電動客車輪緣潤滑裝置的選擇應用與成效分析

摘要 車輪維護是軌道交通車輛維護的重要環節。鑒于此，文章闡述了DKZ33型電動客車輪出現異常磨耗后通過數據分析和實驗驗證選裝適合的潤滑裝置，以緩解車輛輪緣的磨耗，有效降低電動客車維護成本，提高維修部門的操作質量。該輪緣潤滑裝置適用于DKZ33型電動客車車輪的維護。

關鍵詞 軌道交通；潤滑裝置；輪緣磨耗

中圖分類號 U279 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）05-0060-03

0 引言

隨著近年來我國城市軌道交通車輛技術的迅猛發展，城市軌道交通規模越來越大。車輪維護為城市軌道車輛維修的重要環節。由于城市軌道交通運輸本身所要求的時效性、準確性和穩定性的特殊性，對車輛運行維護有了全新要求。在開展軌道車輛維護工作的實際過程中，設備維護方式仍有待完善。新時期的維護應從實際出發，梳理設備技術參數，以找出更加可行性的維護方案。該文從潤滑裝置選裝、數據分析和應用效果等方面進行闡述，以確保軌道交通運營安全和穩定發展為目的，提出解決該問題的思路與方法，更有效地保證車輛的安全運行，以期為其他軌道車輛門系統的維修提供有益參考。

1 車輛基本情況

車輛采用符合《地鐵設計規范》（GB50157—2003）規定的B型車，列車采用6輛編組的方式[2]。每輛車含有兩組轉向架，均可用于安裝潤滑裝置。由于車輛運行環境復雜，造成輪緣常出現異常磨耗，加大了輪對的維護需求，會出現需要輪對恢復性鏇修或更換輪對的車輛積壓情況，甚至不能滿足正線運營的需求。輪緣異常磨耗現象較為常見，車輛維護不及時對運營線路影響極大，因此需加裝輪緣潤滑裝置，有效降低車輛輪緣異常磨耗。現有的輪緣潤滑形式較多，針對常用的干式輪緣潤滑和濕式輪緣潤滑裝置進行研究，并作出合理選擇，從而有效地緩解車輛輪緣的異常磨耗。

2 輪緣潤滑裝置的分類

目前常使用的輪緣潤滑裝置主要為干式輪緣潤滑裝置和濕式輪緣潤滑裝置。干式是利用潤滑塊與車輪輪緣接觸形成潤滑薄膜達到潤滑作用，濕式是利用潤滑油通過液壓泵和液壓管供給到輪緣，以潤滑輪緣。

2.1 干式輪緣潤滑裝置

干式輪緣潤滑裝置由固體潤滑塊、潤滑裝置以及連接機構組成。干式輪緣潤滑裝置栓接于轉向架，潤滑塊填充在潤滑裝置內，使用恒力彈簧對潤滑塊施加均勻的壓力，充分與車輛輪緣接觸。

日常運行過程中，伴隨著車輪轉動，潤滑塊與車輪的輪緣接觸形成一層潤滑薄膜。運行時車輪輪緣與線路鋼軌接觸，薄膜會轉移到鋼軌上，久之鋼軌也會形成潤滑層，起到潤滑其他車輪輪緣的作用。隨著車輪轉動，薄膜會減少，但潤滑塊處于持續潤滑接觸車輪的輪緣的狀態，故潤滑作用會持續。

干式潤滑裝置主體材料為不銹鋼材質，恒力彈簧采用優質彈簧，使用壽命可保證在4萬次以上。日常使用過程中基本不需要進行維護。

固體潤滑塊主要成分為樹脂、潤滑劑、偶聯機團、親金屬機團、活性劑等，不添加金屬及石墨等成分，不會對正線軌旁設備產生爬電，也不會對接地系統和雜散迷流系統造成損壞。固體潤滑塊材料成分很少含有對人體有害的物質，潤滑后的殘留會在一年內得到降解。

因為固體潤滑塊的潤滑特性，不需要安裝所有轉向架去潤滑輪對，根據不同運行工況和不同車輪情況，一般只需要覆蓋 25%～50%就可以達到潤滑效果。

2.2 濕式輪緣潤滑裝置

濕式輪緣潤滑裝置含有電控箱、傳感器以及安裝在轉向架的油箱、油泵、油氣分配器和噴嘴，軟管連接電控箱和油箱。噴油的控制方式分為時間控制和彎道控制，控制系統以時間為基礎，在彎道上通過車輛轉彎時的離心力觸發彎道傳感器增加額外的彎道潤滑，在彎道處時間控制會停止。

