铁路货车车轮圆周磨耗原因分析及处置措施

杜 宇

（神华铁路货车运输有限责任公司，北京 100011）

0 引言

中国货物交通运输主要包括公路运输、水路运输、铁路运输及航空运输，其中铁路运输是运量最大、运输周转最快、费用最经济的运输工作，多年来占据着多拉快跑的有力市场地位。铁路车辆在运用过程中，车轮等零部件会逐渐磨耗、腐蚀和损伤，其技术状态直接影响到车辆的运输安全。其中车轮圆周磨耗过限故障直接威胁着运输安全，为确保行车安全必须加强对车轮圆周磨耗故障的分析和处理。

1 轮缘踏面外形

车辆车轮踏面是车轮与钢轨头部的接触面，简称踏面。踏面与钢轨内侧接触部的凸出部分称为轮缘，其作用是引导车轮的运行方向，防止车轮脱轨，车轮通过曲线时，轮缘与外轨内侧面接触，引导车辆在曲线上运行。踏面外形对车辆的运行性能有很大的影响，现在高速列车车轮踏面采用LM 型车轮踏面（图1）的主要优点：踏面磨耗较小,延长了旋轮里程，降低了旋轮时的切削量；轮轨接触面积较大，接触应力较小，在同样的接触应力下，允许通过更高轴重的车辆；减少车辆通过曲线时的轮缘磨耗。目前，许多国家的铁路已将磨耗形踏面定为标准的踏面外形。

2 车轮故障统计

2017 至2018年，神华铁路货车公司肃宁车辆维修分公司管辖朔黄铁路区段，发现车轮踏面圆周磨耗故障6008 件（车轮踏面磨耗8 mm），占全部发现典型故障的29.07，故障比例大，对车辆安全运行造成隐患。

图1 LM 轮缘踏面外形

3 车轮圆周磨耗的原因

（1）自然磨耗。车辆在运行一段时间后，由于车轮踏面长时间与钢轨接触，处于自然磨损状态，而扣车辆段进行段修修程的车辆，并不是所有的车辆车轮踏面磨耗都进行旋修，因此容易造成段修检修作业运行后即造成车轮踏面圆周磨耗过限故障。

（2）长时间抱闸。神华车辆在经过朔黄铁路龙宫至东冶12译大下坡道时，为防止车辆运行速度过快造成事故，机车乘务员下坡道时总是对车辆进行制动。由于轮沿钢轨运行时，踏面与钢轨接触面是很小的椭圆面，故踏面单位面积承受的接触应力很大，因而踏面往往产生塑性变形，生成一层很薄的白硬层。在列车制动过程中，由于闸瓦与车轮长时间摩擦，使踏面表面温度变得很高，急冷后也会生成脆硬的淬火组织，这种白硬层与表面的淬火组织在轮对通过轨道接头承受冲击的过程中容易剥落，加剧了车轮磨耗。

（3）车辆超载。由于受运输影响，神华铁路货自备车基本是满载或者超载运行，特别是冬季车辆内部冻煤较多，与车辆地板及车体粘着力较大，车辆在港口翻卸时，部分车辆内煤炭无法翻卸干净，港口清煤人员在清煤作业时清理不尽，使得车辆自身重量增加，车辆在装车点装车时，造成车辆过超载。由于整车的所有重量平均分摊在8 个车轮踏面与钢轨接触面上，根据摩擦力的计算公式F（摩擦力）=N（压力）,车轮与钢轨的摩擦系数不变，车轮踏面单位面积上承担的压力越大，车轮与钢轨间的摩擦力随之增大，车辆运行时车轮踏面受到的磨损也随之增加。

（4）C80 型车辆制造缺陷。据统计，C80 型车轮踏面圆周磨耗占车辆车轮踏面磨耗比例较大，由于C80 车型地板上方基础制动装置圆销、链提环、拉杆、杠杆运行一段时间后锈蚀，立杠杆与地板杠杆槽孔横向或纵向移动方向存在不同程度的干涉卡滞现象，车辆运行过程中进制动后，出现缓解不良或者无法缓解，闸瓦与车轮踏面长时间接触，造成车轮踏面磨耗过限，甚至异常磨耗。

