客車輪對對車輛運行品質的影響分析

劉永林，胡 洋

（1 武漢鐵路局 車輛處，湖北武漢430071；2 武昌客車車輛段 技術科，湖北武漢430071）

2010年9～11月，武漢鐵路局擔當的漢口至青島1113／4次旅客列車先后有9輛客車振動異常，車體地板垂向高頻振動并伴有嗡嗡的振動噪聲，嚴重影響旅客正常休息。上述車輛均為某公司2009年11月新造25G型DC600V硬臥客車，209P型轉向架，2010年1月份正式投入運用，走行公里不足40萬km。為確保車輛運行安全，消除車輛異常振動，滿足旅客需要，對振動異常的車輛進行了調查，對故障現象、產生原因進行了分析，采取了有效措施，振動異常的車輛得到了有效處理。

1 車輛振動異常基本概況

2010年9月武漢鐵路局擔當的漢口至青島1113／4次旅客列車運行速度大于75km／h高速運行時，組中YW25G679054振動異常，車輛振動噪聲較大，車輛一位端轉向架上方的車體地板出現明顯的垂向高頻振動，并伴有嗡嗡的高頻振動噪聲，嚴重影響了旅客正常休息，車輛二位端也存在輕微的高頻振動，但無明顯的不舒適感。隨后又相繼出現8輛硬臥車振動異常，旅客反映強烈。

2 振動異常的車輛處理及運行試驗

2.1 第1次處理及運行試驗

2010年10月27日對振動嚴重的車輛YW25G679054進行檢查、分析、處理。外觀檢查發現：該車1、4位上、下旁承壓死，1位轉向架下心盤支撐面局部磨耗嚴重，1、2、4、5位彈性定位套橡膠開裂；1位轉向架兩條輪對踏面輕微剝離，車輪踏面形成凹形磨耗，凹形溝槽深度達5mm；2位轉向架輪對踏面良好；全車油壓減振器、鋼彈簧、搖枕吊、彈簧托梁等狀態良好。將該車開膠的定位套更新，調整旁承間隙，更換1位轉向架下心盤，將1、2位轉向架輪對互換。

將處理后的車輛恢復編組，聯系車輛制造廠家一起進行添乘檢查、振動測試，發現該車運行速度大于70 km／h出現高頻振動，運行速度在98～106km／h，車輛2位端高頻振動達到最大振動峰值，噪聲也達到最大，運行速度在110～120km／h勻速運行時，車輛高頻振動和振動噪聲最嚴重；整個運行試驗中，車輛1位端高頻振動仍然存在，但振動幅值及振動噪聲明顯降低，旅客基本可以接受。

通過故障車1、2位轉向架輪對互換后運行試驗結果表明，在沒有互換輪對前，車輛的1位端車體高頻振動明顯，2位端車體高頻振動輕微；輪對互換后，車輛的1位端車體高頻振動輕微，2位端車體高頻振動明顯，車輛振動異常故障由1位端轉移到2位端。

2.2 第2次處理及運行試驗

2010年11月19日將故障車輛YW25G679054的4條輪對全部更換，再次恢復編組運行，異常振動和高頻噪聲現象基本消除，車輛運行品質良好。車輛返回入庫后，檢查各部技術狀態良好。其余8輛振動異常的車輛更換輪對后，運行至段修均沒有再發生振動異常和振動噪聲大的故障。由此可知，該批車振動異常和振動噪聲大的主要原因是輪對故障引起。

2.3 振動異常的車輛輪對分解檢查情況

經對YW25G679054的1、2位輪對分解檢查、檢測，發現輪對存在以下主要問題：（1）車輪踏面徑向跳動值較大，經測量踏面徑向跳動值為0.8～1mm；（2）輪對動不平衡值較大，輪對旋修前，大部分輪對動不平衡值為92.7～112.9g·m；（3）輪對踏面形狀發生變化，車輪踏面形成凹形磨耗，凹形溝槽深度達5mm；（4）車輪踏面有輕微剝離。該車的3、4位輪對技術狀態良好。

3 車輛異常振動原因分析

3.1 車輛異常振動影響因素

車輛屬于多剛體運動系統，車輛振動來自車輛本身以及輪軌作用而產生。針對209P型轉向架的結構特點，影響車輛異常振動的主要因素有輪軌相互作用產生的高頻沖擊；一、二系鋼彈簧的剛度；垂向油壓減振器性能；軸箱導柱定位性能；各部位組裝尺寸控制。

