關(guān)于CRH6A型動(dòng)車(chē)組踏面清掃裝置動(dòng)作方式對(duì)輪對(duì)踏面的影響

1、 關(guān)于crh6a型動(dòng)車(chē)組踏面清掃裝置動(dòng)作方式對(duì)輪對(duì)踏面的影響 摘要：踏面清掃裝置是四方平臺(tái)動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)重要組成部分之一。清掃裝置中的研磨塊通過(guò)氣缸推動(dòng)，壓在踏面表面產(chǎn)生摩擦,起到改善車(chē)輪表面黏著狀態(tài),修正車(chē)輪踏面形狀, 清掃車(chē)輪踏面的水膜、油膜、泥沙及其他異物的作用。目前，國(guó)內(nèi)動(dòng)車(chē)組踏面清掃裝置動(dòng)作主要分為兩種：持續(xù)動(dòng)作、間接多級(jí)動(dòng)作。在300公里時(shí)速動(dòng)車(chē)組均采用間接動(dòng)作方式。而在200公里的城際列車(chē)crh6a型動(dòng)車(chē)組上，則部分采用了持續(xù)動(dòng)作方式。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)踏面清掃不同動(dòng)作方式除了使得研磨塊更換周期不同之外，還對(duì)輪對(duì)踏面尺寸有著不同程度的影響。持續(xù)動(dòng)作方式不僅會(huì)造

2、成研磨塊磨耗加快，縮短其更換周期，運(yùn)行里程增加時(shí)還會(huì)對(duì)車(chē)輪踏面產(chǎn)生異常磨耗，造成同軸輪徑差超標(biāo)，增加車(chē)輪鏇修作業(yè)次數(shù)。關(guān)鍵詞：踏面清掃；研磨子；輪徑差；車(chē)輪鏇修；持續(xù)動(dòng)作；多級(jí)動(dòng)作；同軸輪徑差動(dòng)車(chē)組制動(dòng)方式采用了盤(pán)形制動(dòng)大功率制動(dòng)方式，因此必須有效利用車(chē)輪與鋼軌之間的粘著，才能保證動(dòng)車(chē)組安全高效的運(yùn)行。踏面清掃裝置作為動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)重要組成之一，起到改善車(chē)輪表面黏著狀態(tài),修正車(chē)輪踏面形狀,清掃車(chē)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(chē)空轉(zhuǎn)、滑行或在時(shí)速30km/h以上施加制動(dòng)時(shí)動(dòng)作?，F(xiàn)階段其動(dòng)作模式共分為兩種：持續(xù)動(dòng)作、間接動(dòng)作。踏面清掃持續(xù)動(dòng)作時(shí)，動(dòng)作氣缸內(nèi)以490kp

3、a壓力將研磨塊持續(xù)擠壓在踏面上，直到動(dòng)作結(jié)束。間接動(dòng)作時(shí)，動(dòng)作氣缸內(nèi)以300kpa壓力將研磨塊按照20s擠壓，10s放松的動(dòng)作周期對(duì)踏面進(jìn)行研磨，直到動(dòng)作結(jié)束。1 問(wèn)題概況1.1 問(wèn)題背景目前，鄭州鐵路集團(tuán)公司配屬共八列crh6a型動(dòng)車(chē)組，擔(dān)當(dāng)鄭州發(fā)往新鄭機(jī)場(chǎng)、焦作等地城際交路。8輛動(dòng)車(chē)組自2017年12月-2018年1月新造出廠(chǎng)以來(lái)，踏面清掃動(dòng)作均為持續(xù)動(dòng)作模式。2018年4月，四方廠(chǎng)對(duì)其中一列動(dòng)車(chē)組進(jìn)行技術(shù)改造，將踏面清掃動(dòng)作方式由原來(lái)的持續(xù)動(dòng)作更改為間接動(dòng)作。1.2 研磨子磨耗問(wèn)題在高速鐵路技術(shù)規(guī)程中規(guī)定，研磨塊原型尺寸為40mm，磨耗到13mm時(shí)需要進(jìn)行更換，極限安全余量為10mm。從

