地鐵車輛轉向架的故障與處理技術

王斌 于洪橋

(鄭州中車四方軌道車輛有限公司 河南鄭州 450100)

轉向架是地鐵車輛的一個重要組成部分，一旦轉向架出現故障，地鐵車輛的運行質量和運行安全將會受到嚴重影響。為避免地鐵車輛轉向架故障所導致的不必要事故發生，檢修工作人員一定要對地鐵轉向架的組成及其作用做到充分了解，明確其主要故障類型，然后以此為依據，對相應的故障處理技術加以合理應用，同時也應該加強地鐵車輛轉向架的故障檢修。通過這樣的方式，使地鐵車輛轉向架故障得以及時發現和消除，從而為其運行效果和安全性奠定良好基礎。

1 地鐵車輛轉向架的組成及其作用分析

1.1 地鐵車輛轉向架組成

通常情況下，地鐵車輛轉向架的主要組成部分包括對稱分布在兩端的側梁與中間的橫梁，通過全焊接技術來實現各個元件之間的連接。其中，側梁是將上蓋板、下蓋板以及雙腹板組焊到一起。按照是否存在端梁結構，可以將轉向架分成兩組，一是有端梁的“日”字形結構，其主要功能是承載驅動裝置；二是無端梁的“H”形結構，其主要功能是承載驅動裝置和制動力以及牽引力等作用。通常情況下，干線地鐵車輛轉向架應用的都是有端梁結構，并通過橫梁來承載牽引或制動裝置。

雖然地鐵轉向架的構造形式有很多種，但是所有的地鐵轉向架卻都具備大致相同的基本結構，包括構架、輪對組成、一系和二系懸掛、基礎制動系統、抗側滾扭桿、輪緣潤滑系統、中央牽引單元和輔助零部件等。而在實際應用中，地鐵車輛轉向架的技術參數還需要根據地鐵車輛的實際運行需求來確定。表1為某地鐵車輛轉向架主要技術參數情況。

表1 某地鐵車輛轉向架主要技術參數情況

1.2 地鐵車輛轉向架作用

轉向架主要安裝在地鐵車輛下方，在地鐵車輛運行過程中，隨著車輪的變化，轉向架也發生變化，以此來確保地鐵行駛方向與既定方向一致。當地鐵車輛行駛到轉彎處時，轉向架中的軸承裝置會隨著軌道變動，以此來實現地鐵車輛的順利轉彎。當地鐵車輛行駛到特殊路段時，駕駛員也可以通過轉向架的操控來達到緊急停車效果，以此來實現地鐵車輛的安全控制。就整體而言，轉向架的應用不僅可實現地鐵車輛環境適應能力的提升，同時也可以讓地鐵車輛更加靈活。

2 地鐵車輛轉向架主要故障分析

2.1 軸承故障

在地鐵轉向架的實際應用中，軸承故障是最為主要的一個故障情況。軸承是地鐵車輛轉向架中的一個重要組成部分，一旦軸承發生故障，整體轉向架的運行都將受到不良影響，從而很容易影響地鐵車輛的運行安全，嚴重的情況下甚至會引發安全事故。由此可見，地鐵車輛轉向架軸承故障和地鐵車輛的安全性之間具有非常緊密的聯系。

通常情況下，地鐵車輛轉向架中的軸承故障主要原因是軸承油污過多或軸承受到了嚴重磨損。這些問題不僅會對轉向架軸承的應用產生不良影響，甚至會使其使用壽命縮短，最終影響地鐵車輛的安全、穩定運行。尤其是軸承的嚴重磨損情況，更是會直接引發軸承故障，甚至導致軸承壞死。出現這樣的情況，是因為在車輛運行的過程中，其轉向架軸承不可避免地會產生不同程度的磨損，當磨損到了一定程度之后，便會導致地鐵車輛轉向架軸承壞死，從而影響地鐵車輛的安全穩定運行。

