关于动车组车轮踏面浅表层损伤机理及对策
铁道车辆车轮踏面擦伤原因及防范措施
铁道车辆车轮踏面擦伤原因及防范措施摘要在铁道车辆运行过程中，车轮踏面在众多原因作用下，也会发生擦伤并且会对铁路车辆运行产生一定的影响。
本文研究了车轮踏面出现擦伤的原因，并对如何防范踏面擦伤的出现进行了探讨。
关键词车轮；踏面擦伤；原因；处理措施中图分类号U2 文献标识码 A 文章编号2095-6363（2017）14-0034-01轮对是铁道车辆主要组成部件，承担着铁道车辆沿钢轨走行的功能，工作中轮对需要承受来自各个方向的力作用，同时轮对本身也需具备导向、传递制动力等方面的功能。
因此，轮对在行走过程当中，不可避免会出现车轮的踏面擦伤、剥离等情况，并且这些情况也会直接影响得到铁道车辆的运行安全[1]。
为此，以下从轮对踏面擦伤的实际情况出发，具体分析擦伤的原因，并就其原因探讨防范的措施。
1 车轮踏面擦伤的原因1.1 车轮踏面构造分析当前铁道车辆的车轮踏面主要分为两种类型，即锥型踏面和磨耗型踏面，这两种踏面的具体参数有明显的不同。
锥型踏面是由轮内侧面向外48mm至100mm之间以1：20的锥度区段和由100mm到35mm之间以1：10的锥度区段构成。
磨耗型踏面则是由半径为100mm、500mm、220mm的三段弧型线圆滑连接成的一条曲线和锥度为1：8的一段直线组成的几何图形[2]。
随着铁道车辆新技术的发展，目前基本上采用的是磨耗型踏面车轮。
基于该类型的车轮踏面，其踏面擦伤的原因依据情况会有不同，以下进行具体分析。
1.2 车轮踏面擦伤原因分析在当前使用磨耗型踏面车轮下，车轮踏面擦伤的具体原因有以下几点：1）车轮的制动力过于强大，这一情况的出现主要是由于车辆制动系统的结构设计存在问题，或制动阀、风管等出现临时故障；2）车辆运行时，由于制动故障出现抱闸的情况，闸瓦间隙自动调整器以及制动缸故障进一步使得车轮踏面发生擦伤；3）车辆运行时间过长车轮出现疲劳，并且受到温度的冲击发生剥离，进而发生擦伤；4）铁道车辆运行时铁鞋制动过于频繁因而导致擦伤；5）调车时采用手制动之后，如果不进行完全放松，在长时间的闸瓦、车轮相互摩擦下，车轮踏面温度则上升，从而容易发生剥离、擦伤；6）车辆运行的线路表面平整度也会对车轮踏面产生一定的影响，如线路表面凹凸不平等，均可能使得车轮踏面发生擦伤；或者铁道钢轨弯道的内外轨高度差致使车轮踏面出现擦伤；7）铁道车辆在温差非常大的情况下，其车轮踏面也会发生擦伤。
动车组踏面缺陷的运用分析及控制措施研究
动车组踏面缺陷的运用分析及控制措施研究张果【摘要】通过总结多起轮对异声故障共性特点,统计分析车轮踏面浅表层缺陷规律,针对踏面浅表层缺陷产生的原因,制定防控措施,提出后续工作设想.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】3页(P103-105)【关键词】车轮;踏面;异声;浅表层缺陷【作者】张果【作者单位】武汉铁路局武汉动车段,湖北武汉 430080【正文语种】中文【中图分类】U266.22016年以来，武汉动车段配属的CRH380AL型动车组在运行中发生多起车轮异声故障，严重干扰了铁路运输秩序，经分析全部为动车组头车首条轮对踏面浅表层缺陷所致。
入库检查探伤均发现裂纹或者缺陷，均具有以下共同特点：(1)发生在动车组运行方向头车首条轮对。
(2)车型主要是CRH380AL车，长期在高铁线路运行。
(3)动车组速度在30～70 km/h司机室下方存在异声。
(4)车轮直径接近800 mm。
(5)车轮踏面浅表面存在浅表层缺陷，表现主要形式为滚动接触疲劳或轻微剥离。
