深圳市地铁集团有限公司运营总部
摘要：随着我国地铁的不断建设发展，车辆在使用过程中会时常遇到一些问题或故障，需要技术人员的及时维护。车轮作为地铁车辆的重要组成部分，异常磨耗对车辆本身的寿命有影响之外，对运营安全存在重大安全隐患。因此，研究车轮异常磨耗的原因，采取相应对策进行处理，具有重要意义。
关键词：地铁车辆；车轮磨耗；原因；对策
前言
地铁具有运载量大、快速、舒适等优点，被广大市民选择乘坐。地铁一般速度低于80 km/h速度的制动方式主要采用路面制动，由于地铁区间站间距短，制动比较频繁，单纯空气制动是无法满足制动热负荷要求。所以一般地铁车辆都采用空气制动+电制动的方式，正常工况下先使用电制动,然后空气制动进行补偿。合成闸瓦的散热性较差,因此制动过程产生的热负荷90%以上被车轮吸收;同时由于车轮承担支撑车辆的重量,运行导向,传递牵引力、制动力等交叉工作,从而使得车轮承受过多的热负荷,当车轮承受的热负荷超过自身承受极限时,车轮踏面出现剥离、热裂纹、异常磨耗等热损伤。另外部分司机的误操作（频繁使用快速制动），让车轮踏面产生大量热应力，导致异常磨耗的产生。这些异常磨耗如不及时修复，严重影响地铁车辆运营安全。
1.异常磨损的现象
在地铁车轮踏面异常磨损研究中,我们首先需要了解的是异常磨损都有哪些主要表现。在实际工作实践中,将踏面异常磨损问题表现归纳为以下几类。
1.1踏面沟槽状磨耗异常磨损:在我国的地铁车轮踏面异常磨损中,踏面沟槽状磨耗的出现是最常见的磨损形式在实际的研究中我们发现,这一磨损主要是因为以下问题综合情况造成的: 对于制动频繁、热负荷较大的城轨车辆,若电空制动力的分配比例、空气制动的切入点设置不合理,很容易导致此种磨耗,且基本全部出现在拖车车轮。其根源在于过高的热负荷使闸瓦温升过高,导致闸瓦的材质、物理性能发生变化,引起合成闸瓦摩擦材料局部摩擦热膨胀,温度越高,这种磨耗在车轮踏面的外侧越容易发展;再加上闸瓦在横向分力下发生横向摩擦,反作用于车轮踏面,使得踏面出现此磨耗形成沟槽状磨的出现，异常磨耗的先期表现为踏面热裂纹、剥离等缺陷。
图2 车轮凹形磨耗
1.3热龟裂情况的产生:热龟裂的出现对于车轮安全性也会造成一定影响。造成车轮热龟裂的主要主要原因包括了以下两点:一是在由于闸瓦与车轮接触不良造成的。在车辆运行过程中,如果车轮与闸瓦间存在局部接触不良的情况,就容易在踏面部位造成因温度过高形成的热斑点,继而造成 热龟裂 问题 的出现;二是车辆在运行中频繁出现高负荷制动、冷却的动作,也会在车轮踏面部位造成热疲劳性龟裂的出现。
2.形成异常磨损的主要原因
在地铁车轮踏面异常磨损的实践研究中我们发现 ,造成这一问题的主要原因是因为车轮合成闸瓦问题而引起的。在实际研究中我们主要研究合成闸瓦造成异常磨损的主要原因,以及出现的主要问题。
2.1合成闸瓦技术指标造成的问题:在对车轮踏面异常磨损原因的研究中,我们发现合成闸瓦存在热点较高的技术问题。这是因为其存在以下问题造成的。首先是因为闸瓦具有散热性较差的特点,继而造成车辆制动过程中所产生的绝大部分热量被车轮吸收。其次是因为地铁车轮在运载 过程中承担着车辆整体重量,同时兼具了车辆的运行导向以及传递车辆牵引力、制动力等多项运载内容,进而造成车轮运行中出现承受过度问题,造成车轮过热问题。这些因闸瓦技术原因造成的车轮过热问题,都会造成异常磨损现象出现。
2.2车辆驾驶人员操作不当造成的问题:在地铁运行过程中,驾驶人员的错误操作也是造成异常磨损的重要原因。这主要是因为车轮运行中,驾驶人员频繁使用快速制动方式,进行制动操作,进而使车辆制动中产生了超过正常数据值的热量。这种在车轮踏面产生的高热现象,是造成异常磨耗产生极为重要的原因。
2.3地铁制动力分配造成的问题:在地铁的运行制动模式中，部分设计中采用了等豁着利用原则进行地铁制动力分配,这种分配模式在实际的应用中存在容易造成异常磨损的问题。特别是在地铁钢轨表面质量差的情况之下,就会造成车辆 空气制动频繁的出现,这 时就容 易给地铁拖车车轮踏面及闸瓦形成异常磨损的情况。这种情况一般集中在拖车,对于动车没有影响。
3.车轮踏面异常磨损问题应对措施探析
为了确保地铁行车的安全质量,提高车辆运行的寿命,技术人员结合车轮脚踏面异常磨损的实际问题原因进了综合技术研究。发现利用以下技术措施可以很好地应对异常磨损问题。
3.1在地铁得整体设日工作中,充分考虑制动系统对车轮磨损等关联部件的影响,在设日中充分实现车辆设比交全保证的整体性。
3.2在车辆的制造与安装中确保制动系统最优化配置。这些配置理念主要集 中在合理的分配车轮、闸瓦等部件的的配置中,如根据地铁车辆轮轨豁着的实际情况与主要技术数据,减少闸瓦、车轮承受的热负荷,改善二者的工作环境，实现磨损的合理化。
3.3利用技术设计与安装手段,在车辆制动系统中合理设置空气制动介人点、电信号传输时间、空走时间三者之间技术数据。利用这种技术手段合理的避免高速阶段空气制动过早介人情况的出现造成异常磨损情况。同时实际运行中减少车辆低速行驶中,空气制动力的切人点造成的异常磨损。
3.4在地铁设计中,改善闸瓦摩擦材料的热负荷数据,提高闸瓦的散热性保证车轮温度稳定。同时改善闸瓦与车轮之间的匹配性,防止因接触不良造成的车轮脚踏面异常磨损。
3.5在确保安全运营的前提下，制定临时车轮运用及镟轮标准。考虑到运行安全，在车轮异常磨耗原因未最终确定之前，凡车轮尺寸参数超出以下任意一项指标均需安排镟轮：踏面沟槽最大深度为5mm、轮缘根部的台阶深度3mm、轮缘高35mm（轮缘尺极限）、轮缘厚33mm。为延长车轮镟轮后的使用寿命，使用28模板对超标车轮进行经济镟轮。
4.结束语
在地铁技术实践中,对地铁车辆安全与寿命研究发挥着重要作用。在实际研究中,通过对地铁车辆车轮踏面的异常磨损的分析研究,提出应对措施,为地铁车轮技术的发展提供理论支持。
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论文作者:庄涛
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/23
标签：车轮论文; 闸瓦论文; 磨损论文; 磨耗论文; 地铁论文; 异常论文; 车辆论文; 《防护工程》2017年第16期论文;