2.2 裂紋故障

在地鐵車輛轉向架故障中，裂紋故障也是最為常見的一種。如果地鐵車輛轉向架出現了裂紋，便很容易引發地鐵車輛的安全事故，從而造成嚴重的經濟損失甚至人員傷亡。通常情況下，地鐵車輛轉向架的使用壽命可達30 年或更久，但是在實際運行中，由于受到自身質量、操作以及惡劣環境等的不良影響，轉向架自身的抗疲勞強度將會不斷降低，從而導致很多裂紋的產生[1]。而地鐵轉向架裂紋故障的主要原因也有很多，包括轉向架長期連續運行、轉向架自身材料質量存在問題、多層焊接層之間的融合效果不佳等。這些情況都很容易導致地鐵車輛轉向架的裂紋故障產生，從而對地鐵車輛的安全運行造成不利影響。

3 地鐵車輛轉向架主要故障處理技術分析

3.1 軸承故障處理技術

對于地鐵車輛轉向架軸承故障，具體檢修中，技術人員可通過小波包-包絡分析法來進行檢修。該方法的主要原理是借助于濾波器來實現特定頻率振動信號的獲取，讓轉向架軸承故障檢修中固定頻率無法確定的難題得以有效解決，然后再通過故障識別搜索技術來進行軸承故障搜索，并將反饋的變量值作為依據來實現轉向架軸承故障位置的準確確定。具體分析中，可將每一層原頻帶都一分為二，以此來達到良好的頻帶細分效果，這樣便可實現時域分辨率的顯著提升。通常情況下，三層小波包分解法在地鐵車輛轉向架軸承故障檢修中最為常用。分解中，將其原始信號設為S0，將信號中的低頻部分設為A，將信號中的高頻部分設為D，從而按照8 個頻帶對原始信號進行劃分，以此來實現任一頻帶的信號分析。地鐵車輛轉向架軸承故障檢修中的三層小波包分解示意圖如圖1所示。

圖1 地鐵車輛轉向架軸承故障檢修中的三層小波包分解示意圖

例如：某地鐵車輛轉向架中的故障頻率約為90 Hz，計算機所能搜索到的最大頻率便是其故障的特征峰值。為防止故障診斷失誤，在進行故障搜索的過程中，一定要保障其譜峰超出頻帶中的其他全部頻率數值。在對譜峰信息收集之后，再進行故障特征頻率的搜索頻帶設定。通過這樣的方式，便可實現故障轉向架軸承故障診斷效率的顯著提升，從而讓轉向架軸承故障得到及時、準確的檢測。

在確定了軸承故障位置之后，檢修人員需要對其故障原因展開科學分析，如果是因為油污過多而導致的軸承故障，則需要將附著在轉向架軸承上的油污清除，這樣軸承可及時恢復正常運轉。如果是因為磨損所導致的軸承故障，則需要確定磨損程度，對于輕度磨損情況，可通過潤滑油等方式做好防磨損保護工作；對于中度磨損情況，可通過高溫補焊或納米聚合材料修補的方式進行修復；對于無法修復的重度磨損，則需要更換軸承。通過這樣的方式，才可以及時遏制軸承磨損問題對地鐵車輛轉向架的不利影響，以此來確保地鐵車輛的安全、穩定運行。