(6)根据铁路动车组运用维修规程CRH380A(L)型动车组限度规定，动车组车轮踏面剥离均未超限，安装在动车组入库轨道上的轮对动态检测系统(以下简称LY)未报警。
因此开展踏面缺陷研究。
1 车轮踏面浅层表面缺陷1.1 数据统计分析2016年武汉动车段配属CRH380AL型动车组30列、CRH380A型动车组27列，共计发现车轮踏面浅表层缺陷故障40件，涉及28列车组。
其中典型案例如图1所示。
图1 某车01车缺陷(1) 按轮径分布车组情况分析统计CRH380A/AL动车组轮径值分布，轮径在790～810 mm的车轮共计有752个，其中有258个是在头车，有68个是在头尾车首条轮对。
所有轮径在790～810 mm的车轮均分布在CRH380AL型动车组上，共计24组，占该车型总数的80%；中间车厢小轮径(790～810 mm)车轮494个，占中间车厢车轮总数10.6%；头尾车首条轮对小车轮分布在24列CRH380AL动车组上，占首轮总数56.7%；从数据可以看出CRH380AL动车组车轮直径普遍偏小，头尾车小轮径情况比中间车厢严重，且首条轮对小轮径现象较多。
试论动车组项目轮对擦伤问题的分析及解决
试论动车组项目轮对擦伤问题的分析及解决摘要：动车组在正线运行时因黏着降低出现滑行，施加紧急制动停车后，04 车3，4 轴的5，6，7，8 位轮对踏面出现不同程度擦伤。
文章详细分析了轮对擦伤的原因并实现了故障复现，确定轮对擦伤原因为车组在持续严重滑行时，04 车制动系统仅能实现1 次持续排风功能，使本架参考速度无法正常恢复到车组速度，导致防滑功效降低。
针对上述问题，提出改善车组在严重滑行时的持续排风功能和缩短电制动切除时间的解决方案，并通过了试验验证。
关键词：动车组；轮对擦伤；制动力分配；电制动；空气制动一、故障现象动车组的制动力分配设计理念是充分利用电制动，减少闸片磨耗。
在电制动能力满足列车制动力需求的情况下，优先使用电制动（分配在01 车与04 车上），电制动不足时在各架平均补充空气制动。
该动车组当日运行在株洲—株洲南区间时，区间下坡道为25.6‰，坡道长度约895 m，且雾水气较大，上述因素导致轮轨黏着较低。
车组运行在此区间时，轮对出现空转，之后施加制动。
车组优先施加电制动，动车由于承担了较大的制动力出现了滑行。
当电制动出现严重滑行后，切除了电制动，由空气制动接管，但由于轨面黏着不足，空气制动仍然出现滑行，且由于04 车防滑功能未正确动作，最终导致04 车3，4轴轮对擦伤。
二、原理分析2.1 制动力管理车组正常运行时，采用电制动与空气制动实时协调配合，电制动优先，空气制动延时投入，电制动不足时在各架平均补充空气制动的混合制动方式，即按等磨耗原则进行混合制动[1]。
如果动车电制动失效，根据剩余的牵引系统制动能力，失效的制动力首先由剩余的牵引系统补充。
如果还需要制动力，由制动控制模块（BCU）施加空气制动，以补足列车所需的总制动力和电制动力的差值，不足的制动力平均分配在所有车辆上，同时考虑黏着系数限制。
2.2 整车防滑控制原理防滑系统由控制单元和速度传感器组成。
控制单元计算本车速度传感器采集的轴速度、参考速度、轴减速度，根据各轴减速度，各轴速度与参考速度之间的速度差来判断滑行状态。
车轮踏面擦伤原因分析及措施
车轮踏面擦伤原因分析及措施车轮踏面擦伤原因分析及措施车轮踏面擦伤是车辆在运行之中发生的主要故障之一,危害性极大.严重危及着列车的运行安全,影响铁路运输的提高。
因此,分析轮对踏面擦伤原因及制定预防措施已成为现场亟待解决的问题。
