電客車輪對(duì)損耗數(shù)據(jù)庫建立與研究

過林舟

摘 要：通過對(duì)輪徑損耗分析和采集，建立輪對(duì)踏面直徑每萬公里走行磨耗量和輪對(duì)踏面直徑每萬公里鏇輪切削量。用數(shù)據(jù)分析出每車損耗變法規(guī)律。再提出和實(shí)施從電客車輪對(duì)鏇修管理上和技術(shù)上的創(chuàng)新改善措施后。通過數(shù)據(jù)的變化曲線，推測(cè)出輪對(duì)壽命的目標(biāo)值。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫;輪對(duì)磨耗;輪對(duì)壽命;鏇輪;電客車

1 輪對(duì)磨耗現(xiàn)狀分析

由于福州地鐵一號(hào)線電客車從運(yùn)營到2017年的2年中鏇修過于頻繁，多數(shù)車輛已經(jīng)過3次以上鏇修，電客車輪對(duì)徑向損耗嚴(yán)重?，F(xiàn)通過建立輪對(duì)損耗數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行分析研究，對(duì)提高電客車輪對(duì)鏇修技術(shù)和管理的規(guī)范給出參考意見，來延長電客車輪對(duì)的使用壽命，減少輪對(duì)更換頻率，減少檢修人員工時(shí)成本。

1.1 電客車輪對(duì)走行磨損方面的問題

福州地鐵一號(hào)線共有28列地鐵車輛，運(yùn)行至2017年時(shí)，車輛平均走行公里數(shù)為10萬公里，輪對(duì)走行磨耗量最小2.5mm，走行磨耗量最大4.5mm，平均3.5mm。電客車到場(chǎng)驗(yàn)收輪對(duì)直徑為843.5mm，按輪對(duì)可使用最小極限輪徑值為770mm，可推算車輛輪對(duì)不鏇修的情況下使用壽命約為210萬公里。

1.2 電客車輪對(duì)鏇修切削方面的問題

一號(hào)線28列地鐵車輛經(jīng)過2年的檢修維護(hù)，均已進(jìn)行了首次完整鏇修，個(gè)別車輛進(jìn)行了兩到三次完整鏇修。鏇修后時(shí)拖車輪徑平均值約為834.5mm，動(dòng)車輪徑平均值約為837.5mm，總平均輪徑值約為836mm;按輪對(duì)可使用最小極限輪徑值為770mm，可推算車輛輪對(duì)使用壽命約為98萬公里，拖車和動(dòng)車輪對(duì)均不能夠維持到第二次架修（大修）。

2 輪對(duì)數(shù)據(jù)庫建立情況

2.1 輪對(duì)數(shù)據(jù)庫建立

為解決電客車磨耗過快的問題，通過電客車鏇修作業(yè)的開展，福州地鐵一號(hào)線28輛車陸續(xù)進(jìn)行維護(hù)性鏇修，鏇修過程中實(shí)測(cè)輪對(duì)直徑與徑跳動(dòng)，鏇修完成后的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出記錄，編制新舊輪對(duì)直徑數(shù)據(jù)表格，并結(jié)合鏇修日電客車運(yùn)行公里數(shù)計(jì)算出單位公里數(shù)的鏇修損耗。日后每鏇修一輛電客車就將鏇修數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)表內(nèi)。擴(kuò)充數(shù)據(jù)便于分析電客車輪軌磨耗現(xiàn)狀。

2.2 現(xiàn)狀

福州地鐵一號(hào)線運(yùn)營至今才4年時(shí)間，一號(hào)線28輛電客車完成鏇修的次數(shù)太少，所以數(shù)據(jù)量偏低。數(shù)據(jù)庫分析研究的結(jié)果雖有一定的參考價(jià)值，但和實(shí)際情況相比會(huì)有一定的偏離。今后持續(xù)補(bǔ)充電客車磨耗歷史數(shù)據(jù)，擴(kuò)充數(shù)據(jù)樣本，分階段觀察樣本曲線，實(shí)際情況和預(yù)期進(jìn)行比較。

3 鏇修技術(shù)提升與創(chuàng)新

3.1 科學(xué)安排鏇輪作業(yè)時(shí)機(jī)

