鐵道機(jī)車車輛輪軌摩擦磨損與節(jié)能降耗措施

薛鵬

（中鐵十六局集團(tuán)鐵運(yùn)工程有限公司，河北 高碑店 074000）

鐵路是我國(guó)交通運(yùn)輸體系中的重要內(nèi)容，可機(jī)車車輛在運(yùn)行時(shí)由于發(fā)生嚴(yán)重的摩擦極易磨損，導(dǎo)致機(jī)車的運(yùn)行安全受到一定的影響，容易出現(xiàn)安全性問題，這不僅會(huì)降低交通體系運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，也會(huì)對(duì)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略產(chǎn)生不良影響。相關(guān)部門對(duì)該情況非常重視，也在積極地研究新型技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改善，降低鐵道機(jī)車運(yùn)行對(duì)能源資源的消耗。

1 摩擦與輪軌磨耗之間的關(guān)系

在鐵道機(jī)車車輛運(yùn)行的過程中，輪軌之間是會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦的，二者相互作用后產(chǎn)生一定的接觸壓強(qiáng)。磨損情況的出現(xiàn)會(huì)造成大量的能源消耗，其具體的消耗量受輪軌之間的摩擦情況影響非常大。此外，磨損消耗的能源與運(yùn)動(dòng)率、接觸壓強(qiáng)以及摩擦系數(shù)之間呈現(xiàn)的是正相關(guān)的關(guān)系，這期間出現(xiàn)的材料消耗情況是在多方面因素的共同作用下出現(xiàn)的結(jié)果。磨損通常有著一定的發(fā)展模式，往往是從輕微的摩擦轉(zhuǎn)變成為比較嚴(yán)重的磨損。從這方面來看，工作人員在日常的工作中一定要加強(qiáng)對(duì)輪軌的檢查和維護(hù)力度，這樣才能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中存在的問題，延長(zhǎng)輪軌的使用壽命。為了降低車輛運(yùn)行過程中的輪軌磨損，就需要選用硬度較高的材料進(jìn)行施工，同時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)率、接觸壓強(qiáng)等內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。此外，工作人員可以采用有效的方式和手段增強(qiáng)鋼軌側(cè)面與車輪輪緣之間的接觸面的潤(rùn)滑度，同樣也可以采用有效的方式降低鋼軌規(guī)定同車輪的接觸面摩擦等方式減緩車輪踏面的磨損情況，從而確保能力消耗降低的目的。對(duì)軌頂進(jìn)行摩擦控制同時(shí)也能夠有效地降低車輛通過曲線時(shí)所產(chǎn)生的彎道作用力，這樣就還使得鋼軌側(cè)面與車輪接觸面上所承受的壓強(qiáng)減少，最終實(shí)現(xiàn)降低輪緣以及鋼軌側(cè)面磨損的目的。

2 鐵道機(jī)車車輛輪軌的摩擦磨損情況

2.1 車輪的摩擦磨損情況分析

在鐵道機(jī)車運(yùn)行系統(tǒng)中，車輪是其中一個(gè)非常重要的部件。在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的運(yùn)行情況下，車輪是會(huì)出現(xiàn)一定的磨損的，而磨損后的車輪通常會(huì)對(duì)鋼軌的踏面造成一定的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)損傷的情況。此外，滑動(dòng)也是導(dǎo)致出現(xiàn)踏面損傷的一個(gè)重要的原因。從當(dāng)前的實(shí)際情況來看，車輪磨損的主要形態(tài)包括了輪緣磨耗、車輪踏面剝離以及踏面崩裂等幾個(gè)重要方面。磨損的形成原因除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷外，還包括制動(dòng)熱應(yīng)力疲勞以及輪軌接觸應(yīng)力過于集中等情況。從這一方面來看，工作人員一定要對(duì)車輪進(jìn)行定期的檢修，并將不符合車輛安全運(yùn)行的車輪進(jìn)行及時(shí)的更換。這樣就會(huì)導(dǎo)致檢修費(fèi)用和新車輪購置費(fèi)用的出現(xiàn)，并且在檢查和更換的過程中還會(huì)出現(xiàn)人工勞務(wù)費(fèi)等。由此可見，車輪出現(xiàn)磨損問題后，是會(huì)導(dǎo)致一系列問題的出現(xiàn)的。

2.2 軌道的摩擦磨損情況分析

從當(dāng)前鐵路交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況來看，鋼軌磨耗情況已經(jīng)成為了一個(gè)非常普遍的問題。通過對(duì)國(guó)內(nèi)鐵路路段的磨損情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)近六成的曲線段鋼軌已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的磨損情況，已經(jīng)造成了國(guó)有資產(chǎn)的重大損失。從當(dāng)前鐵路軌道磨損的實(shí)際情況來看，磨損主要可以分為波磨、側(cè)模、壓潰和剝離等多種，這四種磨損情況基本上能夠占到鐵路軌道磨損重量的八成左右。隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及人民群眾生活水平的提升，鐵路運(yùn)輸所占比重不斷提升，也導(dǎo)致了軌道摩擦磨損情況的出現(xiàn)。當(dāng)前的鐵路軌道通常是由鋼材料構(gòu)成，在經(jīng)過長(zhǎng)期的使用后勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生磨損情況，相關(guān)部門要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的更換，這樣也使得鋼材料的使用量不斷地增加，這種情況的存在，對(duì)于日益緊張的能源現(xiàn)狀無疑是一個(gè)重要的問題。

