廣州地鐵一號線輪的應(yīng)對措施
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摘要：介紹了廣州地鐵一號線列車輪對磨耗情況，通過分析一號線軌道曲線情況及轉(zhuǎn)向架特征，并結(jié)合輪緣磨耗規(guī)律，分析了S1002與CHN60鋼軌匹配性能
關(guān)鍵詞：輪緣磨耗；曲線通過能力；輪軌匹配；應(yīng)對措施
0引言
廣州地鐵一號線列車輪對踏面型號為UICS1002，輪對內(nèi)側(cè)距為1353mm。一號線列車輪對鏇修的主要原因為輪緣磨耗率大導(dǎo)致輪緣偏小，根據(jù)實際鏇修經(jīng)驗，補(bǔ)償1mm輪緣厚度，需鏇修4~5mm輪徑，一條新輪對輪徑840mm，可以鏇修3~4次即到限，輪對使用壽命通常為2~3年，使用壽命短，這樣一來使得鏇輪、換輪作業(yè)頻繁，大大增加檢修分部生產(chǎn)及供車壓力。為了調(diào)查并解決該問題，研究一號線列車輪對磨耗情況和線路特征，從力學(xué)及動力學(xué)角度分析磨耗原因及應(yīng)對措施。
1列車輪對運(yùn)用現(xiàn)狀
廣州地鐵一號線A1型車輪對運(yùn)用情況自2009年起開始變的惡劣，主要表現(xiàn)為輪緣的磨耗，且長期存在偏磨的情況，可以看出A1車輪緣磨耗率大于A2、A3車輪緣磨耗率，如圖2所示，且上行右側(cè)輪緣磨耗率也明顯大于上行左側(cè)輪緣磨耗率。
2磨耗原因分析
2.1線路情況
統(tǒng)計一號線上行（上下行規(guī)律相同）小曲線轉(zhuǎn)向里程。所有小于600m的小曲線線路中，逆時針偏轉(zhuǎn)線路里程是順時針偏轉(zhuǎn)線路里程的78.1%，而小于等于400m的小曲線半徑中，逆時針偏轉(zhuǎn)線路里程是順時針偏轉(zhuǎn)線路里程的139.8%，300m和320m的小曲線半徑中，逆時針偏轉(zhuǎn)線路里程是順時針偏轉(zhuǎn)線路里程的191.8%，這表明，小于等于400mm特別是300m和320m的小曲線里程數(shù)決定著一號線輪緣偏磨規(guī)律，列車通過400m以內(nèi)小曲線能力不足。上行線300m和320m逆時針偏轉(zhuǎn)小曲線段總共1471m，分布于芳黃、烈東、體體、體廣四個區(qū)間，要從軌道方面降低輪緣磨耗，需首先從這四個區(qū)間的小曲線段入手，建議加強(qiáng)軌旁輪緣潤滑或考慮加寬軌距等。
2.2異常磨耗分析
輪對磨耗數(shù)據(jù)顯示，廣州地鐵一號線上行右側(cè)輪緣磨耗速率普遍大于左側(cè)。根據(jù)列車運(yùn)行性能，轉(zhuǎn)向架在列車運(yùn)行前進(jìn)方向的導(dǎo)向輪的輪緣磨耗率要大于同一轉(zhuǎn)向架的非導(dǎo)向輪的輪緣磨耗率，所以可以看出是列車在運(yùn)行方向轉(zhuǎn)向架導(dǎo)向輪的輪緣磨耗率較大。根據(jù)向心力產(chǎn)生機(jī)理，上行右側(cè)輪緣磨耗速度較快是由于列車通過逆時針偏轉(zhuǎn)的曲線偏多、小曲線通過能力不足導(dǎo)致，由于向心力作用，通過小半徑曲線時，踏面錐度自導(dǎo)向能力不足，使輪緣與鋼軌發(fā)生了嚴(yán)重的貼靠導(dǎo)致輪緣快速磨耗[1]。
3輪對踏面換型分析
3.1S1002與LM型踏面對比分析