4、既有的動(dòng)車(chē)研磨子使用更換情況來(lái)看，每個(gè)研磨子的有效工作里程大概為10萬(wàn)公里，正常磨耗大概為0.00045mm/km。更換周期大致為兩個(gè)月，基本為兩個(gè)二級(jí)修更換一次。但是對(duì)于踏面清掃使用持續(xù)動(dòng)作方式的crh6a動(dòng)車(chē)組來(lái)說(shuō)，研磨子使用壽命周期急劇縮短，據(jù)統(tǒng)計(jì)研磨塊平均壽命在25天左右。甚至無(wú)法維持一個(gè)二級(jí)修周期，為了減少夜間一級(jí)修大批量更換研磨塊，在二級(jí)檢修時(shí)提高檢修限度。這就造成研磨塊還未使用到限便進(jìn)行更換，形成巨大的浪費(fèi)。另外，通過(guò)觀(guān)察持續(xù)動(dòng)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(wèn)題輪對(duì)出廠(chǎng)原型直徑為860mm,磨耗至790mm時(shí)到限，禁止上線(xiàn)運(yùn)行。輪對(duì)在

5、使用過(guò)程中要求，同一軸輪徑差1mm，同一轉(zhuǎn)向架和同一車(chē)廂輪徑差小于4mm，同一列車(chē)輪徑差小于40mm。當(dāng)輪徑差超限時(shí)需要進(jìn)行鏇修作業(yè)。從既有的動(dòng)車(chē)組運(yùn)行情況及高級(jí)修來(lái)看，輪對(duì)踏面正常磨耗平均在0.1mm/萬(wàn)km。對(duì)于配屬鄭州鐵路集團(tuán)公司的八輛crh6a動(dòng)車(chē)組來(lái)說(shuō)，在列車(chē)運(yùn)行至20萬(wàn)-25萬(wàn)公里時(shí)，踏面清掃動(dòng)作方式為持續(xù)動(dòng)作的車(chē)輛，開(kāi)始出現(xiàn)較為明顯的同軸輪徑差超限的情況。而經(jīng)過(guò)改造踏面清掃動(dòng)作為間接動(dòng)作方式的車(chē)輛0428則并未出現(xiàn)輪徑超差的情況。2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析2.1 研磨塊磨耗量統(tǒng)計(jì)為了對(duì)比不同清掃動(dòng)作方式下研磨塊磨耗量，減少因不同交路，運(yùn)行工況等其他變量對(duì)結(jié)果造成影響?，F(xiàn)將踏面動(dòng)作方式為間接

6、分級(jí)動(dòng)作的動(dòng)車(chē)組0428與未改造的三列車(chē)按排至同一交路下運(yùn)行，統(tǒng)計(jì)兩個(gè)月的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)比結(jié)果如下：統(tǒng)計(jì)自2018年4月25日至2019年6月12日，作對(duì)比的四列動(dòng)車(chē)組運(yùn)行里程如下在保證運(yùn)行工況基本相同的條件下，持續(xù)動(dòng)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(dòng)作方式下研磨子更換周期基本保持在60天。對(duì)四列動(dòng)車(chē)組研磨子磨耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：根據(jù)表格可以明顯發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)改造后的0428，研磨塊的磨耗量為4.92mm/萬(wàn)公里，大致符合既有動(dòng)車(chē)組研磨塊的正常磨耗水平0.00045mm/km。與之對(duì)比的三列動(dòng)車(chē)組，在相同的運(yùn)行里程下，最少磨耗量為8.83mm/萬(wàn)公里，最大磨耗量為1

7、3.11mm/萬(wàn)公里，平均磨耗量10.36mm/萬(wàn)公里。因此可知，不同的踏面動(dòng)作方式對(duì)研磨塊磨耗程度有著顯著的影響。持續(xù)動(dòng)作方式下會(huì)加快研磨塊磨耗，縮短更換周期。2.2 輪對(duì)缺陷統(tǒng)計(jì)在選取的對(duì)比周期內(nèi)，4組對(duì)比動(dòng)車(chē)組共出現(xiàn)輪對(duì)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(duì)缺陷，共計(jì)缺陷47處。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：在上述35處輪超差問(wèn)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(jìn)行鏇修處理

