關(guān)于地鐵車輛輪對(duì)鏇修的幾點(diǎn)思考

胡立本

摘 要：本文針對(duì)西安地鐵2號(hào)線的1列電客車鏇修前后所測量的多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過對(duì)比結(jié)果分析電客車在正線運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)的原因，并提出關(guān)于輪對(duì)鏇修的幾點(diǎn)思考。

關(guān)鍵詞：輪對(duì)鏇修；踏面外形；平穩(wěn)性指標(biāo)；振動(dòng)加速度

引言

地鐵車輛在運(yùn)行過程中由于諸多因素的影響，輪對(duì)會(huì)產(chǎn)生擦傷剝離等踏面損傷以及單個(gè)車輪失圓的現(xiàn)象。此外由于機(jī)械加工精度的局限性以及運(yùn)行中偏磨等影響，同一個(gè)轉(zhuǎn)向架4個(gè)車輪的滾動(dòng)圓直徑往往是不相同的，即產(chǎn)生了輪徑差。當(dāng)出現(xiàn)這些輪對(duì)異常磨耗問題時(shí)，往往采用鏇修的方法來處理。以下對(duì)一列電客車鏇修前后的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡要分析。

1.西安地鐵2號(hào)線0203車鏇修前后輪徑數(shù)據(jù)對(duì)比

西安地鐵2號(hào)線從開通至今部分電客車走行公里數(shù)已達(dá)40余萬公里，電客車在運(yùn)行過程中均不同程度的產(chǎn)生了各種輪對(duì)異常磨耗問題。如表1所示，0203車鏇修前整車輪徑值平均值為840.252mm，鏇修后整車輪徑值平均值為838.455mm，平均每個(gè)車輪的切削量為1.797mm，鏇修后消除了前期列車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的輪對(duì)踏面擦傷剝離、輪對(duì)偏磨失圓、輪徑差值超限等問題。

2.輪對(duì)外形對(duì)比

我們使用Calipri非接觸式輪軌外型測量儀掃描出02031車4輪鏇修前后的輪對(duì)踏面外形，借助AutoCAD繪圖軟件將鏇修前后踏面外形對(duì)比如圖1，圖中藍(lán)色部分為鏇修前車輪外形及尺寸，紅色部分為鏇修后車輪外形及尺寸。圖2反映了鏇修前后車輪踏面與標(biāo)準(zhǔn)輪形尺的貼合程度，從中可以很直觀的看出鏇修后車輪踏面外形更加貼合標(biāo)準(zhǔn)輪形尺的外廓。

3.鏇修后正線檢測數(shù)據(jù)對(duì)比

我們采用RVC-1型鐵道車輛舒適度儀對(duì)0203車鏇修前后振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，分析電客車相同部位在相同區(qū)間內(nèi)車輛運(yùn)行平穩(wěn)性指標(biāo)及振動(dòng)加速度，將振動(dòng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Origin9.0中對(duì)比鏇修前后平穩(wěn)性指標(biāo)變化情況。

RVC-1型鐵道車輛舒適度儀由測試設(shè)備和接收設(shè)備兩部分組成。測試設(shè)備可以檢測三個(gè)方向的振動(dòng)加速度及頻率，接收設(shè)備依據(jù)《GB/T 5599-85 鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》中客車運(yùn)行平穩(wěn)性指標(biāo)計(jì)算公式對(duì)測試設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并且顯示和存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)平穩(wěn)性指標(biāo)小于2.5時(shí)判定為優(yōu)秀等級(jí)，如表2所示。

隨機(jī)選取02031車1位轉(zhuǎn)向架進(jìn)行鏇修前后在運(yùn)動(dòng)公園站至北苑站區(qū)間平穩(wěn)性指標(biāo)對(duì)比分析。平穩(wěn)性指標(biāo)波形圖中橫軸代表時(shí)間，單位為秒；縱軸代表平穩(wěn)性指標(biāo)值。通過平穩(wěn)性指標(biāo)波形圖可以看出，車輪鏇修后橫向平穩(wěn)性指標(biāo)和垂向平穩(wěn)性指標(biāo)均優(yōu)于鏇修前的平穩(wěn)性指標(biāo)。

