溫州市域動車組初期運營車輪磨耗規律研究

摘要 文章介紹了溫州S1線市域動車組的基本參數和線路條件，并選取溫州S1線S0103列市域動車組在載客運營4個多月后的6個月（約10萬公里）的車輪踏面及輪緣數據進行研究。首先，將S0103列初期運營期間鏇修前后的車輪對受電弓檢測棚數據與鏇床測量準確數據進行了對比，得出了車輪對受電弓檢測棚數據的測量誤差；然后，在此基礎上統計了S0103列的車輪踏面及輪緣磨耗隨里程的變化曲線，并進行了線性擬合。研究表明，踏面區的最大磨耗速率約0.144 mm/萬公里，輪緣區的最大磨耗速率約0.152 mm/萬公里；開始運營時輪緣區偏磨明顯，但后續差距趨于穩定；同軸左側踏面、輪緣區的磨耗速率普遍小于右側；踏面、輪緣區的磨耗速率在0.08～0.1 mm/萬公里區間的占比最大，在0.1～0.12 mm/萬公里區間的占比次之。

關鍵詞 市域動車組；踏面；輪緣；磨耗規律

中圖分類號 U266 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）03-0013-03

0 引言

車輪磨耗（車輪踏面及輪緣磨耗）由輪軌蠕滑作用引起，與列車速度、曲線半徑、線路不平順等級、輪軌匹配關系、輪軌蠕滑系數等動力學參數密切相關。該文通過對車輛車輪踏面及輪緣磨耗規律的研究，確定合理的車輛、線路設計參數，采取必要的降低磨耗措施，以提高列車的運行品質并延長列車的鏇修周期。近年來，國內學者通過實測[1-5]或理論模型分析[4，6]，對列車的車輪磨耗規律進行了研究。

孔瑞晨[3]等以某城市軌道交通為例，通過抽樣分析其車輪輪緣磨耗數據及車輛鏇修數據，得到了車輪輪緣磨耗的普遍規律及與車輪鏇修的關系，綜合各種影響因素提出了緩解車輛輪緣磨耗的措施；徐凱[4]等以運行于武廣客專上的CRH380A和CRH380B型動車組為研究對象，在線路數據統計的基礎上，基于SIMPACK建立的高速動車組模型和編制的輪軌磨耗程序，對兩類動車組車輛在一個鏇修周期內的車輪磨耗特性及其對車輛運行性能的影響進行了分析；部分學者通過建立車輛動力學計算模型和車輪磨耗預測模型，研究了曲線上列車運行速度對車輪磨耗的影響；還有學者結合車輛-軌道耦合動力學理論和概率方法，建立了考慮車輪踏面磨耗-軌道隨機不平順耦合作用的車輛-軌道隨機分析模型，并用一類概率密度演化方程解決了模型的概率密度傳遞問題，較好地分析了車輛-軌道系統在不同車輪型面磨損及線路隨機不平順聯合作用下的動力響應分析及可靠度計算問題。

1 市域動車組車輪磨耗研究意義

隨著市域鐵路列車在我國的發展，其車輪磨耗規律應引起足夠的重視。市域鐵路列車速度通常為120～160 km/h，

高于地鐵列車（80～100 km/h），為適應3～5 km的站間距需頻繁地快起快停，因此車輪磨耗不同于地鐵列車和高速動車組。如表1給出了不同車型的情況對比，溫州市域車S1線中R500 m以下的曲線占比低于北京地鐵線路，高于北京新機場線，但運行速度卻高于北京地鐵線路，低于北京新機場線。該文將針對我國首個市域鐵路列車——溫州S1線市域動車組，進行初期運營車輪踏面及輪緣磨耗規律的研究。

2 踏面、輪緣磨耗數據測量方式

該文踏面、輪緣數據主要來源于溫州S1線桐嶺車輛段輪對受電弓檢測棚（以下簡稱檢測棚）。

（1）列車號：S0103列。

（2）列車載客運營時間：2019年1月23日。

（3）初期運營分析時間段：2019年6月7日—12月12日（S0103列）。

（4）鏇修情況：S0103列于2019年12月2日—12月6日進行了鏇輪作業。

3 踏面磨耗規律

踏面磨耗為輪緣高度與名義輪緣高度27 mm的差值，因此通過檢測棚的輪緣高度數據可以得到踏面的磨耗規律。S010301車車輪踏面磨耗隨運營里程的變化見圖1所示（圖中最大里程處踏面磨耗量驟降是因為車輪鏇修之故，下同）。由圖1可知，檢測棚的檢測踏面磨耗隨運營里程波動上升，印證了上節論述的檢測棚數據與鏇床的準確數據存在的偏差。同時，對所有測試數據進行了線性擬合處理，根據擬合方程得到的萬公里等效磨耗量見表2所示。

