地铁车辆轮对运用及延长轮对使用寿命探究

虞堂文

（南京地铁运营有限责任公司，江苏南京 210012）

1 整体的镟修情况

南京地铁10 号线于2014 年7 月1 日正式上线运营，配属车辆21 列。首列车023024 于2018 年10 月29 日架修，最后一列车039040 于2020 年12 月28 日完成架修，至此10 号线21列车全部完成架修。

自2014 年开通以来，10 号线所有列车共有738 条轮对因轮饼故障而镟轮，其中单个故障率较高的依次是径跳超限143条、轮缘超高129 条、QR 超限56 条、轮径超差48 条。因轮饼与钢轨相互接触运行过程中，踏面和轮缘均可能产生故障，所以很多轮饼伴随着多个故障，为了方便统计划分，按照径跳超限和轮径超差两个大类进行统计。

1.1 按时间进行统计

由图1 可以看出，自2014 年开始，镟修轮对数量每年呈上升趋势，到2017 年列车运行大约30 万km 时达到顶峰，说明伴随运营时间和里程的增加，轮饼故障和里程值成正比，2018年开始逐步下降，是因为列车进入首轮架修，至2020 年降到最低点，但随着10 号线列车架修后陆续运营超过2 年，运行公里数超过30 万km，轮饼故障又呈上升趋势。据此分析，如果不采取相关方法和措施，预计2021 年后轮饼故障会继续增加。

图1 轮饼故障趋势

1.2 按列车进行统计

由图2 可以看出，每列车整体的轮饼故障镟轮情况，0506 车镟轮轮对最多，达到60 条，1314 车51 条，最少的是4142 车19 条。

图2 各列车轮饼镟修统计

1.3 轮饼故障占比分析

根据统计，轮饼故障总数为738 条，其中径跳超限占比最高19%（2015 年、2016 年共109 起），其次轮缘超高占比17%，QR 超限、轮缘超高/QR 超限、径跳超限/轮缘超高占比均为8%，轮径超差/轮缘超高、轮径超差/径跳超限/轮缘超高占比均为7%，轮径超差、径跳超限/轮缘超高/QR 超限占比均为6%。

2 平均磨耗率

根据镟轮数据，计算了全部21 列车的平均磨耗率（包含镟修和日常磨耗），根据计算统计磨耗率最高是T11 列车0.79 mm/万km，最低是T4 列车0.23 mm/万km，总平均磨耗率为0.62 mm/万km（日常运用磨耗率0.28 mm/万km，镟修磨耗率0.34 mm/万km）（图3）。

图3 列车平均磨耗率

3 架修轮径消耗及架修后镟轮分析

3.1 架修轮径消耗

根据架大修中心提供的数据，有26 节车的镟轮量超过10 mm，其中每列车的平均镟修量差异较大，最高9.6 mm，最低2.6 mm（表1）。

表1 列车架修后平均镟修量

3.2 架修后镟轮分析

10 号线列车架修后，根据统计分析，共有12 辆列车总计113条轮饼故障。其中0506 车最多为27 条，其次是1314 车21 条。架修后轮饼故障占比情况：最高位QR 超标占比21%，其次是轮缘超高/QR 超限占比18%，径跳超限/轮缘超高/QR 超限占比13%，径跳超限、径跳超限/QR 超限均占比10%。

4 车辆大修前轮饼到限预判

在综合考虑镟修量及里程数的基础上，结合列车大修计划和轮饼平均磨耗率，预判大修前必须要更换的轮对数量为28条，可能要更换的轮对数量为84 条。

5 轮对偏磨分析

通过统计21 列车所有的镟轮轮径数据，发现一单元左侧，二单元右侧轮饼存在偏磨现象，偏磨轮径差平均约1.15 mm。

5.1 偏磨原因分析

地铁车辆在转弯的时候会受到离心力的作用，由于离心力的作用会使靠外一侧的轮缘与钢轨紧贴，而靠内一侧的轮缘与钢轨则是处于相离状态，这样会造成轮缘的偏磨现象。查看10 号线轨道运营线路，发现存在11 处小半径曲线（表2）。查阅相关资料，小半径曲线的不对称分布是造成车轮偏磨的重要原因，特别是半径小于500 m 的曲线，从车轮磨耗分布及外形可知，右侧踏面磨耗依旧比左侧高，这是因为整体线路左右曲线的不对称分布所导致。

表2 400 m 以下的曲线半径里程

5.2 轮缘润滑装置与轨道润滑装置

钢轨和车轮的最大磨合区域（图4）。根据钢轨和轮缘的磨耗区域，在轮缘和轨道上安装轮缘润滑装置与轨道润滑装置，以降低列车轮对与钢轨摩擦产生的噪声，减缓钢轨与轮缘的磨耗。

图4 轨和车轮的最大磨合区域

（1）轮缘润滑装置。10 号线目前有21 列车，其中只有偶数车号安装了轮缘润滑装置，10 号线轮缘润滑装置使用的工作模式为：时间＋弯道模式时，即时间模式时暂停120 s，喷油6 s；弯道触发时优先响应弯道，维护人员每月都会对轮缘润滑装置的工作情况进行检查，在过往检修过程中未见异常情况。

（2）轨道润滑装置。安装轨道润滑装置为钢轨自动涂油器，安装在小曲线半径处，工作原理是：当列车通过该位置时，油泵压出的油脂经导油管送到涂油板的端部，由列车轮缘携带，涂抹到曲线钢轨外轨内侧磨耗面上，形成一层油膜，列车经过曲线线路时，车轮轮缘是沿曲线钢轨外轨内侧导向行驶的，因此轮缘就和钢轨内侧严密贴合，这时外轨内侧磨耗面上的油膜就起到减缓钢轨与轮缘磨耗的目的，目前轨旁涂油器工作正常。

6 建议与措施

（1）根据总体数据分析，每年10 号线因镟修消除的轮饼直径约占轮饼总磨耗的50%以上，建议在原有LM28、LM30、LM32 四种偶数廓形的基础上，可以增加LM26、LM27、LM29、LM31 四种踏面廓形，尽量减少单次镟轮切削量，目前029030 车镟修已采用LM27、LM29 廓形，此次镟修根据现场镟修经验，采用新加镟修廓形后节约3～4 mm，效果显著量。

（2）参考与南京地铁3 号线镟修模式，采用预防性镟修和经济型镟修两种模式，预防性镟修即将原有按照镟修标准硬性指标安排的单辆车“恢复性镟修”，改为按走行公里数进行整列车“改善型镟修”，降低了总体镟修量，节约了生产成本，提高维修效率。经济型镟修就是将传统的等级镟修模式改为更经济的无级镟修模式，从而减少单次轮对直径切削量。

（3）建议车辆定期掉头减少偏磨。建议分阶段开展，初定调头周期为6 个月，根据各车半年来的磨耗统计分析，再研究是缩短周期还是延长周期。

（4）根据现有运用总体情况，在没有新的改善措施情况下，为保证轮饼能使用一个架大修周期，建议轮饼配轮直径不小于805 mm。