浅谈液态和固态轮缘润滑装置的差异性

邓新才 刘彩云 杨红伟

(中车南京浦镇车辆有限公司技术中心 江苏 南京 210031)

列车在运营过程中，车轮轮缘和轨道相互接触、摩擦，产生运行阻力，造成车轮轮缘和轨道不断磨耗，尤其是车辆在过小半径曲线和道岔时，磨耗尤为突出。对车轮轮缘或轨道进行润滑，能够有效降低车轮和轨道间的摩擦因数，从而降低车辆与轨道产生的摩擦力，提高车轮和轨道的使用寿命，降低车辆和轨道运用维护的成本。基于这一优点，为降低车辆的轮轨磨耗，绝大多数地铁车辆均安装车载式轮缘润滑装置[1]。

从所润滑的方式来区分，目前国内地铁车载式轮缘润滑主要分为液态轮缘润滑和固态轮缘润滑。

1 液态轮缘润滑

1.1 结构组成

液态轮缘润滑装置主要由电控箱(含电磁阀)、油箱组成、喷嘴、分配器、软管、管路、支架等组成(见图1)。

1.2 工作原理

液态轮缘润滑一般采用距离、时间及弯道(倾角)混合控制原理进行润滑油喷射。一般每列车首尾两端第一条轮对安装液态轮缘润滑，列车在运行过程中，两套轮缘润滑系统中只有与列车前进方向一致的一套系统在工作，由车辆为轮缘润滑系统提供压缩空气和电源，如图2所示。

图1 液态轮缘润滑装置结构组成

图2 轮缘润滑原理图

在直线线路，当列车速度大于零(此参数可调)时，车辆TCMS给电控箱一个轮缘润滑系统启动信号，接通电磁阀，轮缘润滑系统开始工作，润滑剂喷在第一对轮缘根部，轮缘与轨道接触，轨道得到润滑，同时轨道侧缘上的润滑剂又使下一对轮缘得到润滑，以此类推，所有的轮缘及轨道都得到润滑，同时降低车辆在运行时的噪音。当速度等于零时，轮缘润滑系统关闭。

在弯道线路，当列车进入弯道时，弯道传感器给电控箱一个轮缘润滑系统启动信号，接通电磁阀，轮缘润滑系统开始在弯道上工作。

压缩空气通过换向后的电磁阀到达油箱组成中的气动泵，在压缩空气的作用下，气动泵将润滑剂从油箱组成底部通过管路输送到分配器，然后分配器将油气混合物分配到两根管路中，最后油气混合物在压缩空气的推动作用下，在喷嘴处高速喷射到车轮轮缘上，形成一层薄薄的油膜，通过车轮的不断滚动和与轨道相互接触，润滑剂被依次传递至下一对车轮轮缘，使车辆的所有车轮轮缘都被润滑[2]。

润滑油中添加一定量的固体颗粒，如石墨、铝粉等润滑剂，具有增加附着力及润滑的作用。润滑剂的耐压性能好，因为车轮和轨道之间的表压力极高，且润滑剂有很强的黏性，其黏着力大于车轮转动的离心力，润滑剂中含有较高比例的固体极压添加剂，如精细的石墨等，能够大幅减少车轮的消耗及磨损。

2 固态轮缘润滑

2.1 结构组成

固态轮缘润滑装置一般由安装支座、润滑器、恒力弹簧、弹簧架、螺栓、开口销、固体润滑块等组成(见图3)。

图3 固态轮缘润滑装置结构组成

2.2 工作原理

固态轮缘润滑装置结构简单，为纯机械式控制，不需要电气控制。一般通过安装支座固定在转向架构架上，润滑块安装于润滑器内，用恒力弹簧压紧，均匀地向润滑块施加压力，使润滑块紧贴轮缘。在车轮转动时，润滑块向轮缘传递聚合物薄膜，当轮缘在曲线处接触轨距角时，一部分固体润滑剂转移到钢轨上，由于轮缘力的作用，一些润滑剂会被消耗或带走，被转移到钢轨上的薄膜会对钢轨提供磨损保护。润滑块转移率增加的同时在轨面建立新的薄膜，钢轨上润滑剂的干性薄膜转移到没有直接应用润滑块的车轮上。

固体润滑块由成型树脂、润滑剂、偶联机团、亲金属机团、活性剂及其他填料组成。无石墨及金属成分，不会对轨道接地及环境造成破坏。

3 应用对比

3.1 系统组成及故障率

液态轮缘润滑装置结构复杂，系统部件多。由于轮缘润滑系统的动力来自于压缩空气，常会发生油气混合不均匀，分配器堵塞的情况，从而无法顺利喷出润滑油；固态轮缘润滑装置结构简单，系统部件少，不需要控制系统，稳定可靠，故障率比较低。从这方面对比分析，固态轮缘润滑优于液态轮缘润滑。

3.2 减振降噪

采用轮缘润滑可以大大减少车辆在运营过程中产生的噪音，液态轮缘润滑喷嘴与车轮轮缘的距离一般在20～30 mm，不存在接触；但是固态轮缘润滑是通过恒力弹簧一直压缩润滑块实时与车轮轮缘接触，存在一定的噪音。从这方面对比分析，液态轮缘润滑优于固态轮缘润滑。

3.3 节能环保

固态轮缘润滑装置实时润滑，润滑剂在小范围区域转移，不会产生飞溅；液态轮缘润滑装置因喷嘴与车轮有一定距离，润滑油在车轮高速滚动会发生飘洒现象。从这方面对比分析，固态轮缘润滑优于液态轮缘润滑。

3.4 运用维护

液态轮缘润滑装置每个季度需要加一次润滑油，加注润滑油需采用专用工具，随着车辆不断运营，车轮在不断磨耗和镟修后，应调节喷嘴到车轮轮缘的距离；固态轮缘润滑装置为纯机械式控制，平常日检只需观察润滑器观察孔，检查润滑块是否需要添加，每个润滑块可以使用1个月左右，一个润滑器一般储存约5个润滑块，添加润滑块只需将卷簧座抽出，再添加即可，操作简单方便。从这方面对比分析，固态轮缘润滑优于液态轮缘润滑。

3.5 成本对象

以一列车6编组为例，一般液态轮缘润滑首尾车安装，每辆车总共2套，且列车总数量的50%安装；固态轮缘润滑每个转向架安装1套，总共安装12套。虽然固态轮缘润滑装置数量多，但是两者初始装车成本差不多。随着后续车辆的运用维护，液态轮缘润滑成本明显低于固态轮缘润滑，以一列车每年消耗润滑剂情况进行统计，结果如表1所示[3]，从这方面对比分析，液态轮缘润滑优于固态轮缘润滑。

表1 润滑剂消耗情况

4 结束语

本文主要介绍了城市轨道车辆车载式液态和固

态轮缘润滑装置的结构组成和工作原理，从应用上分析了两者润滑方式的优缺点，对城市轨道交通车辆车载式轮缘润滑的选型具有一定的指导意义。