根據表2可知，S0103列車輪踏面的最大等效磨耗速率為0.144 mm/萬公里，最小為0.068 mm/萬公里；同軸左側的踏面磨耗普遍小于右側。

4 輪緣磨耗規律

4.1 輪緣厚度變化規律

該文研究上述等效輪緣厚度的變化規律。S010301車車輪輪緣磨耗隨運營里程的變化見圖2所示，從圖2可知，檢測棚的檢測輪緣磨耗隨運營里程波動上升，印證了上節論述的檢測棚數據與鏇床的準確數據存在的偏差。同時，對所有測試數據進行了線性擬合處理，根據擬合方程得到的萬公里等效磨耗量見表3所示。

根據表3可知，S0103列車輪輪緣的最大等效磨耗速率為0.152 mm/萬公里，最小為0.071 mm/萬公里；同軸左側的輪緣磨耗普遍小于右側。

5 踏面、輪緣磨耗分布規律

5.1 同軸兩側的車輪磨耗規律

由圖2可知，左側（2、4、6、8）同軸輪緣磨耗量（絕對值）均大于右側（1、3、5、7），說明開始運營時輪緣偏磨較多，后續差距則趨于穩定。

由表2～3可知，同軸左側的輪緣、踏面磨耗普遍小于右側。

5.2 磨耗速率的分布區間占比

將S0103列01車1位～04車8位車輪位置分別定義為1～32位，根據表2～3分別得到踏面、輪緣萬公里磨耗的分布圖如圖3～4所示，并分別將圖3～4的磨耗分成0.06～0.08 mm/萬公里、0.08～0.1 mm/萬公里、0.1～0.12 mm/萬公里、0.12～0.14 mm/萬公里、0.14～0.16 mm/萬公里，計算各部分的占比，見表4所示。

由表4可知，踏面、輪緣的等效磨耗量在0.08～0.1 mm/萬公里區間的占比最大，而在0.1～0.12 mm/萬公里區間的占比次之，即為車輪的普遍磨耗數值區間。

6 結束語

該文首先通過對檢測棚測量的踏面及輪緣數據與鏇床測量數據的對比，確定了檢測棚的誤差范圍。然后對載荷運營4個多月后6個月期間的其中一列車進行了詳細的規律研究，得出了踏面及輪緣磨耗的初步規律：踏面區最大磨耗速率約0.144 mm/萬公里，輪緣區的最大磨耗速率約0.152 mm/萬公里。

開始運營時輪緣區偏磨明顯，但后續差距趨于穩定。同軸左側踏面、輪緣區的磨耗速率普遍小于右側。

踏面、輪緣區的磨耗速率在0.08～0.1 mm/萬公里區間的占比最大，在0.1～0.12 mm/萬公里區間的占比次之，是車輪踏面和輪緣的普遍磨耗數值區間。

參考文獻

[1]溫邦，陶功權，溫澤峰，等.地鐵車輛輪緣潤滑對車輪磨耗的影響[J].機車電傳動， 2017（6）：101-105.

[2]李濤，劉志遠，趙卓，等.城市軌道交通車輛車輪輪緣嚴重磨耗分析[J].城市軌道交通研究， 2018（11）：74-77.

[3]孔瑞晨，陳卓，姜朝勇.城軌車輛車輪維修與輪緣磨耗速率的關系[J].鐵路技術創新， 2019（2）：87-91.

[4]徐凱，李芾，安琪，等.高速動車組車輪踏面磨耗特征分析[J].西南交通大學學報， 2021（1）：92-100.

[5]范軍，王鵬，劉孟奇，等.標準動車組車輪磨耗特征研究[J].噪聲與振動控制， 2019（6）：112-116+158.

[6]王雪萍，張軍，馬賀.高速列車車輪踏面磨耗預測方法的研究[J].摩擦學學報， 2018（4）：462-467.

收稿日期：2024-08-02

作者簡介：邵鳴和（1990—），男，碩士研究生，工程師，研究方向：軌道交通車輛技術管理。