濕式輪緣潤滑裝置是采用單線式輪緣潤滑，潤滑油伴隨著壓縮空氣通過管路輸送，潤滑劑會精細地噴射到車輛輪對的輪緣上。即壓縮空氣驅動的油泵將潤滑劑傳送到油氣混合塊，借助于流動的紊流狀的壓縮空氣，潤滑劑和壓縮空氣形成油氣混合物通過管路被輸送。到達噴嘴后，通過噴嘴的加速作用噴射到輪緣上，潤滑劑會精細地覆蓋于輪對的輪緣面上。

潤滑系統所使用的潤滑油早期一般挑選礦物基的稀油，附著輪緣的能力比較差，在高離心力作用下附著效率較低。后期為了能夠增加附著力起到更好的潤滑效果，在潤滑油脂里添加適量的石墨、金屬粉等潤滑劑。濕式輪緣潤滑系統一般安裝在兩個頭車的第一個軸上，采用半數列車安裝的方式。

3 輪緣潤滑裝置的特性與選擇

3.1 潤滑效果

按十萬公里輪緣磨耗量進行統計[1]，根據測量數據，統計輪緣的平均耗率。安裝液體潤滑形式的輪緣磨耗率約0.1 mm/105 km，固體潤滑的約0.09 mm/105 km。

3.2 對車輛及線路的污染

濕式輪緣潤滑系統的潤滑介質是液態潤滑油，其對金屬的附著力有限，在車輛運行過程中潤滑油無法有效地附著在輪緣上，在高離心力作用下會飛濺到轉向架及車下設備上，造成污染，嚴重的會影響車下設備功能。濕式輪緣潤滑系統采用的潤滑油為了增加附著力，普遍添加了部分的石墨或銅、鋁粉等固體顆粒，潤滑油會殘留在軌道道床及車輛轉向架上，長時間后會造成橡膠部件的腐蝕，并對地鐵雜散迷流系統造成破壞。

干式輪緣潤滑系統由于是點對點形式的接觸，實時潤滑，潤滑介質與金屬附著力強，對轉向架及車下設備造成的污染較低。同時，固干式輪緣潤滑系統一般不含石墨及金屬成分，而是采用二硫化鉬作為潤滑介質，很少會對橡膠部件及地鐵雜散迷流系統造成破壞。

3.3 對信號系統軌旁設備的污染

濕式輪緣潤滑系統的潤滑介質是半流態潤滑油，在車輛運行及潤滑系統噴灑時會產生潤滑油的飛濺，對信號的軌旁設備造成污染。污染記軸設備的波導管后，會造成信號系統顯示非正常紅光帶，需要大量人員進行清洗。現今地鐵車輛的車地通信越來越多，車輛同地面PIS、故障無線傳輸等系統都采用波導管作為傳輸手段，濕式輪緣潤滑系統對這些設備的使用將會帶來隱患。

干式輪緣潤滑系統采用點對點的固定潤滑方式，潤滑脂在固定界面內轉移，不產生飛濺現象，不會對信號軌旁設備及車地通信設備造成污染。

3.4 裝置構成及故障率

濕式輪緣潤滑裝置的結構一般分為控制系統、增壓系統、管路、油泵、噴嘴等，裝置部件較多、結構復雜，故障率較高。由于系統傳送潤滑劑的動力為壓縮空氣，會出現油氣混合不均勻和潤滑油出油不順暢的情況。特別是噴嘴容易造成噴灑潤滑劑的角度出現偏差，使潤滑油附著在車輪踏面，影響車輛車輪的正常行駛，出現打滑情況造成車輪踏面擦傷。

干式輪緣潤滑裝置結構簡單，穩定可靠，故障率低，不會破壞踏面黏著。

3.5 潤滑設備維護量

干式潤滑結構簡單在日常使用過程中需要對潤滑設備狀態進行日常查看，定期添加潤滑塊即可。

濕式潤滑結構復雜、采用混合控制模式，在使用過程中需經常維護檢查，根據以往經驗，要重點針對以下幾點進行日常的維護：

（1）空氣管路和潤滑油管路，因管路直徑較細避免管路破裂或堵塞。

（2）噴油時間和噴油嘴的傾角角度的日常檢查調整，日常的檢查避免因車輛運行過程中產生的磨耗及輪對維修后產生的差異會造成潤滑系統的噴油量產生較大差異，容易造成車輛輪緣的異常磨耗或者噴油過多造成軌旁、通號等設備的污染。