8、，缺陷輪對(duì)鏇修后未再次報(bào)出同軸輪徑差缺陷。可以發(fā)現(xiàn)未經(jīng)踏面改造的動(dòng)車(chē)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(dòng)車(chē)組未出現(xiàn)輪徑超差現(xiàn)象。2.3輪對(duì)磨耗及鏇修量統(tǒng)計(jì)對(duì)上述47處輪對(duì)缺陷問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同軸輪徑差在各個(gè)車(chē)廂和軸號(hào)出現(xiàn)頻次無(wú)明顯趨向。對(duì)故障輪對(duì)進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)計(jì)輪徑磨耗數(shù)據(jù)，結(jié)果如下：經(jīng)過(guò)改造后的0428輪對(duì)萬(wàn)公里磨耗為0.07mm，與正常磨耗0.1mm/萬(wàn)公里相差較小，符合正常運(yùn)用磨耗水平。其他三列動(dòng)車(chē)組發(fā)生故障的輪對(duì)踏面磨耗平均為0.213mm/萬(wàn)公里，超過(guò)正常磨耗量的113%。發(fā)現(xiàn)輪對(duì)故障后，組織對(duì)輪徑差超以及疲勞裂紋的故障輪對(duì)進(jìn)行鏇修處理。從每列動(dòng)車(chē)組中選取五條輪對(duì)統(tǒng)計(jì)鏇

9、修量如下所示。車(chē)號(hào)輪軸位置平均鏇修量04221車(chē)2軸1.95mm3車(chē)2軸1.5mm5車(chē)2軸1.92mm6車(chē)1軸1.9mm0車(chē)3軸2.06mm04241車(chē)1軸2.125mm2車(chē)2軸2.305mm3車(chē)2軸2.005mm4車(chē)3軸2.255mm6車(chē)4軸2.01mm04271車(chē)3軸1.4mm1車(chē)4軸1.455mm3車(chē)1軸1.39mm6車(chē)3軸1.465mm04281車(chē)2軸1.26mm1車(chē)4軸1.59mm2車(chē)4軸1.32mm4車(chē)1軸1.59mm6車(chē)3軸1.465mm統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，平均鏇修量時(shí)以同軸兩輪鏇修量之和求平均值得到的。正常輪對(duì)根據(jù)檢修周期要求，應(yīng)在20至25萬(wàn)公里進(jìn)行一次全列集中鏇修，根據(jù)以往數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)

10、得出集中鏇修的平均單軸鏇修量為1.27mm。在踏面動(dòng)作為間接動(dòng)作方式的0428車(chē)輛上，由于疲勞裂紋僅存在于踏面表面，未發(fā)生深度擴(kuò)散，從而造成臨時(shí)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(dòng)作為直接動(dòng)作方式的其他三列車(chē)組上，由于同軸輪徑差造成臨時(shí)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(guò)對(duì)比不同踏面動(dòng)作方式下的故障輪對(duì)踏面磨耗，并結(jié)合故障輪對(duì)不同的鏇修量，可以發(fā)現(xiàn)踏面動(dòng)作方式為間接動(dòng)作的動(dòng)車(chē)組輪對(duì)消耗水平遠(yuǎn)低于直接動(dòng)作方式的動(dòng)車(chē)組。2.4結(jié)論分析不同的踏面清掃動(dòng)作方式，無(wú)論是對(duì)研磨子還是踏面都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。持續(xù)動(dòng)作

11、方式，對(duì)輪對(duì)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(shí)對(duì)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(dǎo)致的同軸輪徑差超限的情況。間接動(dòng)作方式下，研磨塊以及踏面的磨耗水平趨于正常，也不會(huì)發(fā)生輪徑差超限情況。但由于研磨塊與踏面接觸時(shí)間縮短為原來(lái)的1/3，更容易出現(xiàn)踏面疲勞裂紋。3 結(jié)論及建議通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)看，兩種踏面清掃動(dòng)作方式短期內(nèi)對(duì)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行并無(wú)差異影響。但當(dāng)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行里程超過(guò)20萬(wàn)公里時(shí)，研磨子持續(xù)動(dòng)作方式會(huì)導(dǎo)致研磨塊的異常磨耗，縮短研磨子更換周期。同時(shí)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(dǎo)致輪對(duì)踏面的異常磨耗，當(dāng)輪徑差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行鏇修作業(yè)。相比之下，間接動(dòng)作模式工況下，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)檩啅匠瞵F(xiàn)象，但由于研磨塊接觸踏面時(shí)間縮短，會(huì)產(chǎn)生因輪對(duì)表面疲勞裂紋而進(jìn)行的額外鏇修作業(yè)。對(duì)比兩種不同動(dòng)作方式下的輪對(duì)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(dǎo)致的臨鏇量，延長(zhǎng)輪對(duì)使用壽命。建議動(dòng)車(chē)組踏面清掃裝置動(dòng)作方式統(tǒng)一更改