地铁列车空转滑行故障原因及处理措施

张大为

（深圳市地铁集团有限公司运营总部，广东 深圳 518000）

地铁列车空转滑行故障原因及处理措施

张大为

（深圳市地铁集团有限公司运营总部，广东 深圳 518000）

我国城市化进程不断加速，各种交通工具络绎不绝地出现，尤其是城市地铁的投入建设和大规模经营。地铁在各大城市里的快速发展，逐渐成为市民出行首选的交通工具。文章分析了地铁列车发生空转滑行故障的原因，并给出了处理空转滑行现象时应进行的日常维修检测及控制措施。

地铁列车；空转滑行；地铁故障；维修检测；控制措施

随着城市地铁交通线网的建设逐步增加，地铁列车也承担着越来越重的交通运输的担子，人们也越来越关注地铁的运行路线、运行速度、运行时间是否能够满足每个乘客的要求。那么也体现出地铁列车的日常维修检测和故障检修的重要性。而地铁列车通常出现的最危险的故障也就是空转滑行故障。

1 地铁列车发生空转滑行的危害探讨

1.1 列车空转滑行的概念

无论是地铁列车还是火车机车牵引时，在轨道上发生的轮滚大约有三种状态：第一种是在机车运行过程中都应极力避开的“空转”现象；第二种是在机车制动过程中避免出现的“滑行”状态：第三种是难以实现的理想的滚动状态。在列车运行过程中，沿钢轨自由滚动的车轮的瞬时转动中心不断变化，车轮和钢轨的各个接触点在它们接触的瞬间没有相对运动，轮轨之间的纵向水平作用力就是物理学上说的静摩擦力。当列车运行过程中，牵引力大于车轮与铁轨之间的最大静摩擦力时，车轮与铁轨之间的接触悬空，轮子的转动速度超过于列车的运行速度的一定值时，列车就发生了“空转”现象。同样的，当列车到站，机车制动时，牵引力小于车轮与铁轨之间的最大静摩擦力时，车轮与铁轨之间的接触点摩擦力增大，在轮子不转动的情况下被机车强行拖运一段距离，也就是轮子的转动速度低于列车的运行速度的一定值时，列车就发生了“滑行”现象。在列车运行过程中不论发生空转还是滑行，这都是一种不正常的运动状态，都是应极力避免的现象，因为空转滑行的列车运行状态都会发生严重的危害。

1.2 地铁列车出现空转滑行的危害

机车的牵引力主要是由车轮和轨道之间的粘着-蠕滑传动牵引的，列车的牵引和制动直接由轮轨之间承载的粘着和蠕滑的特性决定的。当列车出现空转现象时，轮子的转动速度超过于列车的运行速度，牵引力大大降低，车轮在钢轨上就出现持续打滑的状态。这种情况下，车轮和钢轨都遭到剧烈的磨损。如果空转时发生在列车未能启动，列车司机也未采取及时的控制措施的情况下，有可能轮轨之间的剧烈摩擦会把钢轨的轨头磨掉，转动状态的车轮就会陷进钢轨磨出的凹下去的深坑内，这样会使列车机头严重倾斜，会发生严重的交通事故。空转造成的钢轨磨损是钢轨疲劳失效的重要原因，因此每年我国将拨出大量资金进行钢轨的维修更换，造成我国大量资金的浪费，加重我国经济的重担。同样的，当列车到站制动时，轮子和钢轨之间的粘着力消失，牵引力小于车轮与铁轨之间的最大静摩擦力时，车轮与铁轨之间的接触点摩擦力增大，将造成车轮的滑行，车轮和钢轨都会形成磨损，那么在列车运行时，就会发生车身的剧烈震动，车轮和钢轨间产生强烈的具有冲击性的噪声，不仅会使乘客产生不适，更重要的是会发生列车的脱轨事故。而且城市内部地铁的频繁启动和制动，出现的空转滑行均会导致车轮轴承、车轴和轨道的磨损，每年会增加轮轨轨道维修更换的费用。

2 地铁列车发生空转滑行的因素分析

随着重量级列车在运行过程中机车频繁发生空转滑行，这些现象引起了相关部门管理人员的重视，通过调查、探讨总结出以下地铁列车发生空转滑行的因素：

2.1 钢轨和轮子的材质、金相和硬度影响

车轮和钢轨的材质金相与轮轨之间的粘着力和蠕滑力密切相关，一些镍合金制造的车轮和钢铁合金制造的轨道能够极大地改善轮轨之间的粘着力，但从经济角度来讲，此材质的轮轨的花费成本较大，随着国家铁轨的增加，费用的预算不容忽视。目前材料和化材专业的研究，一些专家开始研究更能改善轮轨之间粘着力的金相组织材质，在将来有望广泛应用到地铁列车的制造中。

