關于CRH6A型動車組踏面清掃裝置動作方式對輪對踏面的影響

1、 關于crh6a型動車組踏面清掃裝置動作方式對輪對踏面的影響 摘要：踏面清掃裝置是四方平臺動車組轉向架基礎制動系統(tǒng)重要組成部分之一。清掃裝置中的研磨塊通過氣缸推動，壓在踏面表面產(chǎn)生摩擦,起到改善車輪表面黏著狀態(tài),修正車輪踏面形狀, 清掃車輪踏面的水膜、油膜、泥沙及其他異物的作用。目前，國內動車組踏面清掃裝置動作主要分為兩種：持續(xù)動作、間接多級動作。在300公里時速動車組均采用間接動作方式。而在200公里的城際列車crh6a型動車組上，則部分采用了持續(xù)動作方式。通過現(xiàn)場實際情況的對比，發(fā)現(xiàn)踏面清掃不同動作方式除了使得研磨塊更換周期不同之外，還對輪對踏面尺寸有著不同程度的影響。持續(xù)動作方式不僅會造

2、成研磨塊磨耗加快，縮短其更換周期，運行里程增加時還會對車輪踏面產(chǎn)生異常磨耗，造成同軸輪徑差超標，增加車輪鏇修作業(yè)次數(shù)。關鍵詞：踏面清掃；研磨子；輪徑差；車輪鏇修；持續(xù)動作；多級動作；同軸輪徑差動車組制動方式采用了盤形制動大功率制動方式，因此必須有效利用車輪與鋼軌之間的粘著，才能保證動車組安全高效的運行。踏面清掃裝置作為動車組轉向架系統(tǒng)重要組成之一，起到改善車輪表面黏著狀態(tài),修正車輪踏面形狀,清掃車輪踏面的水膜、油膜、泥沙及其他異物的作用。踏面清掃裝置在列車空轉、滑行或在時速30km/h以上施加制動時動作?，F(xiàn)階段其動作模式共分為兩種：持續(xù)動作、間接動作。踏面清掃持續(xù)動作時，動作氣缸內以490kp

3、a壓力將研磨塊持續(xù)擠壓在踏面上，直到動作結束。間接動作時，動作氣缸內以300kpa壓力將研磨塊按照20s擠壓，10s放松的動作周期對踏面進行研磨，直到動作結束。1 問題概況1.1 問題背景目前，鄭州鐵路集團公司配屬共八列crh6a型動車組，擔當鄭州發(fā)往新鄭機場、焦作等地城際交路。8輛動車組自2017年12月-2018年1月新造出廠以來，踏面清掃動作均為持續(xù)動作模式。2018年4月，四方廠對其中一列動車組進行技術改造，將踏面清掃動作方式由原來的持續(xù)動作更改為間接動作。1.2 研磨子磨耗問題在高速鐵路技術規(guī)程中規(guī)定，研磨塊原型尺寸為40mm，磨耗到13mm時需要進行更換，極限安全余量為10mm。從

4、既有的動車研磨子使用更換情況來看，每個研磨子的有效工作里程大概為10萬公里，正常磨耗大概為0.00045mm/km。更換周期大致為兩個月，基本為兩個二級修更換一次。但是對于踏面清掃使用持續(xù)動作方式的crh6a動車組來說，研磨子使用壽命周期急劇縮短，據(jù)統(tǒng)計研磨塊平均壽命在25天左右。甚至無法維持一個二級修周期，為了減少夜間一級修大批量更換研磨塊，在二級檢修時提高檢修限度。這就造成研磨塊還未使用到限便進行更換，形成巨大的浪費。另外，通過觀察持續(xù)動作方式下研磨塊的接觸面發(fā)現(xiàn)存在大量金屬鑲嵌情況。如下圖所示：1.3 踏面磨耗問題輪對出廠原型直徑為860mm,磨耗至790mm時到限，禁止上線運行。輪對在

5、使用過程中要求，同一軸輪徑差1mm，同一轉向架和同一車廂輪徑差小于4mm，同一列車輪徑差小于40mm。當輪徑差超限時需要進行鏇修作業(yè)。從既有的動車組運行情況及高級修來看，輪對踏面正常磨耗平均在0.1mm/萬km。對于配屬鄭州鐵路集團公司的八輛crh6a動車組來說，在列車運行至20萬-25萬公里時，踏面清掃動作方式為持續(xù)動作的車輛，開始出現(xiàn)較為明顯的同軸輪徑差超限的情況。而經(jīng)過改造踏面清掃動作為間接動作方式的車輛0428則并未出現(xiàn)輪徑超差的情況。2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析2.1 研磨塊磨耗量統(tǒng)計為了對比不同清掃動作方式下研磨塊磨耗量，減少因不同交路，運行工況等其他變量對結果造成影響?，F(xiàn)將踏面動作方式為間接

6、分級動作的動車組0428與未改造的三列車按排至同一交路下運行，統(tǒng)計兩個月的相關數(shù)據(jù)，對比結果如下：統(tǒng)計自2018年4月25日至2019年6月12日，作對比的四列動車組運行里程如下在保證運行工況基本相同的條件下，持續(xù)動作方式下的研磨子更換周期最快為21天，平均為30天，間接動作方式下研磨子更換周期基本保持在60天。對四列動車組研磨子磨耗情況進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果如下：根據(jù)表格可以明顯發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改造后的0428，研磨塊的磨耗量為4.92mm/萬公里，大致符合既有動車組研磨塊的正常磨耗水平0.00045mm/km。與之對比的三列動車組，在相同的運行里程下，最少磨耗量為8.83mm/萬公里，最大磨耗量為1

