城轨轮对检修工艺研究

孙伟平 徐行

【摘要】近年越来越多的城市开始规划或扩建城市轨道交通，相对于机车新造市场的相对饱和，城轨车辆市场发展空间还很大。随着时间推移，城轨车辆也逐渐进入了检修窗口，起步较早的城市如深圳、武汉等城市我司生产的城轨车辆甚至已进入了大修阶段。

伴随着国铁自主修、修程延长而来的是机车检修业务相对缩减，城轨车辆检修业务对于保证制造厂效益意义重大。本文主要探讨城轨轮对检修常见问题。

【关键词】城轨 轮对 检修

架修一般以5年为限，大修为10年（以相应维护手册为准）。轮对检修中架修内容主要为轮轴检查、轴承检修，并根据情况更换车轮。大修是最高等级检修，一般需要解体驱动部分，更新轴承并检修、检查驱动装置，一般要更换车轮。更低级别的检修一般主要是检查，本文主要探讨架大修。

城轨车辆相对机车在负载量、速度等级、持续运行时间方面等要小一些，加之是载人车辆，整备、检查更为频繁，且轮对结构简单，检修过程中遇到的问题相对少一些。但城轨车辆业主形式与机车不同，机车一般由铁路总公司发布修程作为统一标准，而城轨由各地铁公司进行或委托进行，无统一执行标准，新造标准往往不适用于检修，维护手册中细节内容也不明确。在检修中，业主对检修标准的话语权较大，各车型标准不易统一，检修时需要谨慎对待。

1.车轴异常

车轴是轮对组成中与外界、其他配件接触最多的配件，其异常在检修中比较常见。常见异常主要有：轴身损伤、圆弧损伤、轮座及其他配合柱面损伤、轴端螺纹孔损伤等。

车轴异常处理一般原则是不允许有环向（周向）缺陷、过渡圆弧不允许有缺陷。处理缺陷时，圆弧部分的缺陷、环向缺陷尽量避免手工修磨，宜采用加工方法消除。缺陷修复区域应与周围区域圆滑过渡，粗糙度满足要求。缺陷处理后均应进行探伤检查，确保无裂纹。

①轴身损伤一般为运行、运输过程产生的刮擦、磕碰伤。轴身非主要应力集中区域，检修标准较为宽松。非周向局部缺陷如深度≤1mm，一般可手工修复。而周向损伤或大面积的缺陷则宜采用整体加工消除，具体加工极限以设计计算为准（基本直径量可以有1mm）

②过渡圆弧原则上不允许有任何损伤，很细微的划伤可用细砂纸轻轻消除，其他损伤均应在许可极限范围内采用加工方法消除。

③对于轮座及其他配合柱面损伤，深度≤0.5的小面积轴向线性拉伤，排除是裂纹后若不影响配合、拆装（如贯穿伤会影响车轮注油退卸）可手工局部修磨圆滑过渡后继续使用。对于环向损伤、注油处贯穿伤、大面积损伤，则宜柱面整体加工修复并选配配合件。

④其他异常主要有车轴端孔螺纹损伤，检修螺孔检查主要是采用降一等级（一般为7H）的塞规进行检查，止规应在指定扣数（一般不大于5）内止住，且不能有明显晃动。存在断牙、乱扣时，应用丝攻修复螺纹，用塞规检查螺纹合格，且连续坏扣不能超过3。由于车轴不允许焊修而该螺纹孔是用来压紧轴箱轴承，对于螺纹孔最终不合格的车轴一般不宜再使用或采用其他方法修复。

2 轮对异常：

①内侧距超差

因原内侧距已近上差、长时间制动热负荷使车轮发生微小变形[1]等原因，导致少量（根据目前我司检修情况，比例低于1%）不更换车轮的轮对在检修时发现车轮内侧距超差（主要为变大）。车轮内侧距是轮对组装的关键尺寸，超差可导致车辆存在脱轨等隐患，在检修时应予以消除。当前城轨轮对轮轴一般是带锥度配合，可采用注油退出车轮重新压装的方法修复。为减少返工量和返工风险，可只退卸一侧车轮。具体方法为：首先测量两侧车轮的轮位尺寸（内侧轮辋面至该侧轴肩端面的距离）C、C1，计算其差值|C-C1|，轮位差的上限一般为1，所以只要异常轮对的内侧距超差值不大于1+|C-C1|，即可只退卸一个车轮完成调整。退卸时应退卸C和C1中尺寸较小的车轮。

