客车轮对对车辆运行品质的影响分析

刘永林，胡 洋

（1 武汉铁路局 车辆处，湖北武汉430071；2 武昌客车车辆段 技术科，湖北武汉430071）

2010年9～11月，武汉铁路局担当的汉口至青岛1113／4次旅客列车先后有9辆客车振动异常，车体地板垂向高频振动并伴有嗡嗡的振动噪声，严重影响旅客正常休息。上述车辆均为某公司2009年11月新造25G型DC600V硬卧客车，209P型转向架，2010年1月份正式投入运用，走行公里不足40万km。为确保车辆运行安全，消除车辆异常振动，满足旅客需要，对振动异常的车辆进行了调查，对故障现象、产生原因进行了分析，采取了有效措施，振动异常的车辆得到了有效处理。

1 车辆振动异常基本概况

2010年9月武汉铁路局担当的汉口至青岛1113／4次旅客列车运行速度大于75km／h高速运行时，组中YW25G679054振动异常，车辆振动噪声较大，车辆一位端转向架上方的车体地板出现明显的垂向高频振动，并伴有嗡嗡的高频振动噪声，严重影响了旅客正常休息，车辆二位端也存在轻微的高频振动，但无明显的不舒适感。随后又相继出现8辆硬卧车振动异常，旅客反映强烈。

2 振动异常的车辆处理及运行试验

2.1 第1次处理及运行试验

2010年10月27日对振动严重的车辆YW25G679054进行检查、分析、处理。外观检查发现：该车1、4位上、下旁承压死，1位转向架下心盘支撑面局部磨耗严重，1、2、4、5位弹性定位套橡胶开裂；1位转向架两条轮对踏面轻微剥离，车轮踏面形成凹形磨耗，凹形沟槽深度达5mm；2位转向架轮对踏面良好；全车油压减振器、钢弹簧、摇枕吊、弹簧托梁等状态良好。将该车开胶的定位套更新，调整旁承间隙，更换1位转向架下心盘，将1、2位转向架轮对互换。

将处理后的车辆恢复编组，联系车辆制造厂家一起进行添乘检查、振动测试，发现该车运行速度大于70 km／h出现高频振动，运行速度在98～106km／h，车辆2位端高频振动达到最大振动峰值，噪声也达到最大，运行速度在110～120km／h匀速运行时，车辆高频振动和振动噪声最严重；整个运行试验中，车辆1位端高频振动仍然存在，但振动幅值及振动噪声明显降低，旅客基本可以接受。

通过故障车1、2位转向架轮对互换后运行试验结果表明，在没有互换轮对前，车辆的1位端车体高频振动明显，2位端车体高频振动轻微；轮对互换后，车辆的1位端车体高频振动轻微，2位端车体高频振动明显，车辆振动异常故障由1位端转移到2位端。

2.2 第2次处理及运行试验

2010年11月19日将故障车辆YW25G679054的4条轮对全部更换，再次恢复编组运行，异常振动和高频噪声现象基本消除，车辆运行品质良好。车辆返回入库后，检查各部技术状态良好。其余8辆振动异常的车辆更换轮对后，运行至段修均没有再发生振动异常和振动噪声大的故障。由此可知，该批车振动异常和振动噪声大的主要原因是轮对故障引起。

2.3 振动异常的车辆轮对分解检查情况

经对YW25G679054的1、2位轮对分解检查、检测，发现轮对存在以下主要问题：（1）车轮踏面径向跳动值较大，经测量踏面径向跳动值为0.8～1mm；（2）轮对动不平衡值较大，轮对旋修前，大部分轮对动不平衡值为92.7～112.9g·m；（3）轮对踏面形状发生变化，车轮踏面形成凹形磨耗，凹形沟槽深度达5mm；（4）车轮踏面有轻微剥离。该车的3、4位轮对技术状态良好。

3 车辆异常振动原因分析

3.1 车辆异常振动影响因素

车辆属于多刚体运动系统，车辆振动来自车辆本身以及轮轨作用而产生。针对209P型转向架的结构特点，影响车辆异常振动的主要因素有轮轨相互作用产生的高频冲击；一、二系钢弹簧的刚度；垂向油压减振器性能；轴箱导柱定位性能；各部位组装尺寸控制。

