一种基于运行时刻表的轮缘润滑时间模式调节优化研究

肖家河 曹小龙 郑 耀

（广州地铁集团有限公司运营事业总部，广东广州510000）

0 引言

为了减少车轮和轨道的磨耗，地铁列车一般会按照车辆数量的一定比例配置湿式轮缘润滑装置，如广州地铁广佛线部分列车两端端部转向架一位端各安装一套湿式轮缘润滑装置。广佛线列车采用的是REBS公司生产的轮缘润滑装置，控制方式为时间控制+弯道控制模式，控制系统以时间为基础，在弯道上通过完整的离心力检测开关（弯道传感器）增加额外的弯道润滑（此时时间控制停止）。系统接收到启动信号（零速信号），轮缘润滑装置启动，时间模式是系统暂停120 s（可调整）喷油6 s，循环运行；弯道模式是系统接收到弯道信号后立即喷油6 s，暂停3 s，如弯道信号仍然存在，则弯道模式继续循环运行。在此润滑模式中，弯道模式优先于时间模式，即当弯道运行时，时间计数暂停，弯道结束后，时间计数接着暂停时的时间继续计时。

广州地铁广佛线开通至今，正线列车曾多次报空转滑行故障。以2016年2月14日至2017年2月14日一年周期为例，共计发生空转滑行故障59起，调查空转滑行故障发现，多次故障点集中在部分站点的进站或出站位置，且在部分站点多发，呈现集中式状态。同时结合轨道专业检查反馈在该部分站点的进出站位置经常有轮缘润滑油脂的积累，综合分析，列车空转滑行故障中大部分是由于列车进出站时进行喷油导致。列车发生空转滑行，易导致列车ATO模式运行时对标不准，尤其是在进站或出站时易发生欠标或冲标情况，严重时将导致轮对和钢轨擦伤。

本文将针对列车进出站轮缘润滑喷油情况，提出一种基于运行时刻表的轮缘润滑时间模式调节优化策略，能够避免进出站时进行喷油。

1 空转滑行故障位置及正线喷油数据收集

以2016年2月14日至2017年2月14日的一年周期为例，统计共发生空转滑行故障59起。具体故障位置如表1所示。

同时，正线跟车进行实际轮缘润滑喷油数据收集，收集每列车在区间内喷油次数及进站、出站或者站台喷油情况。进出站喷油次数较多的区间主要集中在燕沙区间、沙沙区间、沙鹤区间、鹤西区间、金千区间、澜世区间等。表2为各区间进出站喷油的平均统计次数。

对比表1和表2可以发现，空转滑行故障多发位置也是进出站喷油情况较多的位置，且位置较为固定。同时依据广佛线现有运行时刻表，以ZF131、ZF631时刻表为例，广佛线各区间的车辆运行时间相同，不同时刻表只有站台停站时间有差异。且各区间车辆运行时间普遍集中在85～100 s、110～125 s两个时间段之间，与现有的轮缘润滑时间模式下的120 s计时时间间隔相接近，这就导致时间模式的喷油假如出现在上一站的进出站，则在下一个站的进出站也极易出现喷油情况。

表1 空转滑行故障主要分布位置

表2 各区间进出站喷油数次数统计

根据实际的喷油情况及广佛线运行时刻表可以推断，现有轮缘润滑时间控制模式下的120 s时间间隔易导致时间模式的喷油出现在进出站或者站台的情况。同时，根据轮缘润滑的使用目的，主要是为了改善车轮和轨道的磨耗，且该磨耗主要发生在弯道，对于直线情况的磨耗影响不大，因此可以对直线情况下的时间控制模式的时间间隔进行适当调整。广佛线各区间的列车运行时间如表3所示。

表3 各区间列车运行时间 单位：s

2 轮缘润滑时间模式调节优化策略及仿真运算

根据轮缘润滑厂家提供的数据，时间控制模式时间间隔应不高于300 s。为了保证改变时间控制模式时间间隔后车轮和轨道磨耗变化不大，且能适当减少直线情况下的喷油，避免进出站喷油情况发生，可将时间控制模式的时间间隔限定在120～240 s之间。