以0101車為例，如圖1所示第一次鏇修時(shí)只針對(duì)1、6車跳動(dòng)量大的輪對(duì)進(jìn)行鏇修，2至5車跳動(dòng)量均不超過0.4mm并未進(jìn)行全部鏇修，所以1、6車鏇修量比2至5車大;在第二次鏇修時(shí)2至5車跳動(dòng)超標(biāo)較多鏇修量比1、6車大，由于第一次1、6車鏇修恢復(fù)情況很好所以到第二次鏇修時(shí)均無鏇修量;第三次鏇修時(shí)，0101車已運(yùn)行了一年，公里數(shù)為16萬公里，其中4車鏇修量相比較上一次鏇修量小很多趨近于零，1、2、3、5、6車鏇修量就相對(duì)于大很多。可得出輪對(duì)直徑跳動(dòng)量鏇修時(shí)恢復(fù)的越好，則在4到5萬公里內(nèi)跳動(dòng)變化的越小，變化程度可延長值10萬公里以上。

研究發(fā)現(xiàn)并掌握了輪徑跳動(dòng)量磨耗變化的規(guī)律：在列車運(yùn)行4到5萬公里時(shí)，輪對(duì)輪徑跳動(dòng)量磨耗變化一般小于0.4mm，當(dāng)輪對(duì)輪徑跳動(dòng)量磨耗變化超過0.4mm后，磨耗變化情況將急劇惡化并在1萬公里內(nèi)達(dá)到約0.8mm。因此，當(dāng)跳動(dòng)量大于或等于0.4mm時(shí)立即安排鏇輪，采取了最佳的鏇輪時(shí)機(jī)從而最大限度減少了每次鏇輪的切削量且避免了輪對(duì)的加劇磨耗。

3.2 修訂鏇修標(biāo)準(zhǔn)

運(yùn)營初期電客車鏇修工藝標(biāo)準(zhǔn)，借鑒的是其它地鐵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為同一軸車輪直徑差≥1mm，同一個(gè)轉(zhuǎn)向架車輪直徑差≥2mm，同一節(jié)車車輪直徑差≥3.5mm，跳動(dòng)量≥0.2mm時(shí)，進(jìn)行鏇修。鏇修結(jié)束后所有參數(shù)均要小于上述標(biāo)準(zhǔn)。

通過數(shù)據(jù)庫分析后為解決鏇修過于頻繁，鏇修量過大問題，根據(jù)福州地鐵自身車輛運(yùn)行特性，將鏇修標(biāo)準(zhǔn)修改為：同一軸車輪直徑差≥1.5mm，同一個(gè)轉(zhuǎn)向架車輪直徑差≥3mm，同一節(jié)車車輪直徑差≥5mm，跳動(dòng)量≥0.4mm時(shí)，進(jìn)行鏇修。

3.3 鏇輪采用無級(jí)鏇方式

鏇輪方式一般可分為兩種：無級(jí)鏇和等級(jí)鏇。

無級(jí)鏇指在保證輪對(duì)輪緣高度和輪廓曲線的前提下，輪緣厚度在23mm～32mm范圍可連續(xù)取值的輪對(duì)鏇修方式。

等級(jí)鏇指嚴(yán)格按照LM-32、LM-30、LM-28、LM-26輪廓尺寸進(jìn)行鏇修，輪緣厚度只能按規(guī)定值取值的輪對(duì)鏇修方式。

無級(jí)鏇方式與等級(jí)鏇相比減少了輪對(duì)踏面直徑切削消耗，可保證最小切削量。以實(shí)際輪緣厚度30mm的輪對(duì)鏇修為例：采用等級(jí)鏇方式將輪對(duì)輪緣厚度恢復(fù)到LM-32標(biāo)準(zhǔn)尺寸32mm，按理論計(jì)算需要對(duì)輪對(duì)踏面直徑切削2mm。福州地鐵采用無級(jí)鏇方式只需恢復(fù)輪徑跳動(dòng)量在0.1mm以內(nèi)，不需恢復(fù)輪緣厚度到32mm，減少了對(duì)踏面直徑的額外切削。

3.4 合理制定切削工藝，保證鏇修質(zhì)量

3.4.1 制定合理的切削參數(shù)

鏇輪前通過分析輪對(duì)的磨耗狀態(tài)，制定了合理的切削速度、吃刀量、進(jìn)給速度。鏇輪過程要求輪徑徑向進(jìn)刀量累計(jì)不能大于不落輪鏇床第一次測(cè)量的跳動(dòng)量;最后一刀精車速度設(shè)定值為95%，軸向進(jìn)給量小于等于80%，徑向進(jìn)給量小于0.2-0.3毫米，在滿足車輛的鏇修輪徑差和跳動(dòng)量控制要求的基礎(chǔ)上避免了對(duì)踏面直徑的大量切削，并保證了鏇修合格率。

