王维东
辽宁跃迈建设工程有限公司 辽宁 沈阳 110031
摘要：为保证铁道运输的正常稳定运行，必须高度重视铁道与机车车辆车轮间黏着制动力、牵引力，然而在实际运行时，经常会由于两者间的摩擦作用，导致严重磨损，如果轮轨损坏，势必会严重消耗能源能量，并花费更多维修成本。为有效防止磨损，应积极采取一些有效节能降耗策略。据此，本文主要对铁道机车车辆轮轨的磨损及其节能降耗策略进行了详细分析，以期能够为铁路机车车辆安全运行提供帮助。
关键词：铁道；机车；轮轨；磨损；节能降耗
铁道与机车车辆车轮的稳定有序运行，是保证铁路正常安全运转的重要前提，二者密切相关，始终保持彼此依赖的状态，这时就衍生出了一大主要问题，即二者间长期下去会产生很大摩擦，从而引发磨损，导致车辆轮轨损坏，从而在运行的时候，严重消耗能源与资源，导致浪费，成本也会随之增加，所以，必须加以处理[1]。
1摩擦与磨耗关系
轮轨间的相互作用主要体现在两个接触层间的压强与相对运动。尽管机车车辆轮轨接触表面中包含各式各样的磨损机制，但是由于磨损消耗金属材料，在很大程度上是由轮轨间滚动接触消耗能量所决定，且与轮轨接触压强、相对运动率息息相关。另外，车辆轮轨间的摩擦系数和材料硬度都直接影响着金属材料的损耗。在特定磨损模式下，材料磨损率会随着接触压强、相对运动、摩擦系数增大而随之上升。接触表面的能量消耗则是受这些因素共同作用造成的，在能量超出既定标准之后，磨损模式就会随之变化，即从轻度磨损逐渐发展为严重磨损。由于增大材料硬度，能够显著降低磨损率，因此材料特性与磨损之间密切相关，即提高接触表面任何一面强度，都能够促使系统材料磨损整体下降。车辆轮轨磨损不仅能够以提高钢轨与车轮硬度的方式加以优化，还能够采取降低接触压强、相对运动、摩擦程度等措施进行有效控制。车辆轮轨间的压强与车轮、钢轨廓形相关联，且也易受车辆-轨道相互作用相应。对轮轨接触表层相对运动率而言，其主要受车轮牵引力、制动力、轨道几何结构所影响。通常情况下，列车通过小半径曲线的时候，承受的相对运动率与弯道作用会更大一些。而有效控制车辆轮轨界面摩擦程度，有助于严格控制车轮与钢轨的磨损。其一，在车轮轮缘或者钢轨侧面的接触表层添加润滑剂，以此降低摩擦系数，缩减能量消耗，以此环节轮缘与钢轨磨损。其二，在车轮踏面或者钢轨轨顶接触表面上适度降低摩擦，以此实现能耗下降，车轮踏面磨损与钢轨垂磨减小的目标，而且有效控制轨顶摩擦，能够减缓列车穿过曲线时候弯道的影响作用。弯道作用力下降，会促使车轮轮缘或钢轨侧面接触表层压强缩减，以利于降低车辆轮缘与轮轨磨损[2]。
2铁道机车车辆轮轨的磨损
2.1运行中磨损。在铁道机车车辆中，车轮是非常重要的组成部分，是确保车辆运行稳定性的重要基础，在车辆结构体系中发挥着不可替代的主要作用。在铁道机车车辆运行时，车轮和铁道钢轨之间相接触，并发生摩擦，导致车辆踏面与车轮轮缘等发生磨损。一般来说，在机车车辆运行时，轮缘裂缝、车轮踏面裂缝、车轮踏面剥离、车轮热损伤、轮辋疲劳裂缝都是非常常见的磨损类型。针对不同磨损现象发生的具体原因进行详细，发现轮轨接触应力集中、夹杂物应力集中、轮轨接触应力较大、车轮滑行、制定热应力疲劳、表层缺陷应力集中等都是引发车轮磨损的关键原因。在交通正常稳定运输时，由于车轮磨损导致能耗过大。根据铁路机务组的铁路机车车辆核心零件磨损调查研究发现，DF4型的铁道机车运行时，由于车轮维修更换生成成本为，每年每台人工成本大约在35000左右，车轮磨损材料成本大约为430000左右，而车轮维修时停运损失超出36000左右。2.2钢轨磨损。在列车运行时，铁道机车车辆车轮与钢轨间的摩擦会直接影响车轮与钢轨。而就铁工工务部门调研结果表明，因为铁道行业起步晚，发展慢，而且钢轨磨损率比较高。一般来说，轨道磨损问题出现几率大约在25%左右。在曲线路段，由于摩擦造成严重磨损的几率大约在60%。因为铁路轨道和列车间彼此作用关系太过复杂，造成的磨损也各式各样，即铁路压溃、铁轨剥离、铁轨侧磨等等。一般来说，铁轨磨损将会导致铁道机车车辆轮轨使用寿命严重缩减，减弱其与从车轮的作用，造成列车运行稳定性与安全性大大降低，甚至出现脱轨事故，引发安全事故，威胁人们的生命财产安全[3]。
3铁道机车车辆轮轨的节能降耗策略
3.1添加润滑剂。
