車輪踏面非正常磨耗淺析

朱文斌

摘 要：車輛，其本身的質量和運行狀態直接影響著鐵路運輸的安全和暢通。

關鍵詞：踏面；輪緣；閘瓦；非正常磨耗

中圖分類號：U270.33 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.107

文章編號：2095-6835（2016）20-0107-02

1 問題提出

自2015-08起，神池南列檢所連續發現眾多起車輪踏面非正常磨耗現象，且產生該種非正常磨耗的都是C80型車。該情況引起了我們的重視。為此，我們要求班組進行統計，并及時向上級匯報。從2015-11-15—2015-12-29，僅一個班組便共發現統計踏面非正常磨耗情況140余起，具體如表1所示。

從表1不難發現，輪對產生非正常磨耗的現象較多，有時僅同一列車中便可達數起，而且其定檢相差無幾。同時，通過對現場實地故障進行圖片采集，我們發現車輪踏面磨耗嚴重，且呈溝狀異形。這與其他磨耗相比有明顯的獨特性。如圖1、圖2所示，踏面已磨耗成溝狀，形成“雙輪緣”。

2 危害

如上所述，一旦車輪踏面產生非正常磨耗，隨著踏面的圓周磨耗，該輪輪徑變小，輪緣變薄，隨之則會產生如下諸多危害：①車輪一旦產生圓周磨耗，則會破壞標準踏面的作用。一般來說，當車輪踏面圓周磨耗到6.1 mm時，則會呈圓柱形。由于經常處于滾動中的踏面圓周是靠近輪緣部分的，所以當磨到8 mm以上時，往往會出現靠近輪緣處凹下的情況，失去標準外形踏面的作用。通過曲線時兩輪不能同時圓滑滾動通過，外輪要產生滑行，加劇了輪緣與鋼軌的磨耗。②致使輪緣變薄、變高，加劇輪緣的垂直磨耗，輪緣根部易產生裂紋。同時，車輪非正常磨耗使得踏面凹入過深，致使車輛在線路上行駛時容易切碰鋼軌連接螺栓，引起脫軌，輪緣垂直磨耗加劇后，車輪在通過道岔時容易造成脫軌或軋傷尖軌事故。③由于非正常磨耗后，踏面形成槽狀外形，其磨耗面易產生局部平面，使輪對不能圓滑滾動，增加了車輛的沖擊振動。④破壞了踏面的標準外形，使踏面與鋼軌部分的錐度變大，輪對蛇形運動的波長減小，頻率增加，影響車輛運行的平穩性。⑤車輪踏面磨耗后，特別是產生非正常磨耗后，其與鋼軌的接觸面增大，車輪踏面與鋼軌的接觸面積增大，踏面與鋼軌接觸各點與車軸中心距離的偏差增大，車輛運行阻力增加。

3 原因分析

眾所周知，車輛的整個載荷是通過滾動的車輪傳遞給鋼軌的。車輪槽形磨耗與車輪本身及與車輪相接觸的部件直接相關，而與車輪接觸的部件只有鋼軌、道岔和閘瓦，因此，車輛產生槽形磨耗的原因必定是其中一種或幾種共同作用的結果。筆者認為，造成這種非正常磨耗的原因主要有如下幾個。