3.4.2 勤測(cè)量、少加工

鏇輪時(shí)要求鏇輪人員先整車測(cè)量加工尺寸，確保實(shí)際值與理論值相符，從中對(duì)待鏇輪對(duì)里取最小輪徑軸優(yōu)先進(jìn)行鏇修。大徑跳鏇修量取值最小值試切，加工結(jié)束后觀察輪對(duì)數(shù)據(jù)是否合格，不合格再深加工修正。每車鏇修結(jié)束后鏇床操作人員自檢一次，對(duì)輪對(duì)各參數(shù)進(jìn)行對(duì)照，如有不符合項(xiàng)及時(shí)進(jìn)行修正，從而減少切削量并保證輪對(duì)鏇修質(zhì)量100%合格。

4 結(jié)果對(duì)比分析

輪徑損耗一般可分為走行磨耗和鏇輪切削兩部分。針對(duì)上述存在的問題，對(duì)已經(jīng)制定出的優(yōu)化方案實(shí)行后，分別進(jìn)行分析，是否減少電客車損耗量。

4.1 具體分析內(nèi)容

4.1.1 電客車輪對(duì)走行磨損情況對(duì)比

影響走行磨耗因素主要有車型、輪軌材質(zhì)、制動(dòng)方式、線路狀態(tài)、軸重及運(yùn)行速度等。某城市地鐵8號(hào)線與福州地鐵一號(hào)線的基本情況及輪對(duì)踏面直徑平均走行磨耗對(duì)比如下表：

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)福州地鐵從車型、軸重到萬公里走行磨損與其他地鐵行業(yè)數(shù)據(jù)差異極大，故其他地鐵行業(yè)鏇修標(biāo)準(zhǔn)并不適用福州地鐵的電客車。

4.1.2 電客車輪對(duì)鏇修磨損情況對(duì)比

福州地鐵一號(hào)線車輛輪對(duì)踏面直徑每萬公里鏇輪切削量技術(shù)提升前后對(duì)比如下：

由此可見，福州地鐵一號(hào)線輪對(duì)踏面直徑每萬公里鏇輪切削量在技術(shù)革新后，約為后者的61.8%。

4.2 結(jié)論

從以上數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，在福州地鐵一號(hào)線輪對(duì)踏面直徑平均走行磨耗量，在通過一系列技術(shù)管理提升和技術(shù)創(chuàng)新后，輪對(duì)踏面直徑每萬公里鏇輪切削量僅為之前的61.8%，使輪對(duì)使用壽命延長了一倍左右，可維持至第二次架修（大修）。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 節(jié)約成本情況

減少了更換輪對(duì)的次數(shù)，節(jié)約了更換輪餅的平均人工工時(shí)成本。在節(jié)約更換輪餅的平均人工工時(shí)成本的基礎(chǔ)上，輪對(duì)成本大大減少。

輪餅平均采購價(jià)格為0.9萬元/個(gè)，輪餅重量約300公斤，物資部報(bào)廢處理單價(jià)約為2000元/噸，則考慮輪餅殘值的情況下，輪餅實(shí)際成本為0.84萬元/個(gè)。一號(hào)線地鐵車輛共28列輪餅數(shù)量1344個(gè)，在一個(gè)架修周期內(nèi)，不考慮已節(jié)約的更換輪餅的平均人工工時(shí)成本，可節(jié)約輪對(duì)成為：1128.96萬元。

6 結(jié)論

通過數(shù)據(jù)庫的建立和研究可以對(duì)電客車的輪對(duì)磨耗控制起到指導(dǎo)性作用，有效的提高輪對(duì)使用壽命;對(duì)輪對(duì)鏇修作業(yè)技術(shù)管理的創(chuàng)新有了數(shù)據(jù)上的支撐，可以為今后鏇輪參數(shù)設(shè)置提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾全軍，嚴(yán)雋耄.地鐵車輛車輪壽命分析 車輛工程[M].中國鐵道出版社，1999.

[2]王生華.上海地鐵4號(hào)線車輪輪緣異常磨耗原因分析及解決措施[J].鐵道車輛，2017（06）.

[3]鄔春暉.北京地鐵1號(hào)線車輪異常磨耗分析及其解決措施[J].鐵道車輛，2017（01）.

[4]王生華.上海地鐵4號(hào)線車輪輪緣異常磨耗原因分析及解決措施[J].鐵道車輛，2017（06）.