多方面的建議:兒科醫護人員國家免費培養;提高兒科醫護人員收入水平,健全以服務質量、數量和患者滿意度為核心的內部分配機制,做到優績優酬、同工同酬,確保兒科醫務人員收入不低于本單位同級別醫務人員收入平均水平;新改擴建兒童醫院,新增兒科床位,建立健全功能明確、布局合理、規模適當、富有效率的兒童醫療衛生服務體系;加強兒科醫務人員隊伍建設,增加每千名兒童兒科執業(助理)醫師數等等。采用各種方式變相增加兒科醫護人員編制,減輕兒科醫護人員工作量。

2.2.2 打磨模式探索

GMC16A 型打磨車相較于大中型（48、96）打磨車而言，磨頭數量少。在有限的作業單元情況下，為平衡打磨車的作業效率與作業質量，通過改善打磨模式來達到最優情況是我們探索的方向之一。

打磨模式里可設定的參數有打磨電流和打磨角度兩部分。通過分析打磨試驗數據可知：打磨電流恒定，即打磨電機的磨削功率不變時，鋼軌表面材料的去除率基本不變，當電流增大，磨削深度增大，相應就提高了傳入軌面的熱比率，形成較高磨削溫度，就容易造成鋼軌發藍。

所以在病害不嚴重的區域打磨時，電流不易偏大。在病害嚴重區域作業時，為了有效去除病害，電流應偏大，且廓形、波磨修正等作業后的鋼軌勢必會因切削時的高溫發藍，屬于正常現象，通常鋼軌病害修復完成后，會采用一遍高速打磨，來消除鋼軌表層的發藍。

二七公司16 頭打磨車由鏡像的兩節車連掛而成，此種結構導致兩打磨小車中心距較遠，那么在打磨作業過程中，前車打磨積聚的熱量在后車打磨時已散去部分，熱量峰值相對要低。

基于以上情況，個人認為，在日常維護打磨時，可采用前車后車相一致的適中電流進行打磨。修復性打磨時，應采用前車大電流修復，后車小電流拋光的方式進行打磨。

關于打磨模式中預設角度不合理導致發藍的情況，在這里也進行說明。經過觀察鋼軌發藍區域，發現部分發藍在兩光帶相接區域，對比預設角度，發現前后兩個預設模式中，角度設定過于接近，導致前一個模式打磨的區域溫度還處在高溫時，下一個模式又在該區域作業，溫度積聚，產生發藍。

經過多次測試，明確前后兩個模式中相鄰角度應最少相差3°。

2.3 改善起落點誤差的探索

起落點誤差，簡單來說就是打磨砂輪與鋼軌的實際接觸點和預設接觸點的距離偏差、實際分離點和預設分離點的距離偏差。打磨砂輪的上升下降由升降氣缸控制，升降氣缸通過正壓和背壓共同調節上升下降的速度。每套打磨單元及升降油缸的重量、摩擦力、氣管距離等因素有略微不同，導致在使用同樣的正背壓設定時，會呈現出升降不同步的現象，最終造成起落點誤差。通過反復測試驗證，針對1～8不同位置的打磨單元，在基礎參數上根據實際情況進行微調，彌補不同打磨單元之間的硬件差距，降低起落點誤差。

2.4 高位保護優化

在進行上述試驗時，出現過打磨車提升打磨單元時，高位異常報警。設置此報警的目的是監測打磨砂輪與鋼軌的接觸狀態，當執行提升動作后，砂輪若未進行提升，仍處在低位打磨鋼軌，此時車輛速度若降低至0，那么砂輪會持續在所停位置打磨，導致鋼軌受損，造成重大事故。

保護原理為：當PLC 接收到（末位電機提升）信號時，開始計時，監測電機高位傳感器狀態，在規定的時間內若有任意一個高位傳感器未反饋信號，觸發報警。

實際測試時，打磨單元是執行提升動作的，但提升的速度略慢理論值，屬于誤報警，略微延長監測時間，完善優化程序。

另外，在分析此問題時發現，改進1 型打磨車硬件優化時新增加的軌側打磨單元高位傳感器，相關信號并未在程序中更新，高位報警判斷中也未關聯新傳感器信號。只有將軌側高位信號加入高位報警中才意味著邏輯更為嚴謹，合理，但軌側單元在道岔模式時，存在提升5～8mm 的特殊狀態，以目前積累的試驗數據，暫無法支撐相關程序的完善。后續在做此項優化時，應注意既要完善高位報警邏輯，也要評估對道岔模式的影響。