3.1 閘瓦質量問題

在車輛長期運行過程中，施行制動時閘瓦與踏面頻繁摩擦而使踏面產生磨耗。現場已全部使用合成閘瓦。在車輛的運行過程中，輪軌間便會產生磨平、劃痕、再磨平的惡性循環，最終導致車輪踏面磨耗嚴重。一旦一側車輪產生磨耗，造成同一輪對兩車輪輪徑差過大，則會形成小輪徑側車輪輪緣靠向鋼軌，大輪徑車輪側輪遠離鋼軌。此時，車輛在運行過程中就會處于偏斜狀態，使小輪徑側輪緣磨耗嚴重，最終導致部分車輪踏面嚴重磨耗。通過對非正常磨耗輪對上所更換下來的閘瓦的檢查，我們發現部分閘瓦已經出現碾堆、裂紋現象，同時閘瓦鋼背內側所開用以提高摩擦體與鋼背結合強度的孔已經露出。通過現場對閘瓦測量我們發現，當部分閘瓦剩余厚度為20 mm左右時，某些閘瓦摩擦體已經開始出現裂紋，鋼背內側所開圓孔開始露出。也就是說，當閘瓦剩余厚度為20 mm左右時，閘瓦可能就會出現上述現象。一旦出現這些現象，其對車輪踏面的磨耗將會加劇，車輛長期帶這些閘瓦運行，踏面持續磨耗，則會形成槽狀踏面。鑒于此，閘瓦磨耗剩余限度20 mm（神池南至肅寧北區間），由于閘瓦制造工藝，而現在掌握的閘瓦運用限度執行為24 mm以后，輪對踏面非正常磨耗的現象便逐漸減少。

3.2 地理位置

由于朔黃線坡道比較多，司機頻繁施行制動，神池南至原平南區間坡度高達1.2%，南灣至西柏坡區間坡度同樣為1.2%，在此區間需要車輛抱閘運行，反復帶閘運行距離為187 km。這無疑也是造成車輪踏面異常磨耗的原因之一。神池南冬季長且氣候較為惡劣，車輛抱閘運行后，導致車輛踏面溫度升高，到達神池南后溫度急劇下降，踏面即冷即熱，進而導致車輪踏面鱗狀剝離，加之閘瓦工藝問題，直接加劇踏面非正常磨耗。

3.3 基礎制動裝置設計不合理

C80型敞車基礎制動裝置中，車輛兩端增設曲拐安裝座，在運行過程中，出現曲拐安裝座變形、裂損故障。經調查統計，閘瓦磨耗較嚴重的為1，3，6，8位，導致制動力分配不均勻，加劇車輪踏面的非正常磨耗。

3.4 拉桿、杠桿圓銷孔設計不合理

C80型敞車拉桿、杠桿圓銷孔經現車實測直徑為28 mm，配合使用同樣為直徑28 mm的圓銷，使得圓銷與圓銷孔無正常工作間隙，導致制動力無法正常傳遞，出現制動圓銷銹蝕、卡死現象，嚴重者，甚至導致正常緩解后個別閘瓦仍然接觸踏面；當制動圓銷與襯套銹死后，在制動時制動缸活塞推桿帶動制動缸前杠桿，前杠桿帶動閘調器拉桿，以至于閘調器拉桿行程過長。如此往復，閘調器難免會發生失效等問題。同時，閘調器拉桿行程過長，閘調器本體迫使閘調器控制桿控制頭壓縮。長期如此，就會使閘調器控制桿安裝座變形。

3.5 車輛載重偏大

車輛載重偏大，車輛運用頻率偏高也是造成車輪踏面磨耗的原因之一。現如今，我們實際所應用的都是高摩合成閘瓦，而C80型車的標記載重較C64型車增加近20 t，而且車輛的實際運用頻率較高。這也是造成C80型車車輪踏面產生非正常磨耗的原因之一。

4 整改建議

結合實際，筆者提出以下幾點整改建議：①由于閘瓦質量問題是形成車輪非正常磨耗最主要的原因，因此，提高閘瓦質量自然是避免上述問題最有效的途徑。閘瓦生產廠家應對高摩合成閘瓦的材料配方和生產制造技術條件進行研究改進，降低瓦硬度，消除運用中差生的金屬鑲嵌問題，以緩解車輪踏面磨耗。同時，運用系統應嚴格按照規定的應用限度，及時對到限、損壞的閘瓦進行更換，避免閘瓦對車輪踏面產生磨耗。②更換直徑稍小的基礎制動圓銷。C80型車出廠時使用的基礎制動圓銷直徑為28 mm，建議使用直徑為26 mm的制動圓銷或在制動圓銷與襯套間涂抹潤滑油脂。③控制同一輪對兩車輪的輪徑差，同時車輛裝載貨物應盡量避免過度超載。④司機應按規定操作，避免不合理的頻繁制動和緊急制動。