重庆轨道一号线地铁车辆轮对异常分析与对策

摘 要：总结了重庆轨道一号线地铁车辆轮对的主要损伤形式，包括车轮失圆和轮缘垂直磨耗，对形成这些损伤的原因进行了分析并提出了改进建议。

关键词：轨道交通;车辆轮对;异常情况

1 地铁车辆轮对失圆

1.1地铁车辆轮对失圆的概念及危害。车轮轮径测量横断面上的最大与最小直径的差值，称作轮对失圆度，也称作椭圆度或不圆度。车轮不圆是指车轮径向圆跳动值较大。车轮不圆也可以理解为车轮近似地趋于一个多边形，当车轮滚过多边 形的每一边长时，轮轨间发生冲击，钢轨受到一个向下的冲量，而车轮受到一个向上的冲量，当车轮不断滚动时，就会与钢轨形成周期性 冲击，多边数量越多，冲击周期就越短，车辆振动越激烈。地铁车辆 轮对失圆极大的影响到了乘客乘车的舒适性，同时存在着一定的安全隐患。

1.2重庆地铁车辆轮对失圆情况现状。据调查重庆地铁车辆轮对失圆情况主要集中在拖车上，动车上很少出现轮对失圆。

1.3一号线地铁车辆轮对失圆的原因分析

1.3.1外界因素导致地铁车辆轮对失圆。地铁车辆轮对在车辆运行过程中失去粘着产生的滑动摩擦会造成车轮的不均匀磨损，久而久之导致轮对失圆。车轮失去粘着的情况在车辆处于牵引和制动过程中均可能发生，造成列车失去粘着的外部因素主要有以下几种。

1.3.1.1气候因素。重庆气候温和，属亚热带季风性湿润气候，雨量充沛常年降雨量1000‐1450ml。重庆地铁线路由高架和隧道组成，由于线路存在高架露天部分，充沛的降雨在一定程度上导致钢轨与轮对之间粘着系数的降低，而且隧道内空气湿度较高也会造成钢轨与轮对之间粘着系数降低，这在一定程度上导致了地铁车辆运行过程中失去粘着而产生滑动摩擦。

1.3.1.2线路因素。当地铁列车在坡度大的斜坡上处于大牵引或者大制动工况时由于地铁自身重力被分解为平行于钢轨表面的力和垂直于钢轨的力，这时钢轨所产生的滚动摩擦力无法满足地铁列车的牵引力或者制动力继而轮对失去粘着产生滑行。重庆轨道一号线线路长大坡区间较多，地铁车辆在这样长且陡的线路中处于大制动或大牵引工况时车轮发生滑行的可能性较大，日积月累从而导致车辆轮对失圆。

1.3.1.3客流因素。客流过大会导致地铁车辆长时间处于满载状态，地铁车辆载重的增加相应所需的牵引力和制动力也会增加，当轮对与钢轨之间产生的滚动摩擦力无法满足牵引力或者制动力需求时地铁车辆便会产生滑动摩擦诱发轮对失圆。经调查，一号线线路客流不大，一天之中除早晚高峰很少出现长时间大客流的情况，从而基本可以排除客流因素导致车辆轮对失圆。

1.3.2地铁车辆自身原因导致。

1.3.2.1地铁车辆轮对安装因素。在轮对的安装过程中如果轴孔配合不好出现间隙（理论上要求过盈配合不会存在间隙），这样的车辆在运行过程中轮对会出现甩动导致轮对的不均匀磨耗造成轮对失圆。为此调查一号线车辆段车辆镟修情况，调查发现一号线地铁车辆因轮对失圆而镟修后同一位置一年内未再次失圆，如果为轮对安装原因短时间内极有可能再次出现失圆情况所以基本可以排除轮对安装问题导致轮对失圆。

1.3.2.2地铁车辆轮对制造因素。一号线地铁车辆所采用的轮对为合金材料制造，地铁车辆轮对在大批量制造过程中可能会出现的由于材料密度不同导致车轮质量分配不均。质量不均的车轮在高速旋转过程中会出现甩动现象，同时车轮硬度大小也会出现不均匀分布从而导致车轮行驶过程中的不均匀磨损，这种问题会造成轮对失圆。但同样由于一号线地铁车辆轮对失圆镟修后同一位置一年内未再次失圆这一原因，所以基本可以排除制造因素导致轮对失圆。在重庆市轨道交通一号线地铁车辆架修工作中，维修人员对车辆转向架轮对进行了无损探伤，对转向架整体进行了动态跑合试验，未发现一号线车辆转向架存轮对存在材料密度不一以及轴孔配合的问题。

