關于優化四方平臺動車組輪對踏面旋修的研究

戴 峻

(中國鐵路武漢局集團有限公司 武漢動車段， 武漢 430083)

按照新運規的要求，四方平臺動車組(中車青島四方機車車輛股份有限公司出廠的動車組)輪緣厚度的標準為26 mm≤輪緣厚度≤34 mm。現階段四方平臺動車組存在小輪徑輪對輪緣厚度接近26 mm，個別小輪徑動車組輪緣厚度已經達到甚至低于26 mm的情況，影響動車組日常運行。根據《CRH2A、2B、2E、2C一階段、2G型動車組三級修規程》(鐵總運[2017]144號)、《和諧2C二階段、380A(L)型動車組三級檢修規程》(鐵總運[2014]476號)文件規定，三級修輪對旋修后，輪緣厚度必須≥28 mm。在運用的過程中，為了在保障動車組運行安全、不減少動車組輪對使用壽命的情況下，最大程度的減少輪對的旋修作業量，運用修過程中輪緣厚度按照27 mm執行，即當動車組輪緣厚度小于27 mm時，進行旋修。隨著動車組輪徑值的不斷減小，運用修過程中將旋修標準定為27 mm，顯然不能滿足實際要求，因此研究動車組輪對踏面旋修優化顯得尤為重要。

1 輪對旋修經濟性計算

1.1 運用修按照27 mm旋修時，輪對壽命計算

這里假設萬公里輪緣厚度減少量為x，高級修出廠后，走行20萬km后，輪緣厚度為：(28-20x)。此時進行第1次旋修，如果(28-20x)≥27(x≤0.05),旋修為經濟旋，每次輪對旋修，輪對直徑減少大約1 mm，輪緣厚度可能增加也可能減小，具體和旋修工的設定有關，這里暫且忽略經濟旋對輪緣厚度的影響。則第1次旋修后輪緣厚度為(28-20x)。如果(28-20x)<27(x>0.05)，需要將輪緣厚度旋修至27 mm，第1次旋修后輪緣厚度為27 mm。假如按照設定，將輪緣厚度增加1 mm，輪徑值需要減小ymm，則輪徑值減小量為：[27-(28-20x)]y=(20x-1)y。

動車組繼續運行20萬km后，輪緣厚度存在以下3種可能：

(1)當x>0.05時，輪緣厚度為(27-20x)，此時輪緣厚度小于27 mm，需要將輪緣厚度旋修至27 mm，第2次旋修后輪緣厚度仍舊為27 mm。則輪徑值減小量為：[27-(27-20x)]y=20xy。

(2)當0.025

(3)當x≤0.025時，輪緣厚度為(28-40x)，此時輪緣厚度大于27 mm，只進行經濟旋，輪徑值減小大約1 mm左右，旋修后輪緣厚度假設不變。

動車組再次運行20萬km，進入了高級修，按照28 mm的輪緣厚度標準進行旋修。

(1)當x>0.05時，旋修前輪緣厚度為(27-20x)，旋修后輪緣厚度變為28 mm，則輪緣厚度增加值為{28-(27-20x)}，輪徑值減少{28-(27-20x)}y=(20x+1)y

(2)當0.025

(3)當x≤0.025時，旋修前輪緣厚度為{(28-40x)-20x}={28-60x}，旋修后輪緣厚度變為28 mm，則輪緣厚度增加值為[28-(28-60x)]y=60xy

由此可以總結，運用修將標準定為27 mm時，其一個高級修周期內輪徑值減少的總量分為以下3種情況：

(1)當x≤0.025時，輪徑值減少總量為1+1+60xy=60xy+2；

(2)當0.025

(3)當x>0.05時，輪徑值減少總量為(20x-1)y+20xy+(20x+1)y=60xy

1.2 運用修按照28 mm旋修時，輪對壽命計算

高級修出廠后，走行20萬km，輪緣厚度為(28-20x)，進行高級修后第一次旋修時，需要將輪緣厚度旋修至28 mm，則輪緣厚度的增量為28-(28-20x)=20x，對應的輪徑值減少量為20xy。

再次走行20萬km后，輪緣厚度為(28-20x)，進行高級修后第2次輪對旋修時，需要將輪緣厚度旋修至28 mm，則輪緣厚度增量為20x，對應的輪徑值減少量為20xy。

再走行20萬km，進入下一個高級修周期，此時輪緣厚度仍舊為(28-20x)，將輪緣厚度旋修至28 mm，輪緣厚度增量為20x，對應的輪徑值減少量為20xy。

可以看到如果運用修執行28 mm的標準，一個高級修周期內輪徑值減少的量為20xy×3=60xy。

1.3 經濟性對比計算

(1)當x≤0.025時， 60xy+2>60xy；

(2)當0.02560xy；

(3)當x>0.05時，60xy=60xy。

即：當平均萬公里輪緣磨耗x小于0.05 mm時，運用修按照輪緣厚度28 mm的標準來旋修更經濟；平均萬公里輪緣磨耗x大于0.05 mm時無論按照那個標準執行，輪徑值減少總量保持不變。