根據(jù)【GB/T 21563--2008/1EC 61373：1999軌道交通機(jī)車車輛設(shè)備沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)】中規(guī)定：基準(zhǔn)點(diǎn)是為證實(shí)試驗(yàn)要求是否滿足而選取的一個(gè)點(diǎn)，用來測量基準(zhǔn)信號(hào)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)能代表被試設(shè)備的運(yùn)動(dòng)情況，它可以是控制點(diǎn)或者是對(duì)各控制點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行手工或自動(dòng)處理得出的虛擬點(diǎn)。

對(duì)于采用虛擬點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算的隨機(jī)振動(dòng)，其基準(zhǔn)信號(hào)的頻率譜規(guī)定為所有控制點(diǎn)信號(hào)的加速度譜密度值（ASD）在每一頻率上的算術(shù)平均值。此時(shí)，基準(zhǔn)信號(hào)的總方均根值等于各控制點(diǎn)信號(hào)方均根值的方均根。

基準(zhǔn)點(diǎn)總的方均根值=

式中：n——是控制點(diǎn)的數(shù)目。

02031車1位轉(zhuǎn)向架鏇修前、后振動(dòng)加速度波形圖如圖5、6所示，圖中橫軸代表時(shí)間，單位為秒；縱軸代表振動(dòng)加速度值，單位為×g m/s ，g的數(shù)值取10；黑色波形表示橫向加速度，紅色波形表示垂向加速度，藍(lán)色波形表示縱向加速度。

通過對(duì)比02031車1位轉(zhuǎn)向架鏇修前后三個(gè)方向振動(dòng)加速度方均根值能夠看出，車輪鏇修后三個(gè)方向的振動(dòng)加速度方均根值均得到改善。

4.結(jié)束語

本次0203車鏇修前后我們均進(jìn)行了正線添乘，兩次添乘過程中橫向、垂向平穩(wěn)性指標(biāo)以及三個(gè)方向的振動(dòng)加速度互相對(duì)比，能夠發(fā)現(xiàn)鏇修后的車輛狀態(tài)明顯優(yōu)于鏇修前的。本次鏇修解決了前期輪對(duì)踏面擦傷剝離、輪對(duì)偏磨失圓、輪徑差值超限等問題。車輛輪對(duì)失圓會(huì)造成輪、軌之間的沖擊增大，是垂向振動(dòng)加大的一個(gè)原因。而車輛同軸輪徑差值超限，會(huì)造成車輛運(yùn)行過程中橫向位移增大，是造成橫向振動(dòng)加大的一個(gè)原因。因此在經(jīng)過鏇修修復(fù)后，車輛在垂向、橫向平穩(wěn)性指標(biāo)方面改善較大。

同時(shí)在鏇修測量過程中發(fā)現(xiàn)同側(cè)輪徑值統(tǒng)一小于或大于另一側(cè)輪徑值的現(xiàn)象以及同側(cè)輪徑小相應(yīng)輪緣厚度也小的現(xiàn)象。對(duì)于同側(cè)輪徑值統(tǒng)一小于或大于另一側(cè)輪徑值的現(xiàn)象，我們正在積極探尋研究通過調(diào)整電客車調(diào)頭周期來改善的解決方案。對(duì)于同側(cè)輪徑小相應(yīng)輪緣厚度也小的現(xiàn)象，我們認(rèn)為車輛在運(yùn)行過程中，為了保障同軸兩輪的行走距離盡可能相等，輪對(duì)通過踏面斜度調(diào)整車輪的滾動(dòng)直徑，那么在不考慮蛇行運(yùn)動(dòng)及蠕滑等情況時(shí)，輪對(duì)就會(huì)向輪徑較小的一側(cè)橫向移動(dòng)，于是會(huì)加大輪徑較小側(cè)的輪緣磨耗，如此反復(fù)，這種狀況將加劇，使兩側(cè)差值越來越大。同軸左右輪徑差越大，則橫向移動(dòng)量越大，從而使輪對(duì)偏磨更加嚴(yán)重，實(shí)際運(yùn)行過程中如果直徑小的車輪處于外軌側(cè)，過彎道時(shí)由于曲線離心力的原因，會(huì)使外軌輪承重比內(nèi)軌輪大，造成車輪產(chǎn)生滑滾加快車輪磨損，長期運(yùn)行將使輪對(duì)輪緣磨耗及圓周磨耗逐漸增大。通過鏇修能夠顯著改善電客車運(yùn)行平穩(wěn)性，為乘客帶來舒適的乘坐體驗(yàn)。

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