1.3.2.3地铁车辆拖车布置形式因素由于轮对失圆现象主要发生在地铁车辆拖车上，根据拖车和动车主要不同部分即牵引和制动部分初步可以判断拖车上的轴盘制动系统是造成轮对失圆的主要原因。一号线地铁车辆拖车采用的是轴盘制动，轴盘制动是在车轴上安装制动盘，用制动夹钳使两个制动闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，使列车停止前进。一号线地铁车辆动车采用的是踏面制动，踏面制动是传统的制动方式，它是采用闸瓦压紧车轮踏面产生制动力进行制动，踏面制动时闸瓦与车轮踏面紧密接触这在一定程度上起到类似于镟轮的修型效果，降低了轮对的失圆程度。拖车的轴盘制动却没有这样的功能。

1.3.2.4地铁车辆制动系统电空制动分配因素由于一号线地铁车辆拖车采用的轴盘制动有着制动效果好、噪音小、制動平稳的优点。当车辆电制动不足衰减时，首先在拖车施加空气制动，然后才在动车上施加制动，这样的控制分配机制造成拖车轴盘制动使用率大大高于动车闸瓦制动，即拖车轮对更易出现失去粘着产生滑动摩擦的情况，这是拖车轮对失圆现象较多的重要原因。

综上所述一号线地铁车辆轮对失圆的主要为拖车所采用的轴盘制动本身不具备轮对修型功能的缺点以及制动系统制动力分配问题造成，同时重庆主城区的气候因素以及一号线的线路因素在一定程度上起到了催化剂的作用。

1.4.可以采取的措施。根据调查分析目前我们能够采取的措施有以下两点：

1.4.1严格执行相关镟修制度。由于轮对失圆后会对其他正常轮对产生影响，且失圆程度会随着时间流逝不断加剧，及时将失圆轮对进行镟修能够很好的避免情况进一步恶化。

1.4.2调整车辆电空制动分配方式。在不影响列车正常行驶的前提下，尽可能降低空气制动的介入速度，使车辆的电制动能发挥最大效果。同时降低踏面制动的使用门槛，在一定程度上更多地使用踏面制动。

2、地铁车辆轮缘磨耗异常

经调查一号线地铁车辆轮缘磨耗情况，发现一号线部分地铁车辆 存在轻微的轮缘垂直磨耗情况。

2.1轮缘垂直磨耗的概念及危害。轮缘垂直磨耗是是轮缘外侧面被磨耗成与水平面成垂直状态（见下图）。当垂直磨耗超过限度时，其轮缘根部与钢轨内侧面形成水平接触，当车轮通过道岔时，由于轮缘与钢轨没有弧形，就会使车轮撞 击尖轨或爬上撤岔心造成脱轨事故。

2.2轮缘垂直磨耗原因分析。一号线地铁车辆轮对与转向架的连接采用的是固定轴箱连接，两者之间无横向移动装置，当车辆通过曲线和道岔时，轮对踏面斜率自 动调整轮对的能力降低，主要依靠钢轨挤压轮缘侧面进行，过多的刚 性摩擦导致轮缘磨损加剧。曲线半径越小，造成的轮缘磨损越剧烈。

从上表可以看出一号线线路存在较多的小半径曲线，这是造成一 号线地铁车辆垂直磨耗的主要原因。

2.3可以采取的措施

2.3.1严格按照相关限度执行轮缘镟修工作，防止带病运用致使磨耗 程度加大。

2.3.2做好轮缘润滑装置检修工作，保证润滑油油量充足喷油管路畅通。

2.3.3增加轮缘润滑装置工作时间，加大喷油量。目前一号线地铁车辆轮缘润滑装置采用的是弯道加时间的控制方式，用高压气体将油喷出形成油雾附着于车轮轮缘。为了减轻一号线地铁车辆轮缘垂直磨耗的现状，可以调整控制程序缩短喷油间隔时间从而增加轮缘润滑装置工作时间，同时调整送风量加大喷油量。

参考文献：

[1]王伟.地铁车辆轮对异响故障浅析[J].科技致富向导，2014，（12）.271.

[2]周清跃，刘丰收，朱梅.轮轨关系中的硬度匹配研究[J].中国铁道科学，2006，27（5）：36—43.

[3]严隽耄.车辆工程[M].北京：中国铁道出版社，2003.

作者简介：

苟伟（1989.-），男，汉族，重庆市人，大学本科，工程师，研究方向：轨道交通车辆检修维护管理、轨道交通运营安全管理