2 小輪徑輪對運行磨耗統計

2.1 輪對磨耗統計

為便于統計分析，選取五級修后(共4組車)第1次LY數據至三級修(包含)期間一整個高級修周期，一個高級修周期分為3個階段：

(1)第1磨耗階段：五級修后第1次LY數據開始至運用修第1次旋修前；

(2)第2磨耗階段：運用修第1次旋修后至第2次旋修前；

(3)第3磨耗階段：運用修第2次旋修后至高級修前(三級修)。

選取4列車，統計其走行里程情況，具體見表1，累計走行里程最少的為541 255 km，最多的為572 588萬km。

表1 走行里程統計表

統計這4組車的磨耗統計(全部為運行中磨耗，不含輪對旋修)，具體情況如表2所示。

統計這4組車高級修后總的輪對旋修量(輪對直徑的減少全部是指旋輪導致的)，具體情況如表3所示。

通過實際統計分析可以得出，25XX列統計的3個階段的萬km輪緣厚度磨耗x均小于0.05 mm；26XX列第1第2階段萬km輪緣厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3階段大于0.05 mm；(3)27XX列第1第2階段萬km輪緣厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3階段大于0.05 mm；28XX列第1第2階段萬km輪緣厚度磨耗x均小于0.05 mm，第3階段大于0.05 mm。具體統計分析情況如表4所示。

通過以上統計可以得出以下結論：

(1)通過4種列車的分析，小輪徑的輪對在運用旋修中將輪緣厚度控制標準提高到28比較經濟，且可以確保動車組在運行中輪緣厚度不會小于26 mm，建議運用修將輪緣厚度提高到28 mm進行旋修。

(2)一個高級修周期直徑累計減少均值為15.43 mm，其中主要是通過運用修2次旋修、高級修1次旋修減少，平均通過旋修減少的直徑為12.63 mm，因此高級修數據出廠數據在800 mm很難確保運行至下一個高級修，可以考慮將出廠的輪對直徑提高到806 mm以上。

表2 輪對磨耗統計表

表3 高級修后輪對旋修統計表

表4 統計分析匯總表

(3)一個高級修周期直徑磨耗數量均值為2.7 mm，萬公里直徑磨耗均值為0.048 91 mm。單位輪緣厚度增加所需要的旋修量約為8 mm(均值)。

按照中國鐵路總公司文件要求，高級修后輪徑值不低于800 mm。如果輪徑值在800 mm左右時，在輪緣厚度為27 mm左右時，如果將輪緣厚度旋修至28 mm，則需要減少輪徑值8 mm左右，輪對即將報廢。為了切實保障安全，可以考慮將小輪徑值輪對旋修后輪緣厚度標準控制在27 mm。

2.2 輪緣磨耗分析

輪緣磨耗與線路情況、輪對踏面的等效斜率、輪徑差均有一定的關系，尚未有研究表明輪徑值的大小對輪緣磨耗造成何種影響。這4組參與統計分析的動車組3個階段平均輪緣磨耗均呈增加態勢，主要原因為動車組運行交路的變化及隨著動車組走行公里數的增加，輪徑差逐步變大，輪緣磨耗增加(高級修輪對旋修時，同軸輪徑值不大于0.5 mm，而運用修輪對旋修時，同軸輪徑值不大于1 mm)。

2.3 經濟性分析

四方平臺動車組1條輪對的價格大約35萬元，新輪對的輪徑值為860 mm，輪徑值不能小于790 mm，因此每條輪對直徑減少的總量為70 mm。輪徑值每減少1 mm，相當于價值減少0.5萬元(1/70)。武漢局共計配屬四方平臺動車組90標準組(速度300 km/h)，每個標準組共計32條輪對，共計裝車輪對2 880條。如果每條輪對通過優化旋修方法，減少1 mm的旋修量，則所有配屬的動車組能夠節約成本1 440萬元。

3 結 論

(1)對于高級修出廠直徑≥800 mm的輪對，第1次開展運用旋修均可以將輪緣厚度設定為≥28 mm作為控制標準。

(2)對于更換新車輪的動車組無論是否已進行第1次旋修，其運用旋修標準均可按照輪緣厚度≥28 mm作為我段的控制標準。

(3)對于小輪徑輪對(定義直徑小于810 mm)，若第1次運用旋修已按照≥27 mm標準掌握，第2次旋修時依然按照≥27 mm標準掌握，但要求旋修后的輪緣厚度不得低于旋修前的輪緣厚度。