１.车轮擦伤的原因分析1.1司机操纵不当在长大下坡道时,司机将小闸推向缓解位,使车辆制动机车缓解.这种用车辆制动拖住机车的方法会增加车辆制动力;另一方面，由于长大货物列车的增加，列车在进入列检所停车时,采用了二次停车，此时，由于部分车辆没有缓解,车轮产生滑行，造成擦伤。
1.2温度条件变化原因严寒季节钢轨面上有冰雪、霜冻、油污，使轮对与钢轨的粘着系数降低，制动力大于粘着力，造成车轮擦伤。
1.3车站调车作业时使用单侧铁鞋车辆从驼峰上溜放下来受到单侧铁鞋的阻力后，有铁鞋一侧的轮对被垫起，而另一侧的轮对由于停止转动与钢轨产生剧烈摩擦，造成轮对踏面擦伤。
1.4车辆制动机故障、部分配件作用不良冬季气温下降，三通阀油脂凝固或风道凝结水进入风管内，造成三通阀滑动部分因摩擦阻力增大，在列车紧急制动时作用缓慢不良或不起作用，造成列车制动快慢不一致，制动压力高低不均而造成车辆车轮擦伤。
1.5空重车装置调整不正确运用部门根据车辆每轴平均载重确定“空车位”和“重车位”，使车辆产生不同的制动力。
如果空车运行，而车辆的空重车手炳至于重车位时，将使制动力大于粘着力，造成车轮滑行，擦伤轮对。
1.6闸瓦自动间隙调整器故障或调整不当现场车辆在做定期检修时，还须对闸调器做减小间隙、增大间隙实验。
该项实验常常被简化，造成制动缸活塞行程过长或过短，如果行程过短时，致使制动力增大，出现闸瓦紧抱车轮，甚至抱死车轮，造成车轮严重擦伤。
浅议铁路货车轮对踏面擦伤的原因及对策
都为 １ ２ ０ 控制 阀， 但是 １ ２ ０阀的制动灵敏度仍 然存
在个体差异 ，在对列车进行制动作用的过程 中， 不 同 车辆 制 动 作 用 发 生 的时 间不 一 致 ， 有 的快 ， 有 的
第 ｌ ９ 期
罗维文 ： 浅议铁路货车轮对踏面擦伤的原因及对策
６ １
较 慢 ，由于列 车 中前后 车 辆 在 进 行制 动时 不 同步 ， 易 造 成 制 动 灵 敏 度 较 强 及 列 车 前 部 的车 辆 产 生 车 轮擦 伤 的情 况 。
１ 车轮踏 面擦伤 的危害
１ ． １ 损 坏 车辆 配件
２ ０ １ ８ 轮， 占全部擦伤故障的 ７ ３ ％。 同时 ， 通过查询轮 轴车问的镟轮记录 ， 也与上述情况吻合。而只有在
轮对 的一个车轮制动 ，而另一个车轮滚 动的情况 下， 才会造 成 两车 轮只 有一个 车轮 擦伤 。究 其 原 因 ， 主要是运输部 门在 中间站溜放车辆或对列车进行 编组作业时 ，调车作业过程中单侧使用铁鞋制动 ， 造成单侧车轮踏面擦伤。因此 ， 单侧使用铁鞋制动
１ ． ４ 加 剧钢 轨磨 耗
车辆运行 中轮对滚动至踏面缺损处前沿时 ， 瞬 间脱离钢轨表面 ， 在空中一面旋转一面向前做惯性 运动 ， 同时向下跌落 ， 最终在缺损处后沿接触轨面 ， 冲击轨 面 ， 该 冲击力的幅值是轮重静态值 的数倍 ，
加 剧 了钢轨 的磨 耗损 坏 。
１ ） 车辆制动机混编。货物列车中的车辆装有不 同规格 的制动机 ， 现虽然进行 了改进 ， 制动机基本
已成 为踏 面擦 伤 的主要 原 因 。
随着 车 轮擦 伤 深度 的增 加 ， 增 强 了车辆 运 行 中
的振动强度 ， 加剧了轴承、 承载鞍 、 侧架等车辆配件 间的非正 常磨耗 ， 进 而使车辆配件损坏 ， 甚至造成
关于动车组车轮踏面浅表层损伤机理及对策
关于动车组车轮踏面浅表层损伤机理及对策摘要：近年来，动车组车轮踏面浅表层损伤问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