3 故障處理經驗

GMC16A 型鋼軌打磨車在調試試驗過程中出現了部分故障，因為沒有故障處理手冊作參考，各位調試人員分析排查故障花費了較長時間。所以本人收集匯總了故障清單，并將故障處理步驟和故障處理思路在下文逐條闡述，希望對略有打磨車調試基礎的工作人員有所幫助。

3.1 打磨小車液壓油泄露故障

該故障在打磨小車調試初期頗為常見，一般在首次動態測試和首次試驗線打磨測試時出現，處理后故障不再發生。

漏油原因：液壓油在使用過程中，溫度會逐漸升高，此時管路接頭處發生熱脹冷縮，加之管路油壓增大，組裝時未緊固到位的接頭處會有漏油的情況出現。

處理方法：在首次動態測試和試驗線打磨后立即進行停機檢查，更換密封圈，緊固漏油接頭。

常見漏點：扳手操作不方便的部位，如整個小車的三通接頭、打磨小車前后端控制閥組背面的連接接頭、打磨小車偏轉油缸的鎖緊堵頭、歸中油缸的進油回油接頭、接觸油缸的進油回油接頭。有并排接頭的部位，如打磨小車田字框四個角落的直角接頭。

3.2 打磨屏中集塵溫度顯示異常，低壓控制盒內溫度異常顯示為HH

打磨屏中集塵溫度顯示3600℃時，通常是硬件故障導致。出現此故障后，應優先排查溫度傳感器接線處。此溫度傳感器的兩接線柱之間安裝了一小電阻絲，若接線時粗心大意導致電阻未安裝，將會出現此故障。

集塵低壓控制盒內溫度異常顯示為HH 故障，通常是未標定溫度檢測系統或標定不正確造成的，按照圖3 重新標定后，故障即可消失。

圖3 集塵低壓控制盒溫度標定流程

3.3 網線冗余報警

此故障較為罕見，通常為網線損壞或網線虛接引起，更換備用網線即可解決。但也出現過極為特殊的情況，網線測試正常且并無虛接時，應優先檢查交換機端口的冗余繼電器是否燒損。

3.4 合齒困難故障

打磨車在啟動后的首次合齒時，偶爾會出現合齒困難的情況。在本文中不再贅述電氣線路排查、機械硬件排查以及點動合齒的方法。通過多次的跟車作業及調試，我們發現，合齒失敗的主要原因有：操作人員未等總風壓打滿，就急于進行合齒操作。此時風壓并不足以克服合齒時的摩擦力等阻力，導致合齒失敗。個人建議在總風壓達到8 公斤時，進行合齒操作較為穩妥。

3.5 滅火按鈕信號錯誤

該車滅火按鈕分為本車動力間滅火、本車小車滅火、他車動力間滅火、他車小車滅火4 種。控制按鈕共計12個，受控滅火器6個，因為控制線纜多，按鈕盒、滅火器分布較為分散，調試過程頗為繁瑣。這里有1 調試案例，可供各位參考。可優先排查如下故障點，提高調試效率。

調試過程中曾出現過滅火線路端子排中封板虛接的現象，花費了大量人力和時間才找到此故障點。所以個人建議，滅火線路測試時，應優先檢查司機室B 柜內滅火控制線路的接線端子排上，封板是否安裝正確。

3.6 搖籃框傾斜角度不準故障

搖籃框傾斜時，在某一角度范圍內屏顯值與實際值偏差大。標定后故障依然存在，此時應優先考慮角位移傳感器是否損壞。排查步驟：測量角位移傳感器電阻，緩慢旋轉傳感器，觀察阻值變化狀態，如出現阻值斷點和突然的過大波動，可確認故障點為傳感器損壞。

3.7 冷卻室蜂鳴異響

應優先檢查冷卻循環空氣系統的進氣及出氣口處膠皮是否有損壞。

3.8 打磨火花

通常，砂輪打磨鋼軌產生的火花是向軌道內側飛濺的，若火花向外，應調整打磨單元的安裝角度，改變砂輪的接觸面，從而改變火花飛濺方向。打磨砂輪為圓環形狀，若水平放置于鋼軌，此時與鋼軌有兩個接觸面，那么砂輪旋轉時，兩個接觸面會產生向外和向內兩種火花。所以，調整砂輪豎直方向的安裝角度，使向外側產生火花的接觸面脫離鋼軌，即可解決此故障。

4 結束語

GMC16A 型鋼軌打磨列車在實際運用中，打磨效果仍有些許不足之處。對此，仍舊需要我們相關的調試、研發人員將文中所述的打磨優化思路進行更加深入的探究和完善。