铁道机车车辆轮轨在长时间运行过程中，经常会发生磨损现象，这主要是由于车辆的摆角刚度太高，或者曲线半径过小，导致车轮严重磨损，从而降低车轮使用寿命。对此，一般情况会选择添加润滑剂的方式，润滑喷涂的位置大多在轮缘同轨侧的接触表层，在表层涂抹润滑剂，能够降低磨损。现阶段主要的润滑方式大概分为车载干式固块润滑与车载油脂喷涂润滑两种。3.1.1车载干式固块润滑。车载干式固块润滑的作用原理是以干式固块润滑系统为载体，此系统的安装比较间，且自主调节能力良好。能够在初步设计时完成安装，还可以在后续改造优化安装。而干式固块润滑系统的突出优势在于不会由于轮轨挤压转移物质到轨顶，节能环保效果较好，不会造成污染。因为此方式所使用的是固体润滑剂，因此必须详细处理安装比例与具体位置，以此强化润滑效果。同时，还能够针对轮缘进行润滑处理，在轨顶与车轮踏面间进行有效润滑，而在车轮踏面润滑处理的时候，可通过车载自主调节机械涂覆器进行涂抹。但是现阶段最常用的水基液体摩擦调节也属于一种润滑剂，能够安装到地面道旁涂覆系统。此润滑剂作用机制是通过机车运行引导涂覆范围润滑剂，在反复引导下，润滑轨顶，并挥发水分，以此在钢轨接触表层与车轮间构建固体薄膜，从而降低轮轨磨损，延长使用寿命。3.1.2车载油脂喷涂润滑。车载油脂喷涂润滑的作用机制是利用油脂喷涂系统，此方式在设计初步时能够完成安装，因为油脂会随意流转，因此精确化控制也是一大关键。并且在系统运行时，很容易造成油脂快速扩散，蔓延到轨顶，从而影响机车制动力与牵引力，发生车轮打滑的不良现象。而相关调研对比了此两种方式，结果发现，车载干式固块润滑在降低轮轨磨损，延长使用寿命方面更具优势，效果更加显著。3.1.3地面道旁轨侧润滑系统。减少车轮的踏面的磨损性在一定程度上也可以降低或者说是阻止波磨的增长。所谓波磨就是一种会影响出行舒适度的一种磨损情况，其形成原因多种多样，但是经由道旁涂覆设备涂覆液体摩擦调节剂的使用后就会降低波磨现象。该系统能够对钢轨的轨角部位和轨侧涂抹润滑脂，然后保证机车在运行途中经由涂覆区域将润滑脂带入到外轨的轨侧和轨角上，有效地降低波磨的增长率降。 3.2利用耐磨损车轮踏面。铁道机车车辆由于磨损太过严重，导致失效主要体现在踏面磨损超出极限，车轮边缘损耗超出极限。为确保铁路安全稳定运行，铁道管理部门针对机车车辆轮轨的踏面检修维护都制定了相对健全的标准。即在维修规程中，明确指出，踏面磨耗深度应严格控制在7mm以内。而在应用踏面轮缘的高度为25mm的情况下，踏面磨耗程度应严格控制在10mm内。此外，检修技术人员应严格按照维修标准，一一审核磨损程度，并全面开展车辆检修与维护工作。而在磨损程度超出规定的时候，势必会直接威胁车辆运行的安全性与稳定性。以前机车车轮踏面形式主要为锥形踏面，其前期磨损指数比较高，但是在磨损到既定程度的时候，磨损速率就会快速下降，并处于稳定状态。通过技术人员科学研究与实验，发现，在车轮踏面设计时，合理利用耐磨损的车轮踏面廓形，能够大大降低轮轨接触应力，降低磨损，保证车轮与钢轨使用寿命得以延长。3.3利用径向转向架。传统铁道机车车辆转向架，在设计的时候，曲线设计缺乏规范性，为基于满足牵引力顺利运转，可通过曲线设计加以优化完善。合理设置钢轨与轮胎冲角，在可控范围内，缩减曲线半径，减小磨损，在此过程需要科学利用径向转向架。3.4做好日常维护工作。不仅要添加润滑剂，引用良好的润滑模式，减少车轮与踏面磨损，同时还应重视日常检修与维护，制定健全的巡检制度，严格规定铁道与机车车辆检查事项，构建相应的维护部门，以此保证维修水平与效率，确保能够及时发现问题，找出原因，并采取科学合理措施进行有效解决[4-5]。
4结语
总而言之，在铁道运输中，机车车辆轮轨经常会出现很强的牵引力与制动力，以保证铁道机车运行的稳定性与可靠性。但是轮轨间的磨损程度相对偏高，还会严重消耗能源。当前，我国铁路运行速度与承载力都实现了显著提升，而由于轮轨磨损引发事故的几率也随之增大。轮轨运行过程中由于磨损导致设备损耗严重，不仅会大大减少轮轨使用寿命，还会造成设备使用功能遗失，从而直接威胁行车安全与稳定。对此，必须重视技术优化创新，并科学合理配置各项资源，以此增强铁道机车车辆运行节能性，在此基础上，将轮轨磨损降到最低水平，以有效降低机车运行资源消耗，促使铁路交通机制正常运转，进而为社会带来良好综合效益。
参考文献：
[1]张建军.铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗[J].科学技术创新，2017（2）：241.
[2]王娟，崔晶，杨会玲.铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗措施分析[J].科技与创新，2018，116（20）：89-90.
[3]赵学良.铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗[J].百科论坛电子杂志，2018（22）：198.
[4]徐昕.铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损情况及与节能降耗分析[J].科技经济导刊，2018，000（002）：33.
[5]唐凌.铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损情况及与节能降耗分析[J].卷宗，2016（11）：642.