本文首先对相关内容做了概述，分析了其存在的多方面原因，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就该课题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：动车组；车轮踏面；浅表层；损伤；对策1前言作为一项实际要求较高的实践性工作，动车组车轮踏面浅表层损伤的特殊性不言而喻。
该项课题的研究，将会更好地提升对车轮踏面浅表层损伤机理的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。
2概述动车组车轮是影响动车组安全运行的关键部件，车轮在运行中受到热应力、冲击力、压力和摩擦力等的作用，容易产生疲劳裂纹，剥离等缺陷，车轮运行途中轨道上有异物或者运行途中车轮遭异物击打，会产生硌伤和击伤。
若不能及时检测并防范，就可能引起列车脱轨，甚至倾覆。
因此，动车组车轮缺陷检测以及跟踪处理在动车组检修中显得尤为重要。
对于超过限度的车轮缺陷，则需更换轮对或者镟修轮对，未超过限度的车轮缺陷则需运行跟踪观察。
本文从动车组轮对日常检修出发，提出了实现缺陷闭环管理的有效作业方法。
3原因分析车轮踏面剥离是车辆在运用过程中出现的惯性质量问题，剥离是指车轮在运用过程中制动热作用或轮轨接触疲劳作用而在踏面圆周或部分圆周呈现出的金属掉块剥离损伤和鱼磷状或龟纹状热裂纹现象。
车轮踏面剥离可能发生在不同型号的机车车辆上，在同一车辆上不同轮对之间可能存在差别。
随着车辆向高速化方向发展，剥离现象已成为车轮失效的主要类型，车轮发生剥离后必须进行落轮旋修或打磨等处理措施，剥离严重时还需要更换轮对。
剥离还影响车辆的行车安全，使列车在运行过程中产生大的振动和冲击，轮轨接触面间发出具大噪声，影响乘客乘座舒适性，加速其它走行部件的磨耗损坏，严重时还会破坏轴承，引发燃轴事故。
近年来统计发现各路局均有类似情况发生，并且发生几率比较大的是头车第一二个轮对，其它轮对发生的非常小。
浅淡车轮踏面擦伤的原因
继续教育学院毕业论文浅淡车轮踏面擦伤的原因及措施建议姓名：金亮班级：10铁道车辆指导教师：罗世民副教授时间：二0一一年十月浅淡车轮踏面擦伤的原因及措施建议摘要本文对铁路货车车轮踏面擦伤故障原因和危害进行了总结分析，并针对新技术、新设备运用现场及检车员作业的实际，提出了几个方面的建议和应采取的措施、对策。
轮对是转向架的重要部件之一，也是直接影响车辆运行安全的关键部件之一。
轮对承受着车辆的全部载荷，且在轨道上高速运行，而轮对踏面局部擦伤后，车辆振动急骤增加，使车辆零部件的损伤加剧、缩短了其使用寿命，同时也增加了对货物的损伤。
因此，车轮踏面擦伤将是严重威胁列车提速安全的重要问题之一。
为进一步探讨轮对踏面擦伤的原因，在货车检修工作中针对造成擦伤故障的几个原因进行了调查分析，并提出了相关建议。
[关键词]：轮对；踏面；擦伤；分析；措施目录摘要 (1)第一章轮对踏面擦伤故障造成的危害 (2)1.1给列车运行安全带来害 (2)1.2缩短轮对的使用寿命 (2)第二章轮对踏面擦伤故障原因分析 (3)2.1闸瓦间隙自动调整器故障 (3)2.2机车乘务员对车辆制动故障应急处理不当或运行中操作不当 (3)2.3空重车调整装置调整不正确 (3)2.4车辆空气制动机故障 (4)2.5列检职工列车作业质量低 (4)2.6制动波速不一致 (4)2.7基础制动故障或调整不当 (4)2.8同一轮对上两个车轮直径差过大时 (4)第三章预防及减少车轮踏面擦伤的措施建议 (6)3.1提高轮对对质量，采用新型铸钢，辗钢或弹性车轮 (7)3.2加快空重车调整装置的改造 (8)第四章结论 (9)致谢 (10)参考文献 (11)第一章轮对踏面擦伤故障造成的危害1.1给列车运行安全带来的危害车轮踏面擦伤超限后，轮对圆弧面上出现较大的局部平面，使轮对不能圆滑滚动，增加冲击振动。
