動車組輪對踏面磨耗淺析及解決構架振動措施探究

周興楠　王明周　王曉東

摘要：動車組在長時間應用的過程中經常會出現輪對踏面磨耗的問題，嚴重影響使用壽命、穩定性和安全性，不能保證應用的效果。基于此，本文研究動車組輪對踏面磨耗問題，提出幾點解決架構振動的措施，旨在為增強動車組輪的應用性能、延長使用壽命提供幫助。

關鍵詞：動車組;輪對踏面磨耗;解決構架振動措施

動車組輪對踏面磨耗問題的發生，主要原因就是車輪缺乏圓度，出現輪對多邊形的架構問題，導致出現嚴重的輪對踏面磨損的現象。在此情況下就應按照問題的發生情況，有效應對架構振動現象，健全相應的振動分析機制、處理模式，避免因為架構振動而產生嚴重后果。

1 動車組輪對踏面磨耗分析

1.1輪對系統的自激振動分析

如果將相關的車輪動多邊形的問題，考慮成為因為輪系統、軌系統相互的自激振動所引發，將車輪的多邊形變數設定成為F1/F2，對于F2而言，屬于系統的自激振動頻率，F2則屬于輪轉動的頻率，按照多階多邊形的特點可以了解到，在車輛的行駛速度是每小時200千米、每小時250千米、每小時300千米的情況下，自激振動的頻率是F1=F2=NV/（2π.r），其中的V代表著車輛行駛速度，r代表著車輪運行的圓半徑，在圓半徑是0.43米的情況下，會出現周期性的車輪不圓順現象，最終出現震動的現象。

1.2輪軌形成異常振動的規律

在輪軌激勵參數較高的情況下，會出現轉向架本身模態的振動問題，在激勵消失以后，振動也會不斷的呈現出衰減的狀態。如果相關的輪軌持續激勵比車輪轉速恒定高，那么，轉向架的部分就會在原本模態頻率方面持續性的諧振，車輪旋轉期間每秒疊加N次的規律性振動，最終出現N階多邊形。據調查，在16階到21階的時候，輪對多邊形相互對應的系統，自激振動頻率在470HZ-610HZ左右，和轉向架原本的固定性頻率570HZ相互貼近，很容易出現共振的現象。并且在輪對和鋼軌相互有超出500HZ的高頻率振動情況下，不能快速的向上部分或是軌下部分進行傳遞，可能會引發輪軌相互強烈性沖擊的問題，這也屬于出現問題的主要原因。

1.3鋼軌波磨和輪對波長

鋼軌波磨主要就是鋼軌表面有規則類型的波浪形狀磨耗現象，有著忽明忽暗并且高低不平的光帶，在輪軌的表面區域，存在短波周期類型的不平順現象。在此過程中應重點執行鋼軌測試的工作，按照具體狀況明確輪對波長的數據值和情況，對比分析不同車輛行駛速度的輪對波長情況，了解是否和鋼軌波磨測試的波長之間相互貼近，針對性的分析問題原因，便于按照具體的情況應對、解決問題。

2 車輪多邊形的架構系統振動問題應對措施

2.1 車輪踏面鏃修

采用鏃修的方式不僅能夠減弱多邊形后架構的振動現象，還能結合車輪多邊形的具體演變規律，及時性的采用鏃修方式進行處理，降低架構振動問題、車體振動問題的發生率。

2.2 波磨鋼軌打磨處理

通常情況下車體的結構局部區域或者是整體區域的模態與相關的轉向架之間互相靠近，就很容易引發車體的振動問題，并且振動的頻率很大，在此情況下就可以利用對振動區域階段的軌形進行修正處理，減少轉向架蛇形運動的頻率，降低運動幅值，確保有效規避相應的振動現象。除此之外，還需重點結合系統的特點，盡可能減少高頻率振動在其中的傳遞率，降低轉向架部分的內部耦合振動程度，例如：使用一系與二系的懸掛設備操作，有效減少高頻振動問題發生率，同時使用更換轉臂節點的方式，使得動車輪對方面、轉臂方面、構架方面的異常振動傳遞更好的耦合，從根本層面規避車輪多邊形的問題。具體的工作中應重點將動車轉向架轉臂節點更換成為新的設備，同時更換容易出現安全故障問題的轉臂節點，之后階段性、周期性的更換減振部件，起到一定的振動問題控制作用。

2.3 增強軌道系統剛度的適應性

一般情況下，在軌道剛度較低的情況下，列車在振動的過程中將振動力傳輸到軌道下部分的響應也會有所減小，但是，車內的振動問題發生率會有所提升。在軌道剛度較高的情況下，列車振動傳輸到軌道下部分的響應有所增加，但是可以確保平溫度。在此情況下就應結合具體狀況，應用減振類型的扣件材料，形成軌道結構振動的緩解作用，在降低振動力的情況下起到一定的作用。但是需要注意，如若所使用的減震扣件剛度過高，就可能會引發軌道振動頻率的問題，在振動達到500HZ以上的情況下，可能會和轉向架的零部件相互共振，出現異常性的振動問題，引發波磨現象，因此，應重點關注減振扣件和鋼軌之間剛度的關系，增強適應性，形成預防問題的作用。

2.4 改善輪對鏃修

建議在工作中轉變傳統的車輪一刀0.5毫米的經濟性鏃修方式，將其優化成為兩刀0.5毫米、0.5毫米的形式，以此有效解決多邊形的問題。同時還需注意，針對不落輪旋床定位手段優化處理，設置轉臂支撐的基礎設施，降低鏃修之后的徑跳值，完善在線監測的系統，對鏃修之后的質量嚴格監督控制。這樣在一定程度上可以減少動車組轉向架車輪的多邊形問題，預防因為輪或是軌的高頻度沖擊所引發的零部件過度磨損，從根源層面減少檢查、維修的成本，增強各方面工作的效果。

結語：

綜上所述，動車組輪對踏面磨損問題的發生原因很多，主要就是出現了輪對系統自激振動的問題和其他的問題，嚴重影響著基礎設施的使用穩定性和使用壽命。因此，在檢查維修期間應結合輪對踏面磨損的發生特點，有效應對架構振動的問題，使用增強軌道系統剛度適應性的方式、改善輪對鏃修的方式、波磨鋼軌打磨操作的方式等，強化問題的應對和防控效果，延長基礎部件的應用壽命。

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