動車組車輪踏面缺陷的判定方法及其產生原因分析

王明周　周興楠　王曉東

摘要：隨著動車組逐漸朝著高速方向發展，踏面缺陷當下成為車輪失效的主要原因，對行車安全造成影響，踏面缺陷主要包括：踏面剝離以及踏面擦傷，由于這兩種缺陷所表現出的性狀相似度非常高，在對其進行區分、分析、監測時有一定程度上的困難，因此針對其在形成原因以及判定方法方面展開分析，并以此為基礎展開相應監測以及預防工作，能極大程度上避免遭受損失。本文主要針對動車組車輪踏面缺陷的具體判定方法以及產生的具體原因展開分析，以供參考。

關鍵詞：動車組;車輪踏面缺陷;剝離

前言：車輪對于動車組而言屬于行走核心，如果出現缺陷會對行車安全造成不利影響。車輪踏面出現缺陷是導致事故發生的主要原因。當下統計數據顯示車輪踏面出現擦傷、剝離的故障非常之多，每列車都會有幾輛出現剝離或擦傷現象，只是輕重程度不同，但是不論是否嚴重都應對其予以高度重視，針對其形成原因進行具體分析，在日后具體工作中盡最大可能減少缺陷發生。

1? 擦傷以及剝離的區別和判定

1.1 擦傷的具體表現形式

對于動車組的車輪而言擦傷是一種常見問題，這類問題具體出現時，通常可以明顯的發現車輪踏面會出現高亮痕跡，而且由于摩擦所造成的光滑形態表現非常突出。

1.2 剝離的具體表現形式

不同于前者，這類問題通常是由于加工材料自身出現問題所導致的，大部分是在具體加工時因為施工工藝不夠恰當等原因導致發生氣泡等問題。剝離發生的具體部位通常會呈現出不規則型粗糙狀態，由于剝離通常會在局部區域所產生，同時每個區域所產生的問題嚴重程度也不同，因此所呈現出的形態是不規則的。

2? 擦傷以及剝離產生的具體原因

2.1 擦傷的主要原因

動車具體運行過程當中，所遭受外界的影響或者是自身實際需求等因素，都會導致車體在不同程度上出現滑行。例如：在制動減速過程時，雖然車輪及時出現抱死且不會再發生旋轉，但是車體因為還具備一定速度所以車并不會立刻停下，在此過程當中，主要是車輪以及軌道之間通過滑動摩擦力對車體實現減速作用。但滑動摩擦力作用之下，就會導致軌道和車輪之間出現磨損現象，最終導致擦傷產生。

2.2 剝離產生的主要原因

和擦傷相同，剝離具體過程大部分出現在制動環節，但剝離也有可能是在車輪長時間運轉過程中所產生。由于車輪是在制動過程中，因為滑動摩擦力產生的作用，二者之間會因為摩擦進而出現高熱量，讓自身在加工時由于工藝等一些原因導致氣泡等問題逐漸暴露，車輪強度以及剛度不夠足，會引起部分區域出現裂紋或者剝離等問題。車輪在長時間作業過程中會產生疲勞強度，導致材料性能出現銳減，也會出現局部剝離或是裂紋產生的現象。對于這兩種情況而言都屬于局部剝離的現象，為對二者實行更好研究，國際上針對其進行有效區分。具體做出如下定義：制動原因所出現的問題稱作剝離，由于車輪長時間作業所導致的疲勞強度最終造成的問題稱為剝落。但由于這兩種情況所導致的具體影響比較相似，通常情況之下這兩種問題都是相伴出現，因此為方便對其進行有效研究，當下我國針對其進行的研究都是統一開展，而且將其命名成剝離。

由于剝離所形成的樣式種類非常多，且這些形式中大部分都是由于車輪以及軌道之間因為作業疲勞進而產生的這種問題。在出現之后通常可以通過視覺進行直接觀察，根據統計發現，這類問題中大部分都是在車輪踏面位置所產生。主要表現的形式就是不規則粗糙形狀，大部分局部材料出現裂紋或脫落現象。具體運行過程中，由于車輪長期作業，導致踏面材料達到疲勞強度，致使材料出現塑性形變，最終發生不可逆的現象，大多數都會產生裂紋。隨著強度的提升，塑性變形出現的情況會更加嚴重，導致相應裂紋所波及的范圍會逐漸擴大，數據表明，裂紋具體深度通常為0.15～3.00mm。深入分析發現，車輪和軌道相互之間產生作用是由于相關力不斷進行作用，最后在踏面上會出現壓應力以及剪切應力。在其中最關鍵的因素就是剪切應力，其可以在一定程度上產生相對比較明顯的材料在逆時針或順時針方向出現相對位移現象，最后導致出現裂紋并逐漸加深。由于車輪踏面在具體作業過程中，受到的剪切應力等力的作用一直在不斷變化，而且踏面材料性能會因為自身原因，在塑性變形出現一定情況之后就不會繼續出現加深，因為這個時候材料已經出現硬化現象。換而言之，材料處在相對比較穩定的狀態之下。由材料力學相關理論可知，在45度范圍之內剪切應力最大，就是說在這種角度時最容易出現塑性變形，且裂紋的出現以及后續擴張等都是朝著這個方向所發生。且數據表明，這種類型出現的區域大部分是在踏面0.6厘米的位置。

同時，根據我國地理具體情況顯示，大部分鐵道所經過的位置都會出現很大的曲率半徑，通常情況之下不會超過300米。對于此種軌道形式，會極大程度上提高車輪在此位置運行時的損壞程度，提高剝離出現的可能性。且車體處在下行軌道上時，為對向下重力分量予以抵抗，對車體速度實行有效控制，避免出現較大速度導致運行造成危害，通常情況之下，駕駛員需要對這種方式進行不斷調節。就會導致車輪長時間處在滑動摩擦的作用之下，同時由于這樣的反復作用力，就會導致車輪出現疲勞損傷，長此以往車輪踏面剝離程度就會加劇，對于車輪踏面運行中的良好性會造成不利影響。

結束語：

踏面剝離是車輪出現失效的主要原因，雖然長期以來大部分專家對此進行了分析以及研究，但是并沒有讓剝離現象得到有效消除。剝離主要有兩種類型：制動剝離以及滾動接觸的疲勞剝離。滾動接觸、熱裂紋、制動熱作用、機械作用是剝離主要發生的原因。只有針對剝離形成的原因以及影響因素展開綜合分析，才能夠在實際應用中對于車輪發生剝離的現象進行有效預防以及減緩。當下要想讓踏面擦傷以及剝離的問題得到完全解決尚且不現實，但是可以從減少剝離出現、踏面擦傷的機會以及對車輛所造成的影響開始著手。

參考文獻：

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