按照时刻表的区间运行时间进行理论仿真计算，假定设置一个新的时间模式喷油间隔A s（120≤A≤240），加上喷油时间6 s，以A+6 s为一个时间周期进行运算。跟车时发现距离进站或者出站10 s以上时距离站台较远（大于50 m），可认为距离进站或者出站10 s以上时不属于站台喷油。理论计算时当喷油周期出现在站台前后10 s以内时，则认为该喷油情况为站台喷油，计数一次，当运行完一整个上行或者下行时，统计全部计数次数B，即可认为该时间间隔A s时会发生B次站台喷油。利用Matlab软件进行仿真运算，输入不同的A值即可得到B值。其中B值越小，则代表站台喷油情况越少，相应的时间间隔越理想。

利用Matlab软件进行仿真运算，A=120，121，…，239，240时对应的B值分别为：

上行 ：B=5，4，4，5，4，3，5，2，3，3，6，3，4，3，4，5，5，4，7，7，2，3，3，2，3，4，3，5，4，4，3，4，5，5，4，4，4，4，2，4，4，2，2，3，5，4，2，3，4，6，4，2，2，1，0，0，0，0，3，3，2，4，4，5，4，5，6，4，4，0，0，0，0，0，1，2，3，3，4，1，1，1，2，2，4，3，2，1，1，1，2，3，4，2，3，3，2，3，3，3，3，2，0，0，0，1，1，1，2，3，2，2，2，2，3，3，3，2，3，5，4。

其中B为0时的A值为：A=174，175，176，177，189，190，191，192，193，222，223，224。

下行：B=5，7，6，2，3，3，3，3，3，2，3，6，3，1，5，5，5，4，2，0，3，2，3，3，3，3，4，3，4，5，6，6，5，5，4，2，0，4，4，5，3，1，1，4，5，4，1，2，1，2，2，1，2，2，4，3，4，6，3，4，3，2，1，1，3，3，2，2，4，6，7，5，6，4，2，1，0，0，1，2，4，4，5，3，4，4，3，3，2，3，3，3，3，3，3，1，1，1，1，1，1，2，3，2，1，1，1，1，1，1，2，3，3，1，1，0，0，0，2，3，4。

其中B为0时的A值为：A=139，156，196，197，235，236，237。

根据轮缘润滑控制原理，列车上行时，偶数端为主控端，偶数端喷油，奇数端不喷油，列车下行时，奇数端为主控端，奇数端喷油，偶数端不喷油。

依据此原理可对奇数端和偶数端分别进行不同的时间间隔调整，且站台喷油次数越少越理想，B值为0时最佳。该时间间隔应适中，以120～240中段数值为佳，可取奇数端A=196 s，偶数端A=190 s。

3 试验验证

以GF013014、GF017018车为试验对象，按奇数端196 s、偶数端190 s时间控制模式进行时间间隔调整，再进行正线跟车确认轮缘润滑喷油情况，记录站台喷油次数。与前期未调整时间间隔跟车数据进行对比，未调整时间间隔前上行区间平均出现6次进出站喷油，下行区间出现9次进出站喷油，时间间隔调整后上行区间平均出现1次进出站喷油，下行区间出现2次进出站喷油，总体进出站喷油情况出现大幅下降，整体效果明显。后续组织对广佛线全部列车的轮缘润滑时间模式进行调整跟踪，按奇数端196 s、偶数端190 s时间控制模式进行时间间隔调整，并对调整后的空转滑行故障情况及喷油次数进行跟踪，以一年时间为对比周期。

调整一年后对比统计数据，2017年全年广佛线共发生空转滑行故障20起，比2016年全年的59起空转滑行故障减少39起，故障率仅为2016年的1/3左右，整体故障率大幅下降，故障情况得到有效控制。同时，对比2016年与2017年的轮对磨耗，2016年平均磨耗率为0.277 mm/万km，2017年平均磨耗率为0.30 mm/万km，两者相差不大，证明轮缘润滑时间间隔调整之后对于轮轨磨耗影响不大，此调整策略运用成功。

4 结语

实施基于运行时刻表的轮缘润滑时间模式调节优化后，进出站喷油情况出现下降，空转滑行故障率明显降低，证明该研究思路是合理的。一般列车生产制造时，轮缘润滑参数会被提前设置，在列车投入运营后可根据使用情况对参数进行调整，本文提出的基于运行时刻表的轮缘润滑时间模式调节优化策略在轮缘润滑参数调整中具有一定的借鉴意义。