昆明地铁轮对故障镟修和计划镟修标准的研究分析

昆明地铁轮对故障镟修和计划镟修标准的研究分析摘要：地铁电客列车在平凡启停运行中，轮对容易出现异常磨损，在运营过程中需要及时对轮对进行镟修维护，费用是列车检修的重要组成部分，频繁镟修会直接增加运营成本。关键词：轮对踏面、故障镟修、计划镟修第一章引言1.1轮对简介昆明地铁6号线列车由6节车组成，2节拖车和4节动车，单节车均由2个转向架支撑，每个转向架上安装2根车轴，每个车轴上安装2个车轮。轮对承受所有的静态、动态载荷和导向等。1.2轮对维护技术标准小修规程中对检修有明确规定，轮对踏面不允许有裂纹，踏面擦伤深度≤0.7mm；磨平长度≤30mm；凹槽长度≤30mm；剥离宽度≤10mm且长度≤20mm；车轮踏面辗边≤6mm。单个轮径差≤5mm，内侧距1351-1355mm。检修作业中，当经向跳动、轮缘、轮径等技术超过检修技术标准，或者出现擦伤、剥离、裂纹、碾边等尺寸超标缺陷时，需对轮对进行故障镟修。第二章轮对尺寸超限分析轮对技术标准尺寸是衡量车轮磨损程度的重要指标，随着地铁车辆运行公里数的不断增长，轮对的尺寸超标和状态变化会直接影响电客列车安全性和乘客舒适性。同时还会对轨道和车辆走形部件造成不利影响，缩短轨道和车辆走行部的使用寿命。因此为了提高乘客舒适性，降低车辆设备和轨道设施的维护成本，及早发现轮对尺寸和状态的异常变化，并及时对其进行镟修是尤为重要的。本章就轮对尺寸和故障超限的原因进行分析，对其可能造成的影响进行分析，为后续的轮对镟修策略提供依据。2.1轮缘厚分析轮缘为车辆在轨道上提供导向，列车过弯道或道岔时，轮缘与轨道会产生很大的冲击力，轮缘厚度磨损超限会使轮缘变小容易断裂，导致行车事故。经统计轮缘厚度超限导致故障镟修的比例占所有故障镟修的71%。列车在运行一定里程数后，轮缘厚度因磨耗而变薄，从而引起轮缘厚度和QR值同时变小,根据轮轨关系的静态力学习Nadal理论，，根据踏面形状和载重，在运行中垂向和触角均无法改变，轮缘润滑装置触发后可减小摩擦系数，保护轮缘减少磨损。2.2径向跳动超限径向跳动是直接影响列车平稳运行的标准。自开通以来轮对基本为径向跳动超标，少有轴向窜动超限的情况，故在此只对径向跳动进行分析。径向跳动越大，车轮与钢轨之间形成的冲击越大，车辆振动越激烈，轮对使用寿命周期也越短，严重影响列车的平稳运行，易造成转向架异响、钢簧断裂等故障，故障镟修时切屑的直径也会增加，提高了运营成本。统计径向跳动占所有故障镟修的16%。2.3轮径差超限当左右轮径超差时，车轮将向轮径小的一侧偏移，受力不均，造成踏面、轮缘偏磨的恶性循环，轮径差越大，不平稳性就越严重，造成恶性循环。因此踏面、轮缘均磨耗较快，使左右轮径差进一步加大，从而使偏磨现象更为突出，轮对偏磨加快，直至轮缘、踏面磨耗到限。同轮同架同节车轮径差≤2mm、4mm、8mm，轮径超差的进行镟轮处理。统计占所有故障镟修的8%。2.4踏面损伤列车运行过程中，踏面承受着钢轨的冲击力和纵向、横向蠕滑力，在这些力的作用下，踏面表层金属会发生一定的塑性变形，造成踏面损伤。轮对的踏面损伤包括：擦伤、磨损、剥离、碾边、裂纹等。而这些损伤会造成运行过程中轮对出现周期性跳动，不仅对钢轨和车辆形成损伤，还会形成噪声，更严重影响了车辆运行的平稳性。统计踏面损伤占所有故障镟修的5%。第三章轮对镟修方案3.1计划镟修和故障镟修标准结合公司镟轮设备与正线供车需求实际情况，列车轮对镟修以计划修为主，故障修为辅进行镟修，维持良好的轮轨关系与车辆走行部状态，保证正线供车数。