②退卸后车轮内孔胀大

车轮退卸采用注油退卸，退卸后车轮会出现内孔胀大的情况：靠近内侧面的一侧直径会变大，外侧面一侧会变小，对于直柄配合（配合面为圆柱面）尤为普遍。此现象与车轮材质关系很大，如部分CAF、MG机车车轮变形显著大于同车型的BVV车轮，显然这部分车轮的内孔强度低于竞品，更易发生塑性变形。

另一个影响较大的因素是退轮油压。锥柄配合轮对退轮时注入一定压力的液压油，油膜充满配合面后压力会有轴向的分力，使车轮“弹出”轮座，无需使用额外压力进行退轮。油压应能保证车轮克服配合应力及摩擦力但不宜过大。根据检修实际经验，常见的城轨锥柄轮对（ER9车轮）退轮时，按照其车轮强度[4]及轮轴接触应力，油压不宜高于150Mpa，且建议从90-100Mpa逐级提高，否则车轮容易发生胀大情况或使胀大更显著。

③锥柄轮对过盈量计算

因车轮内孔胀大、轮座拉伤等原因，需再压装的轮轴配合尺寸可能不符合新造要求。一般修程仅规定轮座下限及过盈量值，不符合新造要求的轮轴仍可能满足过盈量而继续使用。对于内孔胀大的车轮来说，实际过盈量可能已接近极限，能准确计算/估算过盈量对于提高车轮利用率、保证配合效果、运行安全来说很有意义。

对于锥柄轮对，由于内孔/轮座带有锥度，直径尺寸处处不同，即使相同车轮压装到相同车轴上，车轮相对于轮座的位置不同也会导致实际过盈量有差异。下面分析对过盈量的影响。

设锥度为，一轮座大端直径为，相應车轮内孔大端直径为D，车轮凸悬量为，则该车轮的实际过盈量为。而尺寸由内侧距、轮位（、）、车轴轴肩距、车轮内侧轮辋面至内侧轮毂面的距离（计算时按轮辋高时为正值）、轴肩至轮座大头的轴向距离等多个尺寸共同影响（压装时为控制内侧距及轮位来保证车轮的基本位置，其他尺寸会对车轮与车轴的实际配合尺寸有细微影响）。

先不考虑轮位影响，设，此时取两轴肩中点，则两侧车轮轮辋面至该中点的距离均为内侧距的一半。。然后虑轮位影响，在其他尺寸不变的情况下仅变化轮位，两侧车轮在车轴上的轴向活动量相对于时为。则最终累积偏差

按EN13260、13261、13262标准[2-4]：，此时，对于过盈量影响偏差为，对于时为0.017。实际设计公差带宽度一般比标准窄，而加工尺寸非均匀分布，一般在中间尺寸或有利于避免损失的偏差方向（轮座按上公差、孔按下公差），以上各尺寸最终对过盈量的影响一般不大于0.01。如直接按的理论值（中间值）计算过盈量，偏差不会大于，显然不会大于0.01，这对于判断内孔胀大车轮能否继续利用很有意义。

另一个过盈量相关的是特配车轮，车轴轮座修复后轮座尺寸变小，标准车轮无法满足过盈量，需特配车轮（内孔）。特配时可以采2种方法：①按上述方法计算获得预期过盈量的车轮。②利用新造轮轴配合尺寸快速计算，这里称为偏移法：按车轴的最小极限尺寸（也可为其他合格尺寸）计算与现在车轴尺寸的差值，然后将新造车轮尺寸相应偏移相应的差值即可。

3、其他检修问题

检修过程中还可能遇到一些其他问题，如车轴可能会整体腐蚀，在架大修时车轴油漆应尽量重做或检查补漏。轴箱配件是轮对拆解最频繁的配件，经常会出现径向变形及轴向尺寸磨损而超差的情况，检修时端盖等配件应检查尺寸，否则会对轴箱装置的防水或安全埋下隐患。

总体来看，城轨轮对检修遇到的最常见的问题是轮轴配合问题，轮轴配合问题直接关系车辆运行安全，检修时应谨慎处理。

参考文献：

[1]马辉，张新齐，汤勤玉. 城市轨道交通车辆轮对组装与故障检修[J]. 中国机械，2020（4）.

[2]廖贵玲. 城轨列车轮对安全状态分析预测与镟修策略优化方法研究[D]. 北京交通大学， 2014.

[3]吕娜. 浅谈城市轨道交通车辆检修工艺[J]. 科技资讯， 2014（34）：1.