3.2 裂紋故障處理技術

針對地鐵車輛轉向架中的裂紋故障，檢修技術人員可通過以下幾個方面的措施來進行處理：第一，在進行轉向架焊接的過程中，一定要對母材做好預熱處理，在結束了焊接工作之后，需要及時將焊渣等雜質去除，以免轉向架焊接層處理不當所導致的裂紋故障；第二，檢修技術人員需要根據轉向架裂紋故障的主要原因來對其焊接層進行全面分析，看焊接層中是否有殘渣存在，以此來確保焊接層焊接的均勻性；第三，在日常檢修中，檢修技術人員應充分注重轉向架的裂紋檢測工作，具體檢測中，可通過滲透法、磁粉法等進行檢測，以便及時發現轉向架裂紋故障；第四，如果檢測發現了轉向架中的裂紋故障，檢修技術人員需要對裂紋存在區域內進行全面打磨，一直打磨到裂紋根部，然后再重新進行轉向架焊接。焊接中，Ar 氣體與CO2氣體的配制比例需要控制在8∶2，焊接方式應選擇分層焊接，每完成一層焊接，都需要通過磁粉法進行一次探傷，在確保焊接效果的情況下才可以進行下一層焊接，直到補焊工作逐層完成為止。通過這樣的方式，才可以讓地鐵車輛轉向架裂紋故障得以有效防治，在確保轉向架使用壽命的同時提升地鐵車輛運行的安全性[2]。

4 地鐵車輛轉向架的故障檢修技術分析

為有效防止地鐵車輛轉向架故障所引發的地鐵運行問題和安全事故，在地鐵車輛運行期間，檢修技術人員一定要對其轉向架故障進行定期檢修。具體檢修中，其主要的技術措施包括轉向架分解、轉向架清洗和防護、構架檢修、轉向架落成組裝以及轉向架試驗。地鐵車輛轉向架檢修流程如圖2所示。

圖2 地鐵車輛轉向架檢修流程示意圖

主要的檢修技術措施如下。

4.1 轉向架分解

在對地鐵轉向架進行檢修的過程中，其分解過程主要包括轉向架、牽引電機、車輪、垂直減震器等的分解。具體分解中，檢修技術人員需要采取以下幾項技術措施來進行處理：第一，不可讓空氣彈簧接觸到油、酸、堿以及其他溶劑，以此來防止人為損傷和熱損傷的情況發生；第二，螺栓拆卸中，不可以使用沖擊扳手，以免將SURFA 上的防銹涂層與緊固件損壞；第三，在拆除了需要修理的部件之后，需要做好搬運工作，并用白油筆做好轉向架形式及其待檢修零部件的序號標識；第四，如果需要將轉向架中的軸箱體、軸箱彈簧、牽引電機以及空氣彈簧等零部件拆下，則需要用白油筆對其敲擊位置做好標記；第五，對不需要在檢修現場進行組裝的轉向架零部件，拆卸后一定要記錄好其厚度，以此來確保轉向架后續組裝厚度與原裝厚度相符。

4.2 轉向架清洗和防護

在地鐵車輛轉向架檢修中，清洗和防護也是一項關鍵技術。首先需要對分解之后的轉向架零部件做好完整性檢查，然后再對輪對和車架進行清洗，最后再通過高壓空氣將零部件吹干[3]。在輪對清洗時，一定要通過人工和高壓水相結合的方式進行清洗，通過汽車布、鋼球、圓頭刷、方頭刷等做好零部件清潔工作。在此過程中，為防止水進入軸承內，不可直接通過高壓水槍進行軸承清洗，而是需要采用人工清洗模式。在完成了輪對清洗之后，需要檢查其是否清潔干凈，并對其進水情況進行檢查和處理。最后需要對電線接頭和空氣管道接口等位置做好保護，以免電線積水和氣室積水等問題發生，這樣才可以讓地鐵車輛轉向架達到良好的清洗與防護效果。

4.3 構架檢修

在進行地鐵車輛轉向架構架的具體檢修中，首先，需要吹凈其構架螺紋孔，并做好轉向架構架的整體外觀檢查，尤其應注重其電機吊耳與定位臂等的檢查，以此來及時發現其毛刺、螺釘、卡扣等位置的缺陷。其次，再依次進行轉向架構架的管路、未解決件以及制動單元的檢修，在確認了轉向架的具體組成之后，需要將其螺栓扭矩與修補油漆找出[4]。在此過程中，需要讓所有的空隙都保持清潔干燥，以免異物進入其中，造成其他故障。最后，需要對整體的轉向架構架結構進行檢查，看其表面是否存在可見的裂縫、氣孔等缺陷，如果存在，則需要及時做好焊接和修補處理。在各個管道的安裝與修復過程中，應避免松動和脫落情況，且需要做好各個管道的表面探傷，在確保無損的情況下才可以繼續使用，對于損壞的管道，應及時進行更換處理。通過這樣的方式，才可以讓地鐵車輛轉向架架構得到科學檢修，以免架構問題所導致的轉向架故障。

