动车组车轮踏面缺陷的判定方法及其产生原因分析

王明周　周兴楠　王晓东

摘要：随着动车组逐渐朝着高速方向发展，踏面缺陷当下成为车轮失效的主要原因，对行车安全造成影响，踏面缺陷主要包括：踏面剥离以及踏面擦伤，由于这两种缺陷所表现出的性状相似度非常高，在对其进行区分、分析、监测时有一定程度上的困难，因此针对其在形成原因以及判定方法方面展开分析，并以此为基础展开相应监测以及预防工作，能极大程度上避免遭受损失。本文主要针对动车组车轮踏面缺陷的具体判定方法以及产生的具体原因展开分析，以供参考。

关键词：动车组;车轮踏面缺陷;剥离

前言：车轮对于动车组而言属于行走核心，如果出现缺陷会对行车安全造成不利影响。车轮踏面出现缺陷是导致事故发生的主要原因。当下统计数据显示车轮踏面出现擦伤、剥离的故障非常之多，每列车都会有几辆出现剥离或擦伤现象，只是轻重程度不同，但是不论是否严重都应对其予以高度重视，针对其形成原因进行具体分析，在日后具体工作中尽最大可能减少缺陷发生。

1  擦伤以及剥离的区别和判定

1.1 擦伤的具体表现形式

对于动车组的车轮而言擦伤是一种常见问题，这类问题具体出现时，通常可以明显的发现车轮踏面会出现高亮痕迹，而且由于摩擦所造成的光滑形态表现非常突出。

1.2 剥离的具体表现形式

不同于前者，这类问题通常是由于加工材料自身出现问题所导致的，大部分是在具体加工时因为施工工艺不够恰当等原因导致发生气泡等问题。剥离发生的具体部位通常会呈现出不规则型粗糙状态，由于剥离通常会在局部区域所产生，同时每个区域所产生的问题严重程度也不同，因此所呈现出的形态是不规则的。

2  擦伤以及剥离产生的具体原因

2.1 擦伤的主要原因

动车具体运行过程当中，所遭受外界的影响或者是自身实际需求等因素，都会导致车体在不同程度上出现滑行。例如：在制动减速过程时，虽然车轮及时出现抱死且不会再发生旋转，但是车体因为还具备一定速度所以车并不会立刻停下，在此过程当中，主要是车轮以及轨道之间通过滑动摩擦力对车体实现减速作用。但滑动摩擦力作用之下，就会导致轨道和车轮之间出现磨损现象，最终导致擦伤产生。

2.2 剥离产生的主要原因

和擦伤相同，剥离具体过程大部分出现在制动环节，但剥离也有可能是在车轮长时间运转过程中所产生。由于车轮是在制动过程中，因为滑动摩擦力产生的作用，二者之间会因为摩擦进而出现高热量，让自身在加工时由于工艺等一些原因导致气泡等问题逐渐暴露，车轮强度以及刚度不够足，会引起部分区域出现裂纹或者剥离等问题。车轮在长时间作业过程中会产生疲劳强度，导致材料性能出现锐减，也会出现局部剥离或是裂纹产生的现象。对于这两种情况而言都属于局部剥离的现象，为对二者实行更好研究，国际上针对其进行有效区分。具体做出如下定义：制动原因所出现的问题称作剥离，由于车轮长时间作业所导致的疲劳强度最终造成的问题称为剥落。但由于这两种情况所导致的具体影响比较相似，通常情况之下这两种问题都是相伴出现，因此为方便对其进行有效研究，当下我国针对其进行的研究都是统一开展，而且将其命名成剥离。

由于剥离所形成的样式种类非常多，且这些形式中大部分都是由于车轮以及轨道之间因为作业疲劳进而产生的这种问题。在出现之后通常可以通过视觉进行直接观察，根据统计发现，这类问题中大部分都是在车轮踏面位置所产生。主要表现的形式就是不规则粗糙形状，大部分局部材料出现裂纹或脱落现象。具体运行过程中，由于车轮长期作业，导致踏面材料达到疲劳强度，致使材料出现塑性形变，最终发生不可逆的现象，大多数都会产生裂纹。随着强度的提升，塑性变形出现的情况会更加严重，导致相应裂纹所波及的范围会逐渐扩大，数据表明，裂纹具体深度通常为0.15～3.00mm。深入分析发现，车轮和轨道相互之间产生作用是由于相关力不断进行作用，最后在踏面上会出现压应力以及剪切应力。在其中最关键的因素就是剪切应力，其可以在一定程度上产生相對比较明显的材料在逆时针或顺时针方向出现相对位移现象，最后导致出现裂纹并逐渐加深。由于车轮踏面在具体作业过程中，受到的剪切应力等力的作用一直在不断变化，而且踏面材料性能会因为自身原因，在塑性变形出现一定情况之后就不会继续出现加深，因为这个时候材料已经出现硬化现象。换而言之，材料处在相对比较稳定的状态之下。由材料力学相关理论可知，在45度范围之内剪切应力最大，就是说在这种角度时最容易出现塑性变形，且裂纹的出现以及后续扩张等都是朝着这个方向所发生。且数据表明，这种类型出现的区域大部分是在踏面0.6厘米的位置。

同时，根据我国地理具体情况显示，大部分铁道所经过的位置都会出现很大的曲率半径，通常情况之下不会超过300米。对于此种轨道形式，会极大程度上提高车轮在此位置运行时的损坏程度，提高剥离出现的可能性。且车体处在下行轨道上时，为对向下重力分量予以抵抗，对车体速度实行有效控制，避免出现较大速度导致运行造成危害，通常情况之下，驾驶员需要对这种方式进行不断调节。就会导致车轮长时间处在滑动摩擦的作用之下，同时由于这样的反复作用力，就会导致车轮出现疲劳损伤，长此以往车轮踏面剥离程度就会加剧，对于车轮踏面运行中的良好性会造成不利影响。

结束语：

踏面剥离是车轮出现失效的主要原因，虽然长期以来大部分专家对此进行了分析以及研究，但是并没有让剥离现象得到有效消除。剥离主要有两种类型：制动剥离以及滚动接触的疲劳剥离。滚动接触、热裂纹、制动热作用、机械作用是剥离主要发生的原因。只有针对剥离形成的原因以及影响因素展开综合分析，才能够在实际应用中对于车轮发生剥离的现象进行有效预防以及减缓。当下要想让踏面擦伤以及剥离的问题得到完全解决尚且不现实，但是可以从减少剥离出现、踏面擦伤的机会以及对车辆所造成的影响开始着手。

参考文献：

[1]李伟. 车轮踏面缺陷的判定方法及其产生原因的探讨[J]. 科技资讯，2016，14（015）：45-46.

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