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铁路货车车辆轮对故障分析及改进措施

发表时间：2021/4/30 来源：《基层建设》2021年第1期作者：高志鸿

[导读] 摘要：在铁路货车车辆中，轮对作为列车与钢轨的接触部件，发挥着承受车辆全部静、动荷载的重要作用，货车车辆的驱动力与制动力需要通过轮对起到作用。

        大秦铁路股份有限公司湖东车辆段
        摘要：在铁路货车车辆中，轮对作为列车与钢轨的接触部件，发挥着承受车辆全部静、动荷载的重要作用，货车车辆的驱动力与制动力需要通过轮对起到作用。但在铁路货车车辆行驶期间，时常出现轮对踏面擦伤磨损和轴身锈蚀等故障问题，限制了轮对使用功能的发挥，对铁路货车行驶安全造成威胁。因此，为提高铁路货运效率，维持铁路运输生产秩序，本文对铁路货车车辆常见轮对故障进行分析，针对性提出车辆轮对改进措施。
        关键词：铁路货车；车辆轮对；故障分析；改进措施
        一、铁路货车车辆的常见轮对故障
        1、轮对踏面与轮缘故障
        在铁路货车行驶期间，由于轮对负责承受全部的货车车辆动、静荷载，加之受到轮轨相互作用力和运行阻力的影响，轮对踏面与轮缘偶尔出现踏面剥离、裂纹、擦伤磨损等故障，此类常见故障的产生原因具体如下。
        1.1踏面擦伤磨损
        在铁路货车行驶期间，车辆对轮作为车辆与钢轨的接触件，将持续在钢轨轨面上保持为滑行状态，轮轨之间产生相互作用力，使得轮对踏面表面出现磨损。随着时间推移，轮对踏面磨损程度持续加剧，最终将轮对圆形踏面摩擦形成单块或是数块平面。同时，在货车车辆轮对自身存在质量缺陷、制造工艺不达标、转向架结构不合理、车辆运行速度较快时，都将加快轮对踏面磨损程度，如果没有及时修复对轮踏面，或是更换全新的零部件，将对货车车辆行驶安全造成威胁。
        此外，在货车车辆轮对踏面出现一定程度的磨损后，将形成较为稳定的状态，使得踏面磨损程度放缓。针对这一特性，当前在部分铁路货车车辆中，均配置有LM磨耗型踏面，在踏面使用一定时间后，即可保持较为稳定的状态。但是，在铁路货车出现瞬时制动力过大与制动缓解不良现象时，有可能破坏踏面稳定状态，造成踏面擦伤。
        1.2踏面剥离
        轮对踏面剥离是指轮对踏面金属物质以片状形式持续剥落，进而在踏面表面结构上形成不规则的凹坑，破坏了轮对踏面原有的标准外形。如果踏面剥离程度较为严重，或是问题没有得到及时解决，将会影响到铁路货车形式稳定性，进而出现晃车现象以及车辆脱轨事故。同时，根据产生原因和表现形式，可以将轮对踏面剥离故障分为热剥离和疲劳型剥离两种形式。其中，在踏面表面形成沿直角方向朝轮周延伸扩展的裂纹，由相邻裂纹形成片状剥离，表明出现轮对踏面热剥离故障。而在踏面周边形成与其平行的舌状物，且该物体受车轮碾压作用力影响出现塑性变形现象时，则该故障为轮对踏面疲劳剥离故障。
        1.3踏面裂纹
        在铁路货车行驶期间，由于轮对踏面与钢轨轨面产生相互作用力，在二者摩擦过程中，将持续产生大量热量，致使轮对部件工作温度升高，处于高温工作条件。与此同时，轮对为金属材质，具有良好的热传递性，将所吸收热量向外部进行扩散传导，使得轮对工作温度呈现骤升骤降现象，冷热极度不均匀，容易出现淬火效应，进而在踏面形成裂纹。同时，可以将轮对踏面裂纹分为两类，一类是受温度波动影响在踏面表面形成的硬化层，另一类则是在高温条件下膨胀应力和塑性变形抵消后形成的内部裂纹，难以通过肉眼观察发现。
        2、轮缘磨损故障
        在铁路货车直线行驶时，轮对轮缘虽然会出现磨损现象，但实际磨损量较为轻微，并未对轮对使用性能的发挥和使用寿命造成明显影响。但是，在货车车辆驶过岔路以及弯路时，为保持车辆稳定平衡，轮对轮缘将承受更大的水平作用力，并与车轮外侧轨道持续摩擦，在短时间内加剧了轮缘磨损程度。因此，在货车行驶期间经常经过岔路和弯路等地段时，将加快轮对轮缘磨损程度，需要相应的调整轮缘维护保养频率，及时更换与修补磨损严重的轮缘。此外，在轮对和铁路钢轨相对位置异常，或是转向架组装不当时，将使得货车车辆轮对偏向一侧轨道，致使轮缘出现偏磨现象。

