動車組同軸輪徑差超限防控研究

李永柳，唐 策

（中國鐵路南寧局集團有限公司 南寧車輛段，1.工程師，2.助理工程師，廣西 南寧 530001）

0 引言

根據(jù)《鐵路動車組運用維修規(guī)則》（鐵總〔2017〕238 號）要求，CRH2A、CRH380A 統(tǒng)型動車組運用過程中，同一軸車輪輪徑差相差不得大于1mm，超出則算為同軸輪徑差故障，需進行鏇修及時將故障消除。因此同軸輪徑差故障增多，一方面增多動車組車輪鏇修任務(wù)量，增加現(xiàn)場作業(yè)負擔(dān)；另一方面動車組輪對額外鏇修（除正常E 包鏇修外）增多，導(dǎo)致輪徑提前到限，間接增加輪對更換費用成本，經(jīng)測算單條輪對因故障鏇修，輪徑值每消除1mm 約等于損失2000元。自2020年以來，中國鐵路南寧局集團有限公司南寧車輛段配屬的CRH2A 統(tǒng)型動車組通過車輪故障在線診斷系統(tǒng)（以下統(tǒng)稱LY 系統(tǒng)）時，報出255 條同軸輪徑差過限報警，嚴重影響了庫內(nèi)生產(chǎn)組織，給行車安全及節(jié)支降耗方面都帶來了嚴峻的考驗。因此，對同軸輪徑差成因分析是當前的一個重要研究課題。

1 調(diào)查分析

1.1 同軸輪徑差調(diào)查

動車組同軸輪徑差超限成因復(fù)雜，需對運維輪徑數(shù)據(jù)進行分析。為了獲取較全面的運用數(shù)據(jù)，通過采取調(diào)閱查詢LY 系統(tǒng)的方式，對CRH2A、CRH380A 統(tǒng)型動車組輪對輪徑差報警數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，見圖1。

圖1 LY系統(tǒng)報警調(diào)閱查詢

1.1.1 車型調(diào)查 對配屬的135組CRH2A、CRH380A統(tǒng)型動車組進行對比調(diào)查。從車型分布上看，存在輪徑差車型均為CRH2A統(tǒng)型動車組，且從復(fù)核證實輪徑差超限的53 組（255 條）動車組輪徑上看，沒有CRH380A 統(tǒng)型。在選取抽查分析的CRH380A 統(tǒng)型動車組輪徑數(shù)據(jù)中，也均未發(fā)現(xiàn)同軸輪徑差過限問題。

1.1.2 車組配屬調(diào)查 抽查南寧、桂林動車所配屬車型，從動車組配屬分布看，輪徑差超限的53 組CRH2A 統(tǒng)型動車組中，24 組配屬南寧動車所，占比為45.3%；25 組配屬桂林動車所，占比為47.2%；其余4 組為兩個動車所間調(diào)動使用車組，占比7.5%。可見同軸輪徑差問題在兩個動車所均存在。

1.1.3 輪對位數(shù)及輪徑值調(diào)查 對255 條已證實存在同軸輪徑差問題的輪對位數(shù)進行分析，從輪對位數(shù)及輪徑分布看，統(tǒng)計結(jié)果顯示，頭車輪徑超限稍多，中間車廂輪徑超限相對偏少的分布規(guī)律。從輪徑超限位側(cè)分布看，一位側(cè)偏小輪徑數(shù)量有113處，二位側(cè)輪徑偏小數(shù)量有142 處，整體比例為1：1.26，且二位側(cè)磨耗情況相較一位側(cè)稍嚴重，但總體接近平均分布（見表1）。對運用動車組設(shè)備檢測到輪徑差報警的車輪直徑進行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示，發(fā)生輪對輪徑差主要集中在Φ810mm-Φ830mm 輪徑范圍（見表2）。

表1 輪徑差位數(shù)分布

表2 輪徑差在不同輪徑區(qū)間發(fā)生概率

1.1.4 修型后走行里程調(diào)查 對動車組輪對修型維保數(shù)據(jù)進行分析，統(tǒng)計分析53組輪徑差報警動車組其最近輪對修型后至首次發(fā)現(xiàn)同軸輪徑差報警時車組走行里程（見表3）。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，大部分輪徑差報警問題出現(xiàn)在修型后走行15萬千米之后，存在少部分輪對的輪徑差在修型后走行10 萬千米后逐漸顯現(xiàn)。

表3 走行里程分布

2 成因分析

2.1 動車組運用徑路分析

因同軸輪徑差涉及車型均為CRH2A車統(tǒng)型，且持續(xù)發(fā)生時間有一定連續(xù)性，涵蓋了柳南客專、衡柳線、南線廣和南昆等主要鐵路線路。通過查詢周邊鐵路局集團公司動車組輪對運用磨耗情況，均未發(fā)現(xiàn)集中性輪徑差超限問題。為進一步驗證動車組與運用徑路關(guān)系，2021 年4 月起至6 月底，開展為期兩個月運用輪對數(shù)據(jù)跟蹤。使用兩組CRH2A 統(tǒng)型動車組開行指定交路，驗證不同線條影響情況。同時結(jié)合后續(xù)一個輪對修型周期內(nèi)，每6 萬千米開展一次輪徑跟蹤測量（見圖2、圖3），在跟蹤驗證期間不實施踏面清掃裝置動作方式改造。參與驗證的兩組CRH2A 統(tǒng)型動車組通過輪對自動檢測系統(tǒng)時均未報出同軸輪徑差過限報警，可判斷同軸輪徑差問題與運用徑路無關(guān)。

