地鐵車輛輪對踏面異常磨耗原因及解決措施分析

摘?要：地鐵車輛輪對踏面的異常磨損問題始終都是我國地鐵車輛運行部門無法徹底攻克的難點。輪對踏面異常磨損的形狀主要分為凹形狀、W形狀或是梯形磨損等多種形狀磨損，主要與輪對在軌道上行駛過程中踏面與軌道之間產生的摩擦力和制動過程中閘瓦和輪對踏面所造成的作用力有關。文章根據我國某線路運行車輛造成的車輛輪對踏面造成的異常磨耗進行的調查研究，并寫出個人對發生異常磨損的主要原因，提出了相對應的解決措施。

關鍵詞：地鐵車輛;輪對踏面;異常磨耗

一、 引言隨著我國地鐵線路以及地鐵車輛不斷普及，地鐵車輛輪對踏面所造成的異常磨損問題也逐漸變得異常嚴重。輪對踏面的異常磨損嚴重時會對地鐵車輛的安全運行造成極其嚴重的安全隱患，也會在一定程度上降低車輛的使用時間，加大了維護部門的工作壓力。鑒于某線路運行車輛輪對踏面的異常磨損現狀展開研究，對輪對踏面異常磨損的因素進行一一檢查。

二、 輪對踏面異常磨耗現狀

某線路運行車輛規格是B2型不銹鋼車輛，運用日立式牽引系統以及克諾爾EP2002制動系統，編組型號為3M3T，基本制動運用的踏面制動模式，車輪選擇的是整體碾鋼材料，LM型踏面模式，閘瓦選擇的是合成閘瓦。在車輛運行相應時間后，閘瓦的接觸區域內以及車輪外側的表面會形成較為光滑的條帶性磨耗;待車輛運行里程達到40萬km后，會出現如圖1一樣的梯形磨損。根據調查表明，將地鐵車輛輪對踏面外側磨損程度深度設為X，最大值為3.95mm，最小值為2.22mm，平均磨損深度3.57mm，將磨損寬度設為Y，最大值為37.55mm，最小值23.23mm。全部車輛車輪對兩側的磨損深度幾乎相同，拖車的磨損深度則要高于動車。

三、 調查過程及處理方案

B2型不銹鋼車輛車輪對踏面形成的梯形磨損，主要原因是因為閘瓦以及輪對的摩擦所形成的作用力所形成的，首先需要排除是否是基本制動單元TBU的原因和是否是因為閘瓦材料硬度的原因。

（一）對閘瓦物理參數進行檢查

根據ATO運行期間車輛管理登記數據可知，在全程的運行期間，基本上每一次運行達到最大速度并開始進行制訂時，空氣制訂系統都會在一定時間內保持施加壓力，該現狀持續到電制動系統達到要求制動力的總和要求。并且運行車輛在運行速度達到40～50km/h時，對閘瓦的所形成的摩擦力進行收集測量，規定標準數值范圍在0.4±0.05之間。

（1）閘瓦的硬度平衡，在規定范圍內，并且該種類閘瓦和相同材料的車輪對在此外項目上做過測試，并沒有出現異常磨損的問題。

（2）閘瓦的摩擦指標是否可以符合標準，外表適合存在超載現象。

（二）對空氣制動使用情況展開分析

利用車輛管理系統的相關記錄，對空氣制訂的使用狀況展開調查，發現空氣制動運行次數比較頻繁，記錄在運行ATO時空氣制動的應用如下。

根據數據可得（每200ms記錄一次數據），在制動開始時，動車和拖車的空氣制動均在工作，當電制動達到最大值時，空氣制動開始停止工作，整個運行時間為3～4秒，220公里時為拖車突破圓柱的最大壓力，112.5公里時為動車組突破圓柱的最大壓力。從車輛故障等級來看，電氣裂損能力也可以滿足當前總體的裂損功率要求，最終的氣隙完全退出。

四、 解決對策

根據上述問題的分析結果可知：電氣故障的響應特性和電氣-空氣協調方案是多次補充空氣故障的根本原因。因為車輛編組和跟蹤系統的限制，不能使用電氣突破值發生改變。只有完善電氣故障響應特性，完善電-空協調調度和頂層控制方式，才能解決這一問題。解決方法如下。

（一）優化電制動響應特性

在影響極限前，增加牽引下降速度和電制動電流上升的速度，加快逆變器門的開閉時間，以降低對電制動的反應時間，進而達到降低空氣制動的時間和壓力。

（二）優化電-空配合方案

1. 電制動有效信號

優化方案設計時的邏輯思維，進行“電制動有效”信息的設置和復位，預防最初制動期間動車或拖車同時進行補充空氣制動。

2. 電制動等效信號

加強最初制動期間“電制動等效”信息的虛擬值，并根據命令現狀進行修改虛擬值持續時間，在電制動設計最初通過該命令降低空氣制動的補充。

（三）優化控車方式

根據控車過程中的電制動和空氣制動的特點，在信號控制中減少了牽引指令，增加了成本時間，消除了輸電中斷指令的無效切換。

五、 結語

綜上所述，鑒于地鐵車輛輪對踏面的異常磨損問題，不僅要考慮基本制動單元的性能、閘瓦材料和車輪處理硬度，還要考慮車輛控制方式、電制動能力和特性對空氣制動力應用的影響。

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作者簡介：陳正陽，蘇州市軌道交通集團有限公司運營一分公司。