3 輪軌節(jié)能降耗措施研究

3.1 潤(rùn)滑噴涂措施

從實(shí)際情況來看，鐵道機(jī)車的輪軌在經(jīng)過長(zhǎng)期的使用后，會(huì)出現(xiàn)一定的摩擦以及磨損情況，這也是不可避免的。造成這種情況的原因就在于車輛擺角剛度比較高，或者是曲線半徑比較小，從而導(dǎo)致車輪出現(xiàn)了一定的磨損情況，這種磨損情況會(huì)導(dǎo)致車輪的使用壽命減少。在實(shí)際的工作中，工作人員會(huì)采用潤(rùn)滑噴涂的方式進(jìn)行針對(duì)。通常情況下，工作人員會(huì)對(duì)輪緣同軌側(cè)的接觸面進(jìn)行涂抹潤(rùn)滑劑，這樣就能夠有效地降低車輛運(yùn)行過程中的摩擦。當(dāng)前常見的潤(rùn)滑方式主要包括了以下幾種。

第一，干式固塊潤(rùn)滑方式。采用這種潤(rùn)滑方式需要對(duì)干式固塊潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行充分的利用。這種系統(tǒng)有著安裝簡(jiǎn)便、自我調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)等一系列的優(yōu)點(diǎn)。無論是在設(shè)計(jì)之初，還是在后期的改造過程中，這種系統(tǒng)都可以進(jìn)行順利的安裝。同時(shí)，這種系統(tǒng)安裝方式還能夠確保相關(guān)物質(zhì)不會(huì)因輪軌擠壓而轉(zhuǎn)移到軌頂位置，這樣就能夠有效地降低污染。但需要注意的是，采用這種方式降低摩擦，一定要對(duì)安裝比例和安裝位置進(jìn)行精確的計(jì)算，這樣才能確保潤(rùn)滑效果得到真正的實(shí)現(xiàn)。這種潤(rùn)滑方式有著較為廣泛的應(yīng)用空間，不僅可以應(yīng)用于輪緣，也可以應(yīng)用于軌頂和車輪踏面之間。

第二，油脂噴涂方式。采用這種方式實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑的目的，需要合理地利用油脂噴涂系統(tǒng)，并要求在設(shè)計(jì)工作開始前就完成安裝工作。需要注意的是，油脂是非常容易流動(dòng)的，因此，如何采用有效的方式和方法對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的控制就成為了一個(gè)非常重要的問題。此外，在油脂噴涂系統(tǒng)運(yùn)行過程中，油脂容易擴(kuò)散到鋼軌的頂面，這樣就有可能導(dǎo)致出現(xiàn)車輪打滑的情況，給車輛的安全運(yùn)行造成一定的威脅。經(jīng)過對(duì)比研究能夠發(fā)現(xiàn)，相較于油脂噴涂方式，干式固塊潤(rùn)滑方式能夠更好地降低輪軌的磨損率，從而提升車輪的使用壽命，滿足節(jié)能降耗的要求。

3.2 使用耐磨損的車輪踏面

通常情況下，車輪出現(xiàn)磨損主要包括以下兩種情況：一是車輪踏面出現(xiàn)了磨損，二是車輪輪緣出現(xiàn)了磨損。為了有效地降低磨損情況對(duì)車輛的順利運(yùn)行產(chǎn)生的威脅，需要對(duì)車輪踏面的磨耗深度進(jìn)行嚴(yán)格的要求。例如，相關(guān)維修規(guī)程中要求，踏面摩耗深度要控制在7mm 以下。如果應(yīng)用踏面輪緣高度為25mm，踏面磨耗程度要控制在10mm 以內(nèi)。檢修技術(shù)人員要嚴(yán)格依據(jù)維修規(guī)程對(duì)磨耗程度進(jìn)行審核，做好鐵道機(jī)車車輛的維修護(hù)理工作。在車輛運(yùn)行的過程中，需要使用磨耗性的車輪踏面廓形，這樣不僅能夠有效地降低運(yùn)行中輪軌的磨耗，同時(shí)還能夠有效地降低運(yùn)行過程中輪軌的接觸應(yīng)力，從而提升輪軌的使用時(shí)間，更好地實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 使用徑向轉(zhuǎn)向架

在過去的一段時(shí)間里，部分機(jī)車轉(zhuǎn)向架在設(shè)計(jì)方面存在一定的缺陷，工作不夠嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范。為了能夠在滿足牽引力要求的基礎(chǔ)上確保車輛的順利運(yùn)行，一定要充分地發(fā)揮徑向轉(zhuǎn)向架的作用，對(duì)曲線設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，對(duì)鋼軌及輪胎間的沖角進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)，盡量減少曲線半徑，從而降低磨損情況。如圖1。

圖1 傳統(tǒng)機(jī)車轉(zhuǎn)向架與徑向轉(zhuǎn)向架通過曲線時(shí)的示意圖

3.4 做好日常的檢修和維護(hù)工作

為了減少車輛鐵道機(jī)車車輛輪軌的摩擦磨損，確保節(jié)能降耗目的得到順利的實(shí)現(xiàn)，相關(guān)工作人員要須成立專門的工作小組，做好日常的檢修以及維護(hù)工作，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并解決出現(xiàn)的問題，為輪軌的順利運(yùn)行保駕護(hù)航。

4 結(jié)語

開展鐵道機(jī)車車輛輪軌的摩擦磨損與節(jié)能降耗研究工作，能夠有效地提升車輪和軌道的使用壽命，更好的實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也能夠充分地保障廣大人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，確保其社會(huì)效益得到實(shí)現(xiàn)。因此，相關(guān)工作人員一定要采用積極有效的方法完成輪軌節(jié)能降耗目標(biāo)，在保證鐵路運(yùn)輸效率提升的前提下，實(shí)現(xiàn)其節(jié)能型目標(biāo)。