圖3 2279車組每6萬千米輪徑變化情況

2.2 設(shè)備檢測穩(wěn)定性分析

針對2020 年11 月至2021 年11 月發(fā)生的272 件同軸輪徑差超限問題進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)LY系統(tǒng)能提前報警的有131件，準確率為48.16%。LY 未能提前報警的有141 件，漏報率為51.8%。同時組織272人次進行人工測量與LY 測量數(shù)據(jù)及機床測量數(shù)據(jù)三個方面進行對比。采用機床測量數(shù)據(jù)作為基準數(shù)據(jù)，誤差以0.5mm 為臨界值，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)LY 測量與機床測量誤差不大，誤差率僅在2.68%；人工測量與機床和LY測量數(shù)據(jù)存在較大誤差，表明人工測量引起的誤差占絕大多數(shù)，反映出設(shè)備穩(wěn)定性能較好，對同軸輪徑差影響較小。

2.3 動車組踏面清掃裝置動作方式分析

為改善動車組輪對踏面潔凈度，提升輪軌間有效接觸面，動車組每臺轉(zhuǎn)向架設(shè)置四套踏面清掃裝置（見圖4）。其動作模式分直動式模式和間歇式模式。動作原理為，在動作指令發(fā)出后，直動試模式即踏面清掃裝置持續(xù)動作，研磨子與輪對踏面貼緊；間歇式模式即動作時間為20s，緩解時間10s，然后再動作20s，緩解10s，依次循環(huán)，每30s 為一次循環(huán)周期。對53 組已發(fā)生的同軸輪徑差故障動車組進行分析，其踏面清掃裝置動作方式均為直動式模式，選取了15 組CRH2A 統(tǒng)型動車組進行踏面清掃裝置動作方式改造，改為間歇式模式，后續(xù)跟蹤期間均未發(fā)現(xiàn)報出輪徑差報警問題；CRH380A 統(tǒng)型動車組踏面清掃裝置動作方式均為間歇式，也未發(fā)生過同軸輪徑差問題?？梢婇g歇式研磨子動作方式對同軸輪徑差問題有較大的緩解作用。

圖4 踏面清掃裝置示意圖

2.4 研磨子裝車運用分析

研磨子作為與輪對踏面直接接觸部件，其產(chǎn)品質(zhì)量是影響輪徑偏差關(guān)鍵因素之一。針對輪徑差問題集中在CRH2A 統(tǒng)型動車組實際，對255 條確認為同軸輪徑差過限輪對的研磨子進行分析，查找相關(guān)規(guī)律。通過分析，發(fā)現(xiàn)動車組踏面清掃裝置動作方式與輪對踏面磨耗情況關(guān)聯(lián)性較大，在動作模式選定下，采用了不同批次出廠研磨子進行裝車跟蹤驗證，統(tǒng)計輪徑值偏小位側(cè)的研磨子批次號分布如表4所示（以英文字母代表批次號）。

表4 輪徑偏小側(cè)研磨子批次表

根據(jù)分布規(guī)律，發(fā)生輪對輪徑值偏小一側(cè)的研磨子主要集中A-F 批次中，研磨子均為2020 年9 月開始裝車運用，且與發(fā)生輪徑差問題時間段基本重合。同時將該批次號研磨子與其它未發(fā)生過輪徑差故障的批次研磨子作為對照組送專業(yè)機構(gòu)進行硬度測試，測試結(jié)果見表5。通過檢測對比，發(fā)現(xiàn)存在問題的研磨子批次硬度值普遍偏小，較對照組小11.2%（問題批次：對照組=1:1.112）。由此推斷，批次研磨子質(zhì)量存在硬度值普遍偏小，是造成動車組同軸輪徑差主因。

表5 不同批次研磨子硬度測試結(jié)果

3 防控措施

3.1 更換問題批次研磨子

針對批次產(chǎn)品硬度值普遍偏小問題，組織開展集中更換，同時結(jié)合運用檢修，定期將研磨子送檢硬度測試，確保裝車產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 強化數(shù)據(jù)分析與運用

結(jié)合動車組檢修運用過程中，實施專人統(tǒng)計分析，持續(xù)做好動車組輪對數(shù)據(jù)跟蹤，每月收集匯總異常輪對數(shù)據(jù)，進行歸納總結(jié)，及時掌握傾向性問題，并制定管控及防范措施。

3.3 持續(xù)推進設(shè)備動作方式優(yōu)化

結(jié)合動車組運用修及高級修，持續(xù)開展CRH2A統(tǒng)型動車組研磨子動作方式優(yōu)化改造，提高研磨子使用周期的同時，進一步提升輪軌接觸面品質(zhì)。

4 結(jié)束語

輪對是動車組關(guān)鍵部件，其發(fā)生任何故障，對動車組安全運行構(gòu)成嚴重威脅。針對動車組在實際運維中存在多種不可控因素造成輪徑差問題，通過上述分析研究，找到了問題的根源，采取停用批次硬度值普遍偏小研磨子裝車使用后，2021 年9 月動車組運用以來，再未出現(xiàn)動車組發(fā)生集中性輪徑超限報警問題，消除了輪徑差超限對行車產(chǎn)生的安全隱患。