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        3、轴颈超限度与轴身锈蚀故障
        首先，在铁路货车行驶期间，如果驾驶员频繁开展骤然加速操作，或是车辆载荷量超标与骤然增减时，会在极短时间内明显改变车轮承受力度。在这一运行条件下，由于轮对轴颈存在承受限度，在超过实际承受限度后，将以此为诱因引发滚动轴承故障的出现。
        其次，车辆轮对所处工作环境较为复杂，铁路沿线各地区气候条件存在明显差异，受外部环境和气候条件影响，会对轮对轴身施加腐蚀作用，使得轴身逐渐出现腐蚀现象。同时，在轴身表层防腐漆层剥落破损后，也会加快轴身锈蚀速度。
        二、铁路货车车辆轮对改进措施
        1、优化车辆性能与质量控制
        为预防和减少货车车辆轮对故障的出现，要提高对货车车辆制造工艺的研究力度，推动车辆结构与制造技术的创新优化发展，突破老旧型号货车车辆的结构局限性，全面优化车辆性能。例如，在多数老旧型号货车车辆中，均配置有高磨合成闸瓦，在车辆行驶期间，随着制动距离的延长，闸瓦将在车辆制动期间与轮对踏面产生剧烈摩擦，使得踏面工作温度快速升高，且闸瓦在高温条件下粘连踏面表层，易出现踏面剥离与擦伤故障。针对这一问题，可选择使用其他种类闸瓦来取代高磨合成闸瓦，如配置粉末冶金闸瓦。此外，在货车车辆交付使用前，以及车辆检修完毕后，必须对货车轮对等部件的结构完好性、规格型号、性能进行检查，如检查轮对是否存在辐板孔裂纹与踏面擦伤等质量缺陷，及时更换或修补存在质量缺陷的零部件。随后，在确定货车车辆质量满足使用标准后，再将车辆投入使用。
        2、加大检修力度
        检修部门定期开展铁路货车车辆检修工作，严格落实“三检一验”检修制度，要求工作人员遵循相关流程规范开展标准化检修工作，禁止出现违章操作、漏检、篡改检修顺序等不规范行为。同时，将货车车辆检修过程与结果进行记录备份，总结货车车辆存在的潜伏故障，依次开展车辆维修作业，如更换严重磨损的零部件，在轴身表面补刷防腐漆层，重新组装结构异常的转向架等，确定货车车辆潜伏故障得到彻底解决后，再将铁路货车投入使用。此外，考虑到传统车辆检修模式存在局限性，无法及时发现全部的车辆轮对故障，所开展检修工作存在滞后性。因此，应推动铁路车辆检修工作的信息化发展，在车身结构中安装若干数量与种类的信息传感装置，持续对车辆轮对等部件及周边环境的实时状态进行感知，当监测到异常情况后，及时发送报警信号，快速组织开展车辆抢修工作。同时，依托信息化技术，采取多元化的货车车辆检修方式，如状态检修、在线检修、离线检修等，以此来满足不同条件下的货车车辆检修需求。
        3、改善车辆运行环境
        为减小制动机性能、机车操纵等因素对车辆轮对部件运行质量造成的影响，预防轮对踏面擦伤磨损、踏面玻璃、轴径超限度等故障问题出现。因此，需要加强铁路货车车辆行驶管控力度，要求驾驶员严格遵循相关操作规范开展具体标准，在非必要情况下尽可量避免采取紧急制动、制动力过大、在下坡道长时间带闸运行等操作，为车辆轮对提供良好的运行环境，将轮对磨损量控制在安全范围内。
        结语
        综上所述，为保证铁路货车车辆安全稳定形势，适应现代铁路运输体系的跨越式发展要求。因此，管理部门应提高对铁路货车车辆轮对故障问题的重视程度，结合历史数据与同类案例，深入了解车辆轮对故障类型及产生原因，积极落实上述改进措施，将车辆轮对故障出现概率控制在较低程度，致力于将行车安全隐患和轮对故障消灭于萌芽状态。
        参考文献：
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        [2]吴建超，高石明，肖佳满.铁路货车车辆轮对故障分析及改进措施研究[J].河南科技，2015（10）.
        [3]杨浩.铁路货车车辆轮对故障原因、危害分析及解决措施研究[J].技术与市场，2018，25（05）.