基于天津地铁3号线镟修策略的优化方法

2015-05-15臧磊

机电工程技术 2015年7期

臧磊

（天津市地下铁道运营有限公司，天津 300222）

0 引言

轮对是车辆构架上的重要部件之一，其踏面和轮缘的磨耗对车辆的安全行车、乘坐舒适性以及钢轨的使用寿命都有重要影响。天津1号线自2006年运营60万公里开始更换轮对，使用寿命偏低，如何延长车轮的使用寿命，是车辆部门重点解决的课题，其中合理优化的镟修策略是提高车轮使用寿命的重要方法之一。

1 车轮镟修运用标准及常用模板

目前天津地铁车辆车轮应用的镟修标准如表1，根据使用情况此标准适用于铁路货车标准，对于地铁车辆有待国家推行新的标准。严格按照此标准进行镟修为目前各个地铁所普遍执行的故障镟修，即车轮超出标准时，进行镟修重新回到标准踏面形状。在镟修的过程中，目前根据TB/T449-2003在LM型踏面外形使用LM-32、LM-30、LM-28、LM-26型四种轮缘踏面外形。如轮缘磨耗较为严重，车轮只能进行约3次镟修。

表1 车轮镟修标准

2 天津地铁3号线的磨耗特点

天津地铁3号线两种制动系统，分别为等磨耗的铁科院制动系统和等粘着的克诺尔制动系统，根据长期数据积累来看（见表2），克诺尔车辆的拖车轮缘有增厚的现象，即踏面磨耗较快，测量位置点下移后表现出来数值变大。动车轮缘正常变薄。铁科院的制动拖车与动车均表现平稳，正常变薄。

表2 不同制动方式车辆轮缘磨耗

3 不同线路磨耗的比较

天津地铁2号线线路较为平直，不具备对比性，1号线与3号线小于400 m弯道曲线相似（左线、右线共计38条）。从表3可以看出，3号线带油有滑块的情况下比1号线带油有润滑的情况下轮缘磨耗更快（新轮），故3号线轮缘磨耗更易磨损，且会随着公里数增多，轮径减小轮缘会进一步加快磨损，当轮缘低于26 mm时，轮缘磨耗会成几倍或十几倍增长。

其中老轮是指轮缘低于26 mm，轮径小于800 mm的车轮。

表3 不同线路车辆轮缘磨耗

4 轮径切削量和轮缘补偿量的比值与原始轮缘厚度的关系

根据计算和实际镟床应用，对比出对于27～28 mm之间的轮缘厚度（见图1），上述比值最小，即此时镟修车轮时，每恢复1 mm轮缘厚度，踏面直径减少量约为4.05 mm[1]，这时为最佳的镟修时机[2-3]。

图1 补偿量与轮缘厚度关系

5 优化后的3号线车辆镟修策略

5.1 优化后的克诺尔车辆镟修策略

根据轮缘补偿量与轮径比例关系与轮缘磨耗特点，这样制定将克诺尔车辆的动车轮缘从27.5 mm恢复至30 mm，如840 mm的新轮预计镟修后的轮径值为831～832 mm，克诺尔拖车使用30 mm模板，以减少镟修次数。即采用等级镟修，勤镟、小镟代替大镟、深镟。延长使用寿命、避免车轮集中到限。

5.2 优化后的铁科车辆镟修策略

图2 周状剥离

图3 踏面凹痕

铁科制动车辆的磨耗特点：由于采用等磨耗的制动，铁科车辆表现出拖动车轮缘均减小，且轮缘及踏面表现稳定，16、17万公里时，踏面出现凹痕、部分车辆出现周状小剥离，均属正常磨耗现象，如图2、3所示。这样铁科车辆公里数25万公里时，采用32模板进行一次修型，直径下5 mm，25万公里时轮缘31 mm，镟后补为32 mm。同时解决上述问题。即采用状态镟修代替故障镟修。这种状态镟修的公里数值要由轮缘磨耗和线路特点制定。

6 经济效益分析

6.1 22列克诺尔车辆经济效益分析

（1）传统镟修车轮寿命理论计算

车轮的原型踏面直径为840 mm，运用极限直径为770 mm，车轮轮缘安全运用厚度为32～23 mm。在实际使用过程中车轮踏面的正常磨耗一般约为0.12 mm/万公里左右，轮缘在镟修过程中的轮缘厚度恢复量同踏面直径减少量之比约为1∶4.5。有上述数据可以看出因轮缘进行镟修造成的轮径减少远大于踏面的磨耗减少。在车轮的整个寿命周期内，不考虑意外情况下，每个车轮一般会进行3次左右镟修（27恢复至32），如每次镟修轮缘5 mm，则相应的因镟修减少的车轮直径量约为22.5 mm，那么镟修造成的车轮直径量约为67.5 mm。而踏面磨耗减少仅1.2 mm/十万公里，见图4。