7、3.11mm/萬公里，平均磨耗量10.36mm/萬公里。因此可知，不同的踏面動作方式對研磨塊磨耗程度有著顯著的影響。持續(xù)動作方式下會加快研磨塊磨耗，縮短更換周期。2.2 輪對缺陷統(tǒng)計在選取的對比周期內，4組對比動車組共出現(xiàn)輪對缺陷54處，其中0422出現(xiàn)18處，其中硌傷超限6處、同軸輪徑差超限11處、擦傷超限1處；0424出現(xiàn)15處均為同軸輪徑差超限；0427出現(xiàn)9處均為同軸輪徑差超限；0428出現(xiàn)12處均為疲勞性損傷。除去外界環(huán)境引起的輪對缺陷，共計缺陷47處。統(tǒng)計結果如下：在上述35處輪超差問題中，同軸輪徑最大差值3.37mm，最小差值1.05mm，平均差值為1.63mm，均已進行鏇修處理

8、，缺陷輪對鏇修后未再次報出同軸輪徑差缺陷?？梢园l(fā)現(xiàn)未經(jīng)踏面改造的動車組，均在不同程度上存在同軸輪徑差超限情況。經(jīng)改造后的動車組未出現(xiàn)輪徑超差現(xiàn)象。2.3輪對磨耗及鏇修量統(tǒng)計對上述47處輪對缺陷問題進行統(tǒng)計，同軸輪徑差在各個車廂和軸號出現(xiàn)頻次無明顯趨向。對故障輪對進行測量，統(tǒng)計輪徑磨耗數(shù)據(jù)，結果如下：經(jīng)過改造后的0428輪對萬公里磨耗為0.07mm，與正常磨耗0.1mm/萬公里相差較小，符合正常運用磨耗水平。其他三列動車組發(fā)生故障的輪對踏面磨耗平均為0.213mm/萬公里，超過正常磨耗量的113%。發(fā)現(xiàn)輪對故障后，組織對輪徑差超以及疲勞裂紋的故障輪對進行鏇修處理。從每列動車組中選取五條輪對統(tǒng)計鏇

9、修量如下所示。車號輪軸位置平均鏇修量04221車2軸1.95mm3車2軸1.5mm5車2軸1.92mm6車1軸1.9mm0車3軸2.06mm04241車1軸2.125mm2車2軸2.305mm3車2軸2.005mm4車3軸2.255mm6車4軸2.01mm04271車3軸1.4mm1車4軸1.455mm3車1軸1.39mm6車3軸1.465mm04281車2軸1.26mm1車4軸1.59mm2車4軸1.32mm4車1軸1.59mm6車3軸1.465mm統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，平均鏇修量時以同軸兩輪鏇修量之和求平均值得到的。正常輪對根據(jù)檢修周期要求，應在20至25萬公里進行一次全列集中鏇修，根據(jù)以往數(shù)據(jù)經(jīng)驗

10、得出集中鏇修的平均單軸鏇修量為1.27mm。在踏面動作為間接動作方式的0428車輛上，由于疲勞裂紋僅存在于踏面表面，未發(fā)生深度擴散，從而造成臨時鏇修量最大為1.59mm，最小為1.26mm，平均鏇修量為1.445mm。在踏面動作為直接動作方式的其他三列車組上，由于同軸輪徑差造成臨時鏇修量最大為3.02mm，最小鏇修量為1.38mm，平均鏇修量為2.19mm。通過對比不同踏面動作方式下的故障輪對踏面磨耗，并結合故障輪對不同的鏇修量，可以發(fā)現(xiàn)踏面動作方式為間接動作的動車組輪對消耗水平遠低于直接動作方式的動車組。2.4結論分析不同的踏面清掃動作方式，無論是對研磨子還是踏面都會產(chǎn)生不同的影響。持續(xù)動作

11、方式，對輪對修形、消除疲勞性裂紋起到積極作用，但卻加劇研磨塊磨耗，縮短使用周期；同時對踏面磨耗有著消極的影響，更容易發(fā)生由于踏面磨耗異常導致的同軸輪徑差超限的情況。間接動作方式下，研磨塊以及踏面的磨耗水平趨于正常，也不會發(fā)生輪徑差超限情況。但由于研磨塊與踏面接觸時間縮短為原來的1/3，更容易出現(xiàn)踏面疲勞裂紋。3 結論及建議通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及結合現(xiàn)場實際情況來看，兩種踏面清掃動作方式短期內對動車組運行并無差異影響。但當動車組運行里程超過20萬公里時，研磨子持續(xù)動作方式會導致研磨塊的異常磨耗，縮短研磨子更換周期。同時由于持續(xù)擠壓摩擦踏面，使之溫度升高，更容易發(fā)生金屬鑲嵌，從而導致輪對踏面的異常磨耗，當輪徑差超過標準時，需要對其進行鏇修作業(yè)。相比之下，間接動作模式工況下，不會出現(xiàn)因為輪徑超差現(xiàn)象，但由于研磨塊接觸踏面時間縮短，會產(chǎn)生因輪對表面疲勞裂紋而進行的額外鏇修作業(yè)。對比兩種不同動作方式下的輪對磨耗水平，有著較為顯著的差異。為了節(jié)約檢修成本，提高作業(yè)效率，降低因輪徑超差導致的臨鏇量，延長輪對使用壽命。建議動車組踏面清掃裝置動作方式統(tǒng)一更改