2.2 钢轨表面状态及所处环境因素的影响

落到轨道上的油、水、油脂、雨、雪、泥、落叶和钢轨本身的铁锈，都会影响车轮和钢轨之间的粘着力。列车轨面上的主要污染源是潮气与油、油脂和从列车掉落在轨面上的柴油结合在一起形成的污染物。对于其他污染物来说，水对轮轨之间的影响较大，但对于雨水来说，大雨反而会把轨道上的脏污物冲刷干净，轮轨之间的粘着力降低较小。相反，蒙蒙细雨或者是早晨的凝露或薄霜都会在铁轨表面凝结成一层水膜，从而降低了车轮与轨道之间的粘着力，在列车牵引和制动时更容易出现空转滑行的故障。

2.3 列车运行速度的影响

列车的运行速度与最大粘着系数呈反比关系，也就是说，机车运行速度增加时，轮轨之间的最大粘着系数却略有减小。速度的不同会直接影响轮轨间的横向力和纵向力，速度增加或减少时，轮轨间的接触点及接触面积也会发生变化。尤其是在轮轨上有一层很薄的水膜时，车轮高速运转就会使轮子与轨道之间的实际接触面积减少，并且它们之间的粘着力也会降低，就会容易出现列车空转，从而导致列车脱轨的事故。

2.4 轨道质量好坏的影响

列车的轮轨粘着力也与轨道的质量有着直接的关系。钢轨质量的好坏直接影响着每个钢轨接头处的轮轨接触面积，采用焊接无缝隙的长钢轨，接头少而且轮子在钢轨接头处的冲击力也比较小，相比于扭曲的短钢轨焊接而成的轨道，长钢轨有更高的粘着力，发生空转的几率就会大大缩小。

2.5 轮对/轨道几何形状的影响

如当列车在曲线轨道上运行时，由于向心力的产生，就会使横向的蠕滑力增大，引起纵向上的粘着力发生一定程度的降低，当列车在遇到曲线轨道仍然按着同样的速度运行的话，就会容易发生空转滑行的现象，从而引起机车的脱轨，造成重大的交通事故。

3 地铁列车日常维修的检测及控制措施

地铁列车的日常维修是指定期对列车的各个设备机动方面进行维护和修理。

维护包括对列车设备的清洗擦拭、润滑涂油、检查调校等。修理是指对机车出现了启动、刹车制动等各种故障的排查、测试和全面的翻修等。维修保养工作类型主要分为机车的临时整修、每日一检、双周三周检、一季度检测排查、定期维修等。这些日常维修检测类型和方法手段大大的降低了地铁列车出行过程中出现意外事故的几率。

为了防止地铁列车出现空转滑行的故障，可采取以下五点控制措施：

3.1 从政府的支持力度和关注程度出发

城市地铁交通网的打造需要大量资金，如果出现大量资金的短缺，就会带来地铁建造中一系列的麻烦，如资金不足会让相关建筑队购买低劣的材质，粗糙的建筑设计，这些施工不合格，就会为后期地铁列车的正常运行埋下隐患，这是对成千上万乘客生命安全的忽视，因此获得政府资金的支持和关注度尤为重要。

3.2 从国家地铁局的角度出发

地铁列车局应每年拨出大量资金培训出专业素质较高的列车维修组专队，对一直运行的列车定期进行排查故障，进行各种形式的维修，以保障每辆出行列车的性能、设备的运转良好，保障每位乘客的生命安全。

3.3 从地铁列车司机的角度进行控制

列车司机每天驾驶列车都应保持着清醒的头脑、机敏的反应，当列车发生空转滑行时，能够做出及时的反应并采取相应的措施，尽最大可能避免事故的发生。

3.4 从地铁建筑设施公司的角度防控

建造地铁的公司必须时刻把广大乘客的安危放在第一位，在地铁施工过程中坚决杜绝偷工减料的行为发生，钢轨材料的使用和列车轮子的材料都要控制把关，避免出现轮轨衔接不好，出现空转滑行的状态。

3.5 相关地铁交通规则和交通政策的健全

因为地铁交通的出现较陆地上的交通工具出现的晚，所以地铁交通规则的制定和执行方面就会出现一定的纰漏。这样容易让别有用心的地铁建造商、乘客、交通执行者等钻了交通政策规则不健全的空子，会对广大市民生命健康造成不必要的伤害，同时也会影响一座城市的形象。

4 结语

城市化建设的快速发展，城市内部的交通主角是由地铁这一交通工具来扮演。随着地铁日益渐增的客流量，地铁的定期维修，故障排查显得尤为重要。国家在地铁列车的建设维护方面都应该出台相应的政策和措施，保证乘客的生命安全。因此，对于地铁里的工作人员，定期对地铁列车运行中出现的空转滑行等一系列安全故障进行总结探讨是非常必要的。一些危险因素的分析和控制措施的实施，对地铁列车每日的平安出行有着重要意义。

[1]金学松．电机车制动系统中轮轨蠕滑理论的试验性研究[D]．西南交通大学，2015.

[2]王艳伍，陈爱丽．地铁车辆滑行控制方案对比分析[J]．城市轨道交通研究，2014，（9）．

（责任编辑：王 波）

U270

1009-2374（2017）12-0163-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.084

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