3.2 輪對踏面徑向跳動對車輛異常振動的影響

經對9輛振動異常的車輛車輪踏面跳動值檢測，每輛車至少有1條輪對車輪踏面跳動值為0.7～1mm、動不平衡值為70～131.4g·m，有11條輪對動不平衡值超過75g·m。車輪因材質偏軟以及異常磨耗等情況下，車輪踏面圓周方向將發生不均勻磨耗，影響車輪踏面徑向跳動值，在車輪踏面徑向跳動值達到一定值時，相當于車輛重心在垂直方向上下運行往復振動，振幅或振動頻率達到一定值時，將發生振動異常，影響車輛運行品質。同時過大的徑向跳動值是造成輪對動平衡超差的主要原因，而輪對動不平衡值是高速車輛運行平穩性的一個重要指標，UIC 813—2003規定了車輪踏面的徑向跳動和輪對動態不平衡數值，見表1。

表1 車輪踏面徑向跳動和輪對動態不平衡值（UIC813－2003）

3.3 輪對動不平衡值對車輛運行品質的影響

輪對動不平衡值超標是由于輪對質量分布不均勻，在輪對高速轉動下將產生一個離心力，此離心力將造成輪對踏面在運行中局部磨耗加劇，踏面的局部磨耗又將加大輪對動不平衡值，從而造成整個輪對的磨耗不均勻，最終造成車輛振動異常。

3.4 外界激擾力的頻率與車體固有頻率相近形成高頻共振

車輛新造后投入運用伊始沒有出現車輛異常振動，運行40萬km陸續出現振動異常，說明車輛在使用一段時間后技術狀態發生了變化，對車輛來說，車體及轉向架等部件比較穩定，在短時間正常運用情況出現較大技術狀態變化的可能性很小，而輪對與鋼軌直接接觸，車輪踏面形狀隨運行里程而發生變化，由于輪軌間存在相互作用力，使得車輪踏面產生剝離、擦傷、踏面外形異常磨耗等故障，從而增大了輪軌間激擾能量，并經過轉向架傳遞給車體，該激擾力的頻率與車體固有頻率接近時，將形成高頻共振，引起車輛振動異常。

4 建議措施

4.1 定期開展客車輪對踏面修形

在客車整備所增設不落輪車床，定期對車輪踏面進行修形，及時消除車輪踏面剝離、擦傷、異常磨耗等故障，恢復車輪踏面形狀，減少車輛振動異常。在這方面動車組檢修已經有成熟的經驗，動車組運行到一定的走行公里，安排對輪對踏面進行修形，運用中動車組沒有出現過振動異常現象。

4.2 利用既有TPDS系統對旅客列車輪對振動情況進行監控

利用既有的TPDS系統對旅客列車車輪踏面缺陷進行檢測，對監控到報警故障的輪對，庫列檢及時對輪對故障進行復測，提高庫列檢作業的針對性，并且TPDS系統能發現車輪踏面剝離、擦傷、踏面徑向跳動嚴重等故障。

4.3 加強庫列檢技術作業，保證運用客車出庫車輪各限度符合要求

庫內發現車輪踏面有剝離、擦傷、輾寬等故障時不超限時，要趟趟跟蹤盯控，掌握重點輪對的運行技術狀態，對不符合出庫質量標準的輪對必須換輪，確保運行途中車輛不發生問題。

4.4 擴大客車輪對動不平衡的試驗范圍

隨著鐵路實施6次大提速，旅客列車運行速度大幅度提高，很多裝用RD3、RD3A型輪對的25G型客車以110～120km／h高速長時間運行，輪對動不平衡對車輛運行品質影響增大。按照《鐵路客車輪對和滾動軸承軸箱組裝和檢修規則》規定，最高運行速度小于或等于120km／h的輪對檢修時不要求進行動不平衡試驗，為減少因輪對動不平衡原因引起的車輛異常振動，建議對所有 RD3／RD4、RD3A／RD4A型客車輪對檢修后，全部進行動不平衡試驗，動不平衡值不得超過75g·m，對動不平衡試驗不合格的輪對進行去重處理。

4.5 提高客車車軸、車輪加工精度等級

客車車軸、車輪盤轂加工時，應進一步提高加工精度等級，降低車軸、車輪的偏心量，輪對組裝時，對同一輪對兩車輪及兩制動盤的殘余靜不平衡量進行選配組裝，兩車輪和兩制動盤之間的殘余靜不平衡量相差最小，兩車輪的殘余靜不平衡平面與兩制動盤的殘余靜不平衡平面成180°，從而減少輪對動不平衡值。

4.6 提高車輪制造工藝水平

車輪制造廠家應對車輪踏面磨耗異常情況進行詳盡分析，不斷改進車輪制造工藝，降低車輪運用過程中發生的剝離、輾寬、踏面形狀異常磨耗等故障，延長車輪使用壽命，減少因車輪原因而發生的車輛異常振動故障。

［1］中華人民共和國鐵道部.鐵路客車輪對和滾動軸承軸箱組裝及檢修規則［S］.北京：中國鐵道出版社，2007.

［2］姜建東，等.車輪踏面跳動對車輛運行平穩性的影響分析［J］.鐵道車輛，2007，45（7）：24－26.