CR400BF型动车组运行性能跟踪分析研究

王恒亮 中国铁路上海局集团有限公司科研所

经过十多年的发展，我国在和谐号动车组的基础上设计开发了复兴号动车组，根据中国国家铁路集团有限公司的要求，自2017年9月21日起在京沪高铁开行350 km/h速度等级的CR400 系列复兴号动车组，中国动车组开启了新的发展历程。

为了全面掌握复兴号动车组开行300 km/h或350 km/h速度等级的运行服役情况，深入研究动车组疲劳寿命周期性能变化规律，确保动车组运行安全性与稳定性，有必要开展针对CR400型动车组关键部件运用状态的长期跟踪分析研究。

1 研究内容

为深入开展CR400 型动车组齿轮箱、轴承、一二系悬挂等关键系统或部件的长期服役性能跟踪，以及车轮、闸片、碳滑板、研磨子等磨耗件的磨耗规律研究，选取两列CR400BF型动车组分别作为300 km/h、350 km/h 速度等级长期跟踪检测动车组。

主要研究内容如下：

（1）车轮踏面、轮缘磨耗检测及规律研究；

（2）制动盘、制动闸片磨耗检测及规律研究；

（3）研磨子磨耗检测及规律研究；

（4）碳滑条磨耗检测及规律研究；

（5）联轴节、齿轮箱、轴箱垂向油压减振器、二系垂向油压减振器、二系横向油压减振器、抗蛇形油压减振器等部件状态检测、故障汇总；

（6）轴承、齿轮箱及牵引电机温度检测及规律研究；

（7）运行平稳性动态检测及规律研究；

（8）对比分析350 km/h 和300 km/h 速度等级动车组上述（1）至（7）项的服役性能差异。

2 研究方法

（1）检测大纲

上海动车段配属的CR400BF 型动车组是中车长客股份新制时速350 km 中国标准动车组批量车，结构形式如图1 所示，M为动车，T为拖车。

图1 CR400BF型动车组结构形式

选取CR400BF-5010、CR400BF-5016 分别作为350 km/h、300 km/h 速度等级长期跟踪检测车组，开展长期跟踪检测。CR400BF 型动车组运行性能跟踪检测由上海动车段牵头，联合科学技术研究所共同实施，编制了《CR400BF-5010、5016 动车组长期跟踪检测大纲》，明确了CR400BF 型动车组长期跟踪检测的目的、范围及要求，制定了相关检测内容。

（2）检测周期

检测周期见表1。

表1 检测项目及周期

（3）技术手段

创新性地研制了一套动车组运行性能跟踪分析软件，基于LabVIEW 和ACCESS 设计了开发架构，采用了模块化的功能设计方式，界面直观、清晰，用户操作简单、方便，实现了动车组运行性能跟踪检测数据统计与分析的系统化、规范化和自动化，提高了动车组运行性能分析的智能化水平。

综合运用了多种先进的检测仪器、多种成熟的检测技术，自主研发或外部引进了适用于动车组运行性能跟踪分析研究的新方法、新技术、新产品，协调整合了科研院校与生产单位各自的资源优势，有效确保了动车组运行性能跟踪分析研究的准确性、客观性与科学性。

3 研究结果

历经两年多的时间，搜集、整理、分析了CR400BF型动车组运行速度等级300 km/h 和350 km/h 的各项关系到动车组运行技术性能状态的海量数据，得到了一些研究结论和建议：

（1）车轮：①为了更好地维持车轮踏面形状，在LMB型车轮踏面凹型磨耗处和轮缘根部进行局部优化处理，例如借助物理气相沉积技术镀上耐磨涂层，其优点在于不影响车轮外形的前提下，可有效提高车轮踏面的耐磨性，可延长车轮镟修周期，进而延长轮对使用寿命；②动车组研磨子会对车轮踏面进行一定程度修型，但踏面滚动圆处仍然存在较为明显的凹磨特征，因此，优化现有动车组研磨子的使用频率和效率可对踏面滚动圆处凹磨速率起到一些减缓作用；③依据轨道-车辆耦合系统的动力学特性研究，根据高速轮轨耦合接触关系，优化设计LMB 型车轮外形，进一步减轻或避免出现集中磨耗导致踏面凹型，延长新轮或镟轮后在名义滚动圆附近疲劳裂纹、剥离等损伤的出现时间。

（2）制动盘、制动闸片、研磨子：它们的磨耗规律研究不能单以运行速度等级或公里数作为划分因素，动车组运行交路中列车制动频次是影响制动盘、制动闸片和研磨子磨耗的主要因素。

（3）碳滑条：从动车组受电弓工作方式和碳滑条磨耗数据可以看出，碳滑条是易损件，其日常磨耗测试数据因不同人员的人为测量基准不同使得数据的客观性略有缺乏，因此，上海动车段于2019 年3 月对碳滑条磨耗测量方法和标准进行了修改，将原先的磨耗极限值5 mm 改为25 mm，同时建议研究自动化碳滑条磨耗测量工具。

（4）滚动轴承、齿轮箱、牵引电机：目前尚无更换记录，处于使用周期的初期阶段，还没有到故障频发的节点。滚动轴承、齿轮箱、牵引电机出现故障，特别是早期潜在故障时，油液温度监控存在较大滞后性，建议加强高速旋转部件的振动检测监测技术研究。

（5）运行平稳性：CR400BF 型动车组在 350 km/h 速度等级及以内运行时，车体横向和垂向平稳性指标均小于2，比GB5599-1985中规定的客车运行平稳性优等限值（2.5）还小，CR400BF型动车组平稳性总体来看是很好的。

4 结束语

动车组是集机械、电气、控制等先进技术于一体的大系统，影响动车组运行性能的因素很多。对于CR400BF型动车组疲劳寿命规律的跟踪分析，从动车组牵引、制动两个角度出发，对车轮、制动盘、研磨子等磨耗件的磨耗进行了跟踪测试与数据分析，对滚动轴承、齿轮箱、牵引电机的车载温度数据进行了下载与分析，对动车组运行平稳性进行了长期跟踪测试。借助开发的动车组运行性能跟踪数据统计与分析软件，对采集的数据进行逐一分析、对比分析、归纳总结。研究结论与指导建议对于掌握复兴号动车组开行300 km/h或350 km/h速度等级的运行服役情况具有重要意义，能够科学指导CR400BF型动车组检修运用、优化完善CR400BF型动车组修程修制，对于保障复兴号动车组安全稳定运行是重要的技术支撑，对于提高动车组运维管理水平具有科学的指导作用。