根据维修手册规定计划镟修公里数须≤20万公里：结合生产计划和轮对踏面磨耗情况制定15-20万公里之间进行计划镟修。结合正线运营状态制定计划镟修标准，镟床测量轮缘厚度Sd≥32.3mm、Sd≤27mm镟修，镟修后标准29-32.2mm；计划镟修标准镟床测量轮缘高度Sh≥31mm，镟修后标准26.5-27.5mm；计划镟修标镟床测量径向跳动径向跳动≥0.15mm镟修，镟修后标准径向跳动≤0.1mm；镟修后同轮同架同节车轮径差≤1mm、2mm、4mm。轮对踏面有轮对动态系统每日在线检查，每三个月的测量检查，半年镟床测量检查等诸多手段。测量工具和复测手段也多种，现使用的有机械、数显、红外线测量仪器等测量工具。便携式测量工具超出技术标准后调至镟轮库测量。故障镟修标准根据实际运营状态和大量数据对比（手持测量和镟床测量），制定故障镟修标准，镟床测量轮缘厚度Sd≥32.6mm、Sd≤27mm镟修，镟修后厚度29-32.2mm，镟床测量轮缘高度Sh≥31mm镟修，镟修后26.5-27.5mm，镟床测量径向跳动径向跳动≥0.45mm镟修，镟修后径向跳动≤0.1mm；镟修后同轮同架同节车轮径差≤1mm、2mm、4mm。3.2计划镟修使用性总结实践证明，大多数设备的故障率是时间的函数，其典型故障曲线称为浴盆曲线。轮对也是一样，早期由于轮轨关系尚未磨合，运行3-4万公里故障率高达85%；批量镟修后第二阶段轮对和钢轨状态都相对稳定，1-15万公里故障低于5%；第三阶段运行15-20万公里磨耗加速达到45%，该阶段由于磨损、疲劳、老化等而导致大面积故障。以上规律，对轮对15-20万公里进行计划镟修，可以避免大面积失效而导致生产任务压力大运营无法正常开展的风险。另因踏面磨耗的轮径减少对轮对寿命影响较小，严重影响轮对寿命的主要因素是恢复轮缘厚度而镟轮所带来的踏面直径减少。每次镟修轮对时，每恢复1mm轮缘厚度，踏面直径的减少量约为4mm，这是理论计算的最大值，因此在轮对尺寸尚未超标，计划性地对轮对进行镟修，科学管理，统筹安排，可以合理地减少踏面直径的牺牲量。综上，计划镟修就显得尤为重要了。所以昆明地铁采取计划镟修为主，故障镟修为辅的镟轮方案，借鉴其他地铁公司经验，结合昆明地铁的自身特点，每6个月对轮对进行一次测量，15-20万公里进行一次计划镟修。3.3故障修与计划修结合的优越性针对昆明地铁轮对镟修方案的长期实践和分析计划修为主，故障修为辅的镟修方案具有如下优越性：若只进行故障镟修，异常故障会同时大面积爆发，每条线路只有一台镟床，每镟修一列车需72h左右，因此会给镟修工作生产计划带来较大压力；计划修与故障修相结合，在把同列车的各项参数值控制在合理的技术要求范围内的同时，避免了故障同时爆发。计划镟修量较小，统计计划镟修平均镟修量直径损约0.9mm,故障镟修平均镟修量直径损失约1.6mm，计划镟修可有效延长轮对的使用寿命，有效节省运营成本；在车轮磨耗正常的情况下，尽可能地让车轮故障爆发前进行镟轮，减少镟轮次数，长期跟踪，科学管理，统筹安排，避免列车因异常而频繁下线等问题。第四章总结与展望本论文所进行的研究分析在实际开展中虽然取得了一定成果，但还存在许多不足之处，需要继续改进和提高，进一步需要研究的方向如下：镟轮的部分数据来自人工测量和轮对检测系统，以上两种测量均为点测量，无法完全保证磨耗数据的精确性，因此需寻找便携式面测量工具，全面了解踏面磨耗情况，应用于将来的轮对镟修策略中；昆明地铁现有轮对镟修模式仅为故障修与计划修结合，因钢轨和轮对匹配情况随时间变化而变化，计划镟修的镟修周期须根据匹配情况进一步优化；进一步分析因论经变小，踏面模型是否需要选型为31mm或30mm型面进行镟修