3.2 轮对踏面径向跳动对车辆异常振动的影响

经对9辆振动异常的车辆车轮踏面跳动值检测，每辆车至少有1条轮对车轮踏面跳动值为0.7～1mm、动不平衡值为70～131.4g·m，有11条轮对动不平衡值超过75g·m。车轮因材质偏软以及异常磨耗等情况下，车轮踏面圆周方向将发生不均匀磨耗，影响车轮踏面径向跳动值，在车轮踏面径向跳动值达到一定值时，相当于车辆重心在垂直方向上下运行往复振动，振幅或振动频率达到一定值时，将发生振动异常，影响车辆运行品质。同时过大的径向跳动值是造成轮对动平衡超差的主要原因，而轮对动不平衡值是高速车辆运行平稳性的一个重要指标，UIC 813—2003规定了车轮踏面的径向跳动和轮对动态不平衡数值，见表1。

表1 车轮踏面径向跳动和轮对动态不平衡值（UIC813－2003）

3.3 轮对动不平衡值对车辆运行品质的影响

轮对动不平衡值超标是由于轮对质量分布不均匀，在轮对高速转动下将产生一个离心力，此离心力将造成轮对踏面在运行中局部磨耗加剧，踏面的局部磨耗又将加大轮对动不平衡值，从而造成整个轮对的磨耗不均匀，最终造成车辆振动异常。

3.4 外界激扰力的频率与车体固有频率相近形成高频共振

车辆新造后投入运用伊始没有出现车辆异常振动，运行40万km陆续出现振动异常，说明车辆在使用一段时间后技术状态发生了变化，对车辆来说，车体及转向架等部件比较稳定，在短时间正常运用情况出现较大技术状态变化的可能性很小，而轮对与钢轨直接接触，车轮踏面形状随运行里程而发生变化，由于轮轨间存在相互作用力，使得车轮踏面产生剥离、擦伤、踏面外形异常磨耗等故障，从而增大了轮轨间激扰能量，并经过转向架传递给车体，该激扰力的频率与车体固有频率接近时，将形成高频共振，引起车辆振动异常。

4 建议措施

4.1 定期开展客车轮对踏面修形

在客车整备所增设不落轮车床，定期对车轮踏面进行修形，及时消除车轮踏面剥离、擦伤、异常磨耗等故障，恢复车轮踏面形状，减少车辆振动异常。在这方面动车组检修已经有成熟的经验，动车组运行到一定的走行公里，安排对轮对踏面进行修形，运用中动车组没有出现过振动异常现象。

4.2 利用既有TPDS系统对旅客列车轮对振动情况进行监控

利用既有的TPDS系统对旅客列车车轮踏面缺陷进行检测，对监控到报警故障的轮对，库列检及时对轮对故障进行复测，提高库列检作业的针对性，并且TPDS系统能发现车轮踏面剥离、擦伤、踏面径向跳动严重等故障。

4.3 加强库列检技术作业，保证运用客车出库车轮各限度符合要求

库内发现车轮踏面有剥离、擦伤、辗宽等故障时不超限时，要趟趟跟踪盯控，掌握重点轮对的运行技术状态，对不符合出库质量标准的轮对必须换轮，确保运行途中车辆不发生问题。

4.4 扩大客车轮对动不平衡的试验范围

随着铁路实施6次大提速，旅客列车运行速度大幅度提高，很多装用RD3、RD3A型轮对的25G型客车以110～120km／h高速长时间运行，轮对动不平衡对车辆运行品质影响增大。按照《铁路客车轮对和滚动轴承轴箱组装和检修规则》规定，最高运行速度小于或等于120km／h的轮对检修时不要求进行动不平衡试验，为减少因轮对动不平衡原因引起的车辆异常振动，建议对所有 RD3／RD4、RD3A／RD4A型客车轮对检修后，全部进行动不平衡试验，动不平衡值不得超过75g·m，对动不平衡试验不合格的轮对进行去重处理。

4.5 提高客车车轴、车轮加工精度等级

客车车轴、车轮盘毂加工时，应进一步提高加工精度等级，降低车轴、车轮的偏心量，轮对组装时，对同一轮对两车轮及两制动盘的残余静不平衡量进行选配组装，两车轮和两制动盘之间的残余静不平衡量相差最小，两车轮的残余静不平衡平面与两制动盘的残余静不平衡平面成180°，从而减少轮对动不平衡值。

4.6 提高车轮制造工艺水平

车轮制造厂家应对车轮踏面磨耗异常情况进行详尽分析，不断改进车轮制造工艺，降低车轮运用过程中发生的剥离、辗宽、踏面形状异常磨耗等故障，延长车轮使用寿命，减少因车轮原因而发生的车辆异常振动故障。

［1］中华人民共和国铁道部.铁路客车轮对和滚动轴承轴箱组装及检修规则［S］.北京：中国铁道出版社，2007.

［2］姜建东，等.车轮踏面跳动对车辆运行平稳性的影响分析［J］.铁道车辆，2007，45（7）：24－26.