轮径&840MM，擦伤深度为2MM时，其弧长为82MM，就是有82MM长的平面参与滚动。
轮对踏面擦伤故障分析及处理
轮对踏面擦伤故障分析及处理刘德强（吉林铁道职业技术学院，吉林吉林132000）摘要：车轮常有的损伤形式表现为轮缘以及踏面的磨耗、裂纹，轮缘缺损、踏面擦伤、剥离、缺损、局部深入、踏面外侧辗宽、踏面上有金属熔融物等，它们都有可能直接影响运行安全。
关键词：车轮踏面；擦伤；故障处理作者简介：刘德强（1973-），男，吉林人，副教授，研究方向：铁道车辆。
1踏面擦伤剥离原因踏面擦伤是指列车运行中，由于各种原因导致车轮在钢轨上滑行，踏面局部被磨成平面。
踏面剥离是由于各种原因导致踏面表面的金属成片脱落，使踏面呈现出大片凹坑。
1.1踏面擦伤形成的原因（1）制动缸活塞行程过短；（2）制动机安定性能不良；（3）制动机缓解不良；（4）空重车位置调整不正确；（5）轮对检修、制造质量的缺陷；（6）车站调车作业时使用单侧铁鞋；（7）机车乘务员对车辆制动故障应急处理不当；（8）闸瓦自动间隙调整器故障或调整不当；（9）制动波速不一致；（10）极少数车辆在运行中，由于制动杠杆系统发生故障，使车辆抱闸运行，造成轮对擦伤。
1.2踏面剥离的原因（1）疲劳剥离疲劳细纹发展而来的结果；（2）热剥离制动时产生的表面微纹发展而来的结果。
2踏面擦伤剥离故障处理及预防2.1故障的危害（1）车轮踏面擦伤深度超限后，论对圆弧面上出现较大的局部平面，使轮对不能圆滑滚动，增大冲击振动，容易造成滚动轴承内部零件损坏。
（2）车轮踏面擦伤深度超限后导致车轮进一步发生踏面剥离，缩短车轮使用寿命。
（3）车轮踏面擦伤后，车轮在运行过程中对钢轨产生剧烈打击。
列车运行速度越高，擦伤的危害越严重。
2.2故障的处理踏面擦伤深度及局部凹下超过0.5mm ；踏面剥离长度滑动轴承轮对一处超过40mm ，两处超过30mm ，滚动轴承轮对一处超过20mm ，两处每处超过10mm （两处边缘距离超过75mm ）；同一车轮直径差超过1mm ，同一车轮踏面与轴颈面的距离在同一直线上测量的两点差超过2mm ，未经旋削的同一轴相对车轮直径差超过3mm 者实施旋修。
高铁列车车轮磨损机理及预防措施研究
高铁列车车轮磨损机理及预防措施研究一、引言高铁列车是现代化铁路交通的重要组成部分，其运行速度快、运力大，给人们出行带来了极大的便利。
而高铁列车的车轮是其重要的部件之一，其磨损情况直接影响着列车的安全运行和运行成本。
因此，研究高铁列车车轮的磨损机理及采取有效的预防措施，对于提高列车的安全性、运行效率和降低运营成本具有重要意义。
二、高铁列车车轮磨损机理1. 车轮磨损类型高铁列车车轮的磨损主要包括轨蹄磨损、轮缘磨损和轮轨磨损。
轨蹄磨损是由于车轮与钢轨之间的摩擦所产生的磨损，轮缘磨损是车轮与弯道轨道之间的摩擦导致的磨损，轮轨磨损是车轮与轨道之间的接触造成的磨损。
这些磨损类型都会导致车轮的减小和失效，影响列车的安全运行。
2. 车轮磨损机理车轮的磨损是由于车轮与轨道之间的接触而产生的，主要包括疲劳磨损、附着磨损和表面磨损。
疲劳磨损是由于车轮在运行过程中受到不断的载荷作用而导致的表面裂纹和最终破坏，附着磨损是由于车轮与轨道之间的相互粘附而产生的磨损，表面磨损是由于车轮与轨道之间的磨擦而导致的车轮表面的磨损。
3. 影响车轮磨损的因素影响车轮磨损的因素主要包括载荷大小、速度、轨道曲率、轨道坡度、轨道质量等。
