广州地铁一号线轮的应对措施

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摘要：介绍了广州地铁一号线列车轮对磨耗情况，通过分析一号线轨道曲线情况及转向架特征，并结合轮缘磨耗规律，分析了S1002与CHN60钢轨匹配性能

关键词：轮缘磨耗；曲线通过能力；轮轨匹配；应对措施

0引言

广州地铁一号线列车轮对踏面型号为UICS1002，轮对内侧距为1353mm。一号线列车轮对镟修的主要原因为轮缘磨耗率大导致轮缘偏小，根据实际镟修经验，补偿1mm轮缘厚度，需镟修4~5mm轮径，一条新轮对轮径840mm，可以镟修3~4次即到限，轮对使用寿命通常为2~3年，使用寿命短，这样一来使得镟轮、换轮作业频繁，大大增加检修分部生产及供车压力。为了调查并解决该问题，研究一号线列车轮对磨耗情况和线路特征，从力学及动力学角度分析磨耗原因及应对措施。

1列车轮对运用现状

广州地铁一号线A1型车轮对运用情况自2009年起开始变的恶劣，主要表现为轮缘的磨耗，且长期存在偏磨的情况，可以看出A1车轮缘磨耗率大于A2、A3车轮缘磨耗率，如图2所示，且上行右侧轮缘磨耗率也明显大于上行左侧轮缘磨耗率。

2磨耗原因分析

2.1线路情况

统计一号线上行（上下行规律相同）小曲线转向里程。所有小于600m的小曲线线路中，逆时针偏转线路里程是顺时针偏转线路里程的78.1%，而小于等于400m的小曲线半径中，逆时针偏转线路里程是顺时针偏转线路里程的139.8%，300m和320m的小曲线半径中，逆时针偏转线路里程是顺时针偏转线路里程的191.8%，这表明，小于等于400mm特别是300m和320m的小曲线里程数决定着一号线轮缘偏磨规律，列车通过400m以内小曲线能力不足。上行线300m和320m逆时针偏转小曲线段总共1471m，分布于芳黄、烈东、体体、体广四个区间，要从轨道方面降低轮缘磨耗，需首先从这四个区间的小曲线段入手，建议加强轨旁轮缘润滑或考虑加宽轨距等。

2.2异常磨耗分析

轮对磨耗数据显示，广州地铁一号线上行右侧轮缘磨耗速率普遍大于左侧。根据列车运行性能，转向架在列车运行前进方向的导向轮的轮缘磨耗率要大于同一转向架的非导向轮的轮缘磨耗率，所以可以看出是列车在运行方向转向架导向轮的轮缘磨耗率较大。根据向心力产生机理，上行右侧轮缘磨耗速度较快是由于列车通过逆时针偏转的曲线偏多、小曲线通过能力不足导致，由于向心力作用，通过小半径曲线时，踏面锥度自导向能力不足，使轮缘与钢轨发生了严重的贴靠导致轮缘快速磨耗[1]。

3轮对踏面换型分析

3.1S1002与LM型踏面对比分析

广州地铁一号线轮缘磨耗速度快与线路曲线段较多、曲线半径小有关系，要减小轮缘磨耗，需提高车辆曲线通过能力。查阅相关文献，我国大部分地铁车辆轮对、正线运行客、货车轮对采用LM型磨耗踏面[4]，因此对比分析了S1002踏面与LM踏面的曲线通过能力。LM磨耗型踏面和S1002踏面与我国60kg/m钢轨匹配时存在明显差异。S1002踏面的等效锥度比LM磨耗型踏面的要小，当轮对横移量为6mm时，LM型踏面的等效锥度就达到了0.25，而S1002踏面的等效锥度还不到0.2，只是当轮对横移量8.5mm以后开始轮缘接触，等效锥度才急剧增大，等效锥度过小影响列车曲线通过能力。不同踏面对列车横向平稳性影响较大，LM踏面的横向平稳性相对S1002踏面差，但是在80km/h速度范围内，都小于2.75，能达到GB5599-85规定的良好水平。车轮踏面形状对车辆的曲线通过性能影响很大。在同一曲线半径下，采用S1002踏面的车辆曲线通过时，其最大轮轨横向力、脱轨系数及轮轨磨耗指数都比采用LM磨耗型踏面时大，也即其曲线通过性能相对较差[2]。对于S1002踏面，其运行稳定性比较好，但其曲线通过性能相对较差，而LM磨耗型踏面则正好相反。鉴于一号线轮缘磨耗问题突出，有必要优先考虑列车曲线通过性能。根据欧洲标准UICS1002磨耗型踏面匹配的轮对内侧距为1360mm，广州地铁一号线轮对内侧距是1353mm，根据S1002踏面几何形状可知，广州地铁一号线踏面等效锥度偏小，曲线通过能力较差，这也是一号线轮缘磨耗速度较快的另一个原因。除了更换LM型踏面增加曲线通过能力外，由于一号线曲线段多、曲线半径小，要降低轮缘磨耗，需加强轮缘润滑，一号线总共35列车，按照30%比例配置轮缘润滑装置，需配置10.5台（取整为11台），目前只配置9台，需再增加两台，并加强现有轮缘润滑装置的维护，确保其正常工作。

3.2踏面换型效果

为验证LM型踏面可增加曲线通过能力、降低轮缘磨耗，在2015年8月分别挑选了一列A1和A2、A3车进行实验，将原有S1002踏面镟修为LM磨耗型踏面，统计2列车的轮对磨耗情况，发现轮对磨耗有所改善，磨耗率有所下降。

4结论及措施

从以上分析可得，一号线轮对偏磨的主要原因一号线曲线段多、曲线半径小，通过小半径曲线时，踏面锥度自导向能力不足，使轮缘与钢轨发生了严重的贴靠导致轮缘快速磨耗；曲线通过能力对比表明，LM型踏面曲线通过能力优于S1002踏面，且通过实验列车轮对磨耗情况来看，LM型踏面磨耗率小于S1002踏面[3]。鉴于一号线轮缘磨耗速度较快，建议将轮对踏面更换为LM型，内侧距维持1353m，增加车载轮缘润滑装置，并加强小曲线段钢轨的涂油作业，考虑定期对转向架换边作业。

参考文献：

［1］张剑.地铁车辆轮轨型面匹配分析［J］.大连交通大学学报，2012（5）：1-6.

［2］周睿.地铁车辆轮轨匹配关系研究［J］.铁道车辆，2010（9）：1-3.

［3］宋慧玲.地铁车辆轮轨型面匹配关系研究［D］.大连：大连交通大学，2012.

［4］孙君玉.地铁车辆轮轨系统减磨的研究［J］.城市公共事业，2001，15（1）：11-13.

作者:张三多 李剑华 单位:广州地铁集团有限公司