4.4 轉向架落成組裝

在完成了地鐵車輛轉向架的故障檢修之后，需要對轉向架重新進行裝配。具體裝配中，檢修技術人員可采取以下幾個方面的技術措施：第一，對輪對油箱、車架和附件進行裝配，并在完成裝配后對輪對進行吊裝；第二，對溫度傳感器、齒輪箱吊桿、齒輪箱限位螺栓進行裝配，在此過程中，需做好轉向架實際尺寸測量，并根據其測量尺寸來做出適當調整；第三，將垂直油壓降低，進行振動器、牽引電機、聯軸器以及齒輪箱懸掛器安全支架的安裝。

具體檢修過程中，為確保地鐵車輛轉向架的落成組裝效果，檢修技術人員還需要對以下幾項內容做到足夠重視：第一，螺栓應通過防松鋼絲繩做好固定，并通過白漆做好緊固標記，尤其是對已經完成修理并符合規定的螺母和螺絲，一定要做好防松標記[5]；第二，裝配過程中，對帶有標簽的螺栓，一定要重新使用，并在使用之前對其表面上的污垢、油脂等雜質做好清理；第三，對拆卸下來的防松螺絲、止動墊圈、開口口哨以及彈簧墊圈等，一定要做到及時更新，并嚴格按照規定做好其他所有緊固螺母的標記；第四，在組裝之前，檢修技術人員一定要做好各項零部件的檢查和歸檔工作，在經檢查合格之后才可以進行轉向架的組裝。組裝中，應確保所有零部件都與之前拆卸下來的零部件一致；第五，組裝過程中，一定要嚴格按照地鐵車輛轉向架的安裝圖紙進行組裝，不可出現錯裝、漏裝和倒裝等情況。通過這樣的方式，使地鐵車輛轉向架的檢修質量得以良好保障，從而為地鐵車輛的安全穩定運行奠定良好基礎[6]。

4.5 轉向架試驗

在完成了轉向架的檢修工作并將其重新安裝好之后，需要通過試驗的方式來確定其運行效果[7]。具體試驗中，其主要的技術措施包括以下幾個方面。第一，將轉向架安置到綜合試驗臺上，使其踏面清掃器以及制動片開始動作，做好保壓試驗。第二，將試驗臺從靜載轉為重載，對轉向架中的油箱體、軸距、車架等基準面尺寸進行檢查，并檢查好油箱接頭位置的擰緊力矩。然后，對車鉤高度及其尺寸進行調整，再對其空氣彈簧中的管路進行氣密性、轉向架壓差閥壓力以及油箱橡膠蓋安裝等試驗。試驗中，對于出現的問題，應及時查明原因并做出針對性的調整。在完成試驗并確定轉向架運行良好、完全符合地鐵車輛實際應用需求的情況下，轉向架的檢修工作才得以順利完成。

5 結語

綜上所述，地鐵車輛轉向架對整體地鐵車輛的運行質量及其安全性都具有至關重要的影響作用。基于此，在地鐵車輛的運行過程中，檢修技術人員一定要做好其轉向架的檢修工作。通過對轉向架主要構成、作用及其主要故障類型的科學分析，來制訂合理的檢修計劃，然后運用先進的技術、設備等進行轉向架故障檢修。同時，檢修技術人員也應該定期對地鐵車輛轉向架進行科學、全面的維修保養工作。通過這樣的方式，才可以讓地鐵車輛轉向架的故障問題得以有效防治，在保障其運行質量、提升其使用壽命的同時促進地鐵交通運輸的安全、穩定運行。