（5）运行轨迹不变。神华铁路自备车运输货物基本是煤炭，装车点不发生变化，车辆运行过程中的轨迹保持不变，由于各区段钢轨对车轮踏面损伤不同，车辆在运行该区段时，受损伤的车轮总是与该区段钢轨接触，造成车辆部分车轮踏面一直处于损伤状态，导致部分车轮踏面磨耗过快。加之列车在长期运行过程中处于单侧磨耗状态，造成车轮单侧磨耗严重，车轮踏面及轮缘在钢轨上通过曲线时侧滑加剧磨耗。

4 车轮故障对行车的危害性

（1）车轮踏面磨耗过大，导致轮缘厚度减少，轮缘磨耗超限后会导致轮缘根部断面减薄，强度下降，在轮缘根部易产生裂纹和缺损，还会使轮缘与钢轨间的游隙增大，减少车轮的安全搭载量，而且加剧车轮的横向运动，如出现钢轨维护不及时，容易在通过道岔时爬上尖轨，造成脱轨或挤伤尖轨，而且在磨耗超限后通过曲线时，不仅增加运行阻力还加剧轮缘的磨耗。

（2）车辆踏面磨耗较大，车轮轮缘相对高度增加，当轮缘相对高度达到一定值时，运行中的车轮轮缘不断对钢轨道钉及道岔部位进行剪切，造成钢轨损坏，对行车造成安全隐患。

（3）磨耗较大的车轮踏面与闸瓦间隙过大，若超出闸调器最大调整行程，闸瓦与踏面间的制动力不足，导致车辆无法正常制动。

（4）车轮踏面偏磨，导致车辆整体重心向较小轮径一侧偏移，更加加剧车轮踏面偏磨，引起车辆整体重心偏离安全位置过大，导致车辆颠覆。

（5）车轮踏面磨耗，经过多次段修中轮对旋修作业，导致轮辋厚度不足，称重能力减弱，后期受车辆重力挤压，导致车轮裂纹。

（6）车轮踏面磨耗过限还影响车钩的高度，若车辆运行至颠簸路段，易造成列车分离事故。

5 整治车轮故障的建议

（1）对铁路货车车辆的结构设计和制动系统进一步优化。为提高货车运行中的制动效果、灵敏度、运行性能及安全系数，务必加强优化提速后铁路货车车辆的结构设计和制动系统。同时要注意提升相关主要配件如闸瓦质量、车轮质量、钢轨材料等，以保障车辆的安全性。

（2）加强卸车作业点环形铁路建设，车辆在翻卸作业后进入环形铁路掉头，不断更换车轮方向，防止车轮踏面及轮缘偏磨。

（3）检修时要严格执行工艺要求，检查车轮外观状态，对踏面、轮缘磨耗异常轮对进行全面旋修，严禁使用轮辋过限轮对，转向架落成作业轮对选配时要选择最佳配合。

（4）在车辆检查维修过程中，检车员要严格按照作业指导书检查维修车辆，落实各项作业标准，蹲轮到位，全面检查。做到接车到位，严格执行接车4 注意制度，早到位，接满车，特别是尾部检车员要尽到责任，接车过程中发现车轮运动出现异常时，及时与相关人员联系，对异状车轮做好跟踪检查。不能及时处理的车轮故障，要通知“5T”设备监控人员，做好沿途故障跟踪，发生异常现象及时扣车处理。

（5）清煤作业人员要对车辆内部余煤清除干净，最大限度减少空车重量；装车点装车人员要观察车辆的最大承载能力，严格卡控在车辆最大承载重量以下，减少因超载造成车轮踏面损伤。

（6）完善生产运输组织，最大限度减少长大下坡道制动频率，减少闸瓦与车轮踏面的磨耗；加强司乘人员的培训，强化列车司机平稳性操作，防止因操作不当造成车辆缓解不良，导致车辆带闸运行。

6 结语

车轮作为车辆的重要组成部分，车辆管理部门一定要加强日常维护管理工作，重视车轮踏面磨耗过限带来的危害性影响，车辆检修计划中应向车轮踏面磨耗过限故障倾斜，消除因车轮踏面磨耗过限上线运行可能带来的危害，保障运输安全畅通。