廣州地鐵一號線輪緣磨耗速度快與線路曲線段較多、曲線半徑小有關(guān)系，要減小輪緣磨耗，需提高車輛曲線通過能力。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，我國大部分地鐵車輛輪對、正線運(yùn)行客、貨車輪對采用LM型磨耗踏面[4]，因此對比分析了S1002踏面與LM踏面的曲線通過能力。LM磨耗型踏面和S1002踏面與我國60kg/m鋼軌匹配時存在明顯差異。S1002踏面的等效錐度比LM磨耗型踏面的要小，當(dāng)輪對橫移量為6mm時，LM型踏面的等效錐度就達(dá)到了0.25，而S1002踏面的等效錐度還不到0.2，只是當(dāng)輪對橫移量8.5mm以后開始輪緣接觸，等效錐度才急劇增大，等效錐度過小影響列車曲線通過能力。不同踏面對列車橫向平穩(wěn)性影響較大，LM踏面的橫向平穩(wěn)性相對S1002踏面差，但是在80km/h速度范圍內(nèi)，都小于2.75，能達(dá)到GB5599-85規(guī)定的良好水平。車輪踏面形狀對車輛的曲線通過性能影響很大。在同一曲線半徑下，采用S1002踏面的車輛曲線通過時，其最大輪軌橫向力、脫軌系數(shù)及輪軌磨耗指數(shù)都比采用LM磨耗型踏面時大，也即其曲線通過性能相對較差[2]。對于S1002踏面，其運(yùn)行穩(wěn)定性比較好，但其曲線通過性能相對較差，而LM磨耗型踏面則正好相反。鑒于一號線輪緣磨耗問題突出，有必要優(yōu)先考慮列車曲線通過性能。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)UICS1002磨耗型踏面匹配的輪對內(nèi)側(cè)距為1360mm，廣州地鐵一號線輪對內(nèi)側(cè)距是1353mm，根據(jù)S1002踏面幾何形狀可知，廣州地鐵一號線踏面等效錐度偏小，曲線通過能力較差，這也是一號線輪緣磨耗速度較快的另一個原因。除了更換LM型踏面增加曲線通過能力外，由于一號線曲線段多、曲線半徑小，要降低輪緣磨耗，需加強(qiáng)輪緣潤滑，一號線總共35列車，按照30%比例配置輪緣潤滑裝置，需配置10.5臺（取整為11臺），目前只配置9臺，需再增加兩臺，并加強(qiáng)現(xiàn)有輪緣潤滑裝置的維護(hù)，確保其正常工作。
3.2踏面換型效果
為驗證LM型踏面可增加曲線通過能力、降低輪緣磨耗，在2015年8月分別挑選了一列A1和A2、A3車進(jìn)行實驗，將原有S1002踏面鏇修為LM磨耗型踏面，統(tǒng)計2列車的輪對磨耗情況，發(fā)現(xiàn)輪對磨耗有所改善，磨耗率有所下降。
4結(jié)論及措施
從以上分析可得，一號線輪對偏磨的主要原因一號線曲線段多、曲線半徑小，通過小半徑曲線時，踏面錐度自導(dǎo)向能力不足，使輪緣與鋼軌發(fā)生了嚴(yán)重的貼靠導(dǎo)致輪緣快速磨耗；曲線通過能力對比表明，LM型踏面曲線通過能力優(yōu)于S1002踏面，且通過實驗列車輪對磨耗情況來看，LM型踏面磨耗率小于S1002踏面[3]。鑒于一號線輪緣磨耗速度較快，建議將輪對踏面更換為LM型，內(nèi)側(cè)距維持1353m，增加車載輪緣潤滑裝置，并加強(qiáng)小曲線段鋼軌的涂油作業(yè)，考慮定期對轉(zhuǎn)向架換邊作業(yè)。
參考文獻(xiàn)：
［1］張劍.地鐵車輛輪軌型面匹配分析［J］.大連交通大學(xué)學(xué)報，2012（5）：1-6.
［2］周睿.地鐵車輛輪軌匹配關(guān)系研究［J］.鐵道車輛，2010（9）：1-3.
［3］宋慧玲.地鐵車輛輪軌型面匹配關(guān)系研究［D］.大連：大連交通大學(xué)，2012.
［4］孫君玉.地鐵車輛輪軌系統(tǒng)減磨的研究［J］.城市公共事業(yè)，2001，15（1）：11-13.
作者:張三多 李劍華 單位:廣州地鐵集團(tuán)有限公司