（3）需要定期檢查設備的油位，并添加潤滑油。

3.6 潤滑裝置運營維護費用分析

濕式潤滑形式日常使用費用每輛列車每年約9 000元，干式潤滑形式每列車每年約11 000元。從日常潤滑設備的使用費用分析，濕式輪緣潤滑的使用費用相對較低。但是考慮濕式輪緣潤滑設備長時間使用產生的污染，后期維護過程中對道床及列車車下殘存油脂的清理費用會增加。

3.7 潤滑裝置選擇

干式輪緣系統和濕式輪緣潤滑系統的特性表現分析：

（1）干式與濕式潤滑的性能情況差異不大。

（2）干式的較濕式的潤滑介質與金屬附著力強，不含石墨及金屬等成分，對車輛橡膠部件、線路和通號設備造成的污染低。

（3）干式較濕式的潤滑結構簡單，故障率低，不會因為故障造成車輛的車輪打滑或擦傷情況的發生。

（4）干式較濕式發熱潤滑系統維護量少，在為車輛輪緣起到潤滑作用的情況下較少地給車輛維護人員增加工作量。

（5）干式與濕式潤滑的日常使用費用相近，但是濕式潤滑帶來的設備或環境污染更大，從而增加后期的維護費用。

綜上所述優先于選擇干式輪緣潤滑系統應用于車輛。

4 輪緣潤滑系統的應用與成效

4.1 潤滑裝置應用

應用對象為DKZ33型電動客車，自2022年7月14日開始安裝固體輪緣潤滑裝置，截至2022年10月14日，列車平均運行39 000 km，對運行期間輪緣磨耗及潤滑塊磨耗進行統計分析。

4.2 輪緣磨耗統計分析

為驗證選擇干式輪緣潤滑裝置的正確性和有效性，通過跟蹤統計試驗數據進行計算驗證，運用運行期間輪緣磨耗及潤滑塊磨耗的全部數據進行統計分析，具體情況如下：

4.2.1 輪緣厚度磨耗

通過運行期間安裝潤滑裝置的輪緣磨耗數據（見表1）進行統計計算W=L/S×10 000得出，輪緣100 000 km的磨耗值W=0.26 mm。W——十萬公里輪緣磨耗量（mm）[1]；L——有效行駛里程內輪緣磨耗量（mm）；S——有效行駛里程（km）。通過運行期間未安裝輪緣潤滑裝置的長輪緣磨耗數據進行統計計算得出，輪緣100 000 km的磨耗W=0.76 mm。由此可見，車輛安裝潤滑裝置前，輪緣厚度每100 000 km的平均磨耗值是安裝后的2.92倍。

4.2.2 潤滑塊磨耗情況

通過運行期間全部潤滑塊磨耗數據進行統計計算W=L/S×10 000得出，輪緣100 000 km磨耗值W=0.26 mm。W——100 000 km輪緣磨耗量（mm）[1]；H——有效行駛里程內輪緣磨耗量（mm）；S——有效行駛里程（km）。潤滑塊100 000 km磨耗值W=543 mm。

4.3 應用結果

干式潤滑裝置采用固體薄膜技術的界面潤滑原理工作，抗壓性強，熱穩定性好，附著力穩定，長效性突出，減磨效果明顯，而且不只是保護安裝潤滑器的車輪，經現場使用和計算證明：干式潤滑裝置安全可靠、低耗高效、不污染車輛和線路。干式潤滑是鐵路輪和軌潤滑材料的發展方向，更適合于環保要求高的地鐵領域。一是潤滑裝置延長車輪的使用壽命，減緩輪緣磨耗，延長輪對的鏇輪周期。二是連續充分地潤滑，降低能耗，降低低速脫軌的可能性，提高車輛實用性。三是潤滑裝置延長鋼軌使用壽命。四是潤滑裝置安全環保，不向軌面擴散，不具可燃性，不影響牽引和制動，能保證站場和列車清潔。五是潤滑裝置低成本，容易維護，高可靠性。

5 結語

軌道交通維護是地鐵車輛維修的核心內容。該文以干式和濕式潤滑裝置的性能為切入點，詳細介紹了通過合理選擇潤滑裝置，并通過實際使用和計算驗證了潤滑裝置的有效性。軌道交通車輛維護涉及面較廣，除DKZ33型電動客車輪緣磨耗外，還有大量問題需要進一步研究解決，如車輛輪緣偏磨等。希望該研究能為后續開展車輛維護的討論研究提供參考，使軌道交通車輛維護更為合理，為軌道交通的發展作出貢獻。

參考文獻

[1]城市軌道交通技術規范： GB 50490—2009[S]. 北京：中國建筑工業出版社， 2009.

[2]地鐵設計規范： GB 50157—2003[S]. 北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部， 2003.