载荷大小会影响车轮的受力情况，速度会影响车轮与轨道之间的相对运动速度，轨道曲率和轨道坡度会导致车轮与轨道之间不均匀的应力分布，进而加剧车轮的磨损。
三、高铁列车车轮磨损预防措施1. 选用优质轮对选用优质的轮对是减少车轮磨损的有效途径之一。
高强度、高耐磨的材料可以提高车轮的抗疲劳性能和耐磨性能，延长车轮的使用寿命。
2. 定期保养车轮定期对车轮进行保养和检修是预防车轮磨损的重要手段。
及时检测车轮的磨损情况，发现问题及时处理，可以避免车轮磨损加剧，保证列车的安全运行。
3. 控制列车运行参数控制列车的运行参数，包括速度、载荷等，可以减少车轮的磨损。
适当降低列车的运行速度、控制列车的加载情况，可以减缓车轮的磨损速度，延长车轮的使用寿命。
动车组车辆轮对损伤原因及诊断
动车组车辆轮对损伤原因及诊断作者：张计来源：《科学与财富》2021年第03期摘要：近年来，我国铁路运输事业飞速发展，尤其是中国高铁已走向世界，这对铁路装备的稳定性和可靠性、故障恢复的及时性都提出了更高的要求。
而动车组轮对是列车结构的组成部分，但长期承受巨大的静载荷和动载荷，使其磨损程度加快，如何使其可以稳定、可靠地工作，是影响着动车技术能否实现跨越式发展的关键因素。
近年来，我车间负责的电务段发现动车组车辆轮对损伤问题比较严重，对动车运营造成了不良的影响。
关键词：动车组;轮对损伤;原因诊断1 动车组车辆轮对损伤形式及原因分析1.1 轮对损伤及原因动车运行速度比普通列车要快得多，在高速运行过程中，轮对与铁轨之间会产生复杂的相互作用，表现为高数量级的快速交变载荷，例如动车自重、牵引扭矩、牵引弯矩、侧压力等等。
轮对最常见的损伤形式包括裂纹、擦伤、剥离、磨损、凹陷等等。
轮对的完整性和技术状态对动车的安全、可靠、平稳运行有着十分重要影响，因而成为日常维护和检修的重点之一。
1.2 车轴损伤车轴是连接两个轮盘的长条状零件，根据车轴的形状和工作特征，其损伤形式也是多种多样的，例如裂纹、磨损、变形、折损、碰伤、凹痕、轴辗长等等。
这些损伤形式均为严重损伤，必须及时发现、及时处理。
从裂纹的走向来看，车轴裂纹有纵向裂纹和横向裂纹两种表现形式，如果裂纹主线与车轴中心线夹角超过45°，是称为横向裂纹，否则统一称为纵向裂纹。
横向裂纹是一种极其严重的裂纹，它直接减小了车轴的有效横截面积，大大降低了车轴的强度。
如果横向裂纹未被及时发现，经过不断的扩张，深度进一步增加，应力集中明显，将直接造成车轴折损，危险性极大，是动车组绝对不允许存在的损伤形式。
车轴裂纹的出现一方面是由于疲劳折损造成的，另一方面还可能是燃轴事故导致的车轴热切断裂。
根据磨损的部分不同，车轴磨损通常有轴颈磨损、防尘板座磨损和轴身磨损三种形式。
其中轴颈磨损一般是由于轴颈过长造成轴瓦在轴颈后肩与轴领间的横动间隙扩大，窜动量随之加大，如果在轴颈堆焊后造成其长度变长，那么轴颈后肩的过渡圆弧将出现内移现象，载荷作用点更加靠近危险断面，为铅锤载荷发挥破坏作用提供了条件，在弯矩及应力的作用下造成车轴切断;防尘板座磨损主要是指轴箱后壁口上边缘与防尘板座间隔不够，长期相互接触而产生磨损，由于防尘板座平时承受的压力巨大，因此其磨损将带来巨大的应力集中，引发裂纹，减小了强度，成为生大安全隐患;轴身磨损的问题主要与制动拉杆的装配有关，不合格的装配将可能导致拉杆与车轴的接触，久而久之就对轴身造成了磨损。
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关于动车组车轮踏面浅表层损伤机理及对策
发表时间：2018-06-05T16:16:00.400Z 来源：《基层建设》2018年第9期作者：王晓虎
[导读] 摘要：近年来，动车组车轮踏面浅表层损伤问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000
摘要：近年来，动车组车轮踏面浅表层损伤问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
本文首先对相关内容做了概述，分析了其存在的多方面原因，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就该课题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：动车组；车轮踏面；浅表层；损伤；对策
1前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，动车组车轮踏面浅表层损伤的特殊性不言而喻。
该项课题的研究，将会更好地提升对车轮踏面浅表层损伤机理的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。
2概述
动车组车轮是影响动车组安全运行的关键部件，车轮在运行中受到热应力、冲击力、压力和摩擦力等的作用，容易产生疲劳裂纹，剥离等缺陷，车轮运行途中轨道上有异物或者运行途中车轮遭异物击打，会产生硌伤和击伤。
若不能及时检测并防范，就可能引起列车脱轨，甚至倾覆。
因此，动车组车轮缺陷检测以及跟踪处理在动车组检修中显得尤为重要。
对于超过限度的车轮缺陷，则需更换轮对或者镟修轮对，未超过限度的车轮缺陷则需运行跟踪观察。
本文从动车组轮对日常检修出发，提出了实现缺陷闭环管理的有效作业方法。
3原因分析
车轮踏面剥离是车辆在运用过程中出现的惯性质量问题，剥离是指车轮在运用过程中制动热作用或轮轨接触疲劳作用而在踏面圆周或部分圆周呈现出的金属掉块剥离损伤和鱼磷状或龟纹状热裂纹现象。
车轮踏面剥离可能发生在不同型号的机车车辆上，在同一车辆上不同轮对之间可能存在差别。
随着车辆向高速化方向发展，剥离现象已成为车轮失效的主要类型，车轮发生剥离后必须进行落轮旋修或打磨等处理措施，剥离严重时还需要更换轮对。
剥离还影响车辆的行车安全，使列车在运行过程中产生大的振动和冲击，轮轨接触面间发出具大噪声，影响乘客乘座舒适性，加速其它走行部件的磨耗损坏，严重时还会破坏轴承，引发燃轴事故。
近年来统计发现各路局均有类似情况发生，并且发生几率比较大的是头车第一二个轮对，其它轮对发生的非常小。
根据对上述故障车轮镟修后残留痕迹所在区域以及形状的分析，初步确认该缺陷为滚动接触疲劳缺陷。
3.1接触疲劳剥离
接触疲劳剥离发生在车轮踏面整个圆周部位，宏观可观察到裂纹，呈现出不规则的网状或龟纹状，沿裂纹处伴有层状或小块金属的的脱落，金相组织形貌特征表现为踏面表层金属发生塑性变形，裂纹从踏面萌生并沿塑性变形流线方向发展。
接触疲劳剥离形成机理是由于在轮轨接触面间接触应力作用下，踏面表层金属发生塑性变形及疲劳裂纹萌生并扩展的结果，其中裂纹形成是发生剥离的必要前提。
车轮在钢轨面上滚动运动时，轮轨之间发生相互作用，车轮承受机械载荷的作用，轮轨接触面为弹性变形的椭圆形，此接触面符合赫兹接触理论。
接触面上存在由轴重引起的垂向力，在垂向力作用下，轮轨接触面上产生接触压应力和剪切应力，其中最大剪切应力是裂纹萌生和扩展的主要原因。
车轮踏面在应力应变循环过程中，材料发生塑性变形，达到一定程度后塑性变形区由于加工硬化作用而不产生新的塑性变形，从而达到一定稳定状态。
塑性变形层深度与接触区应力分布和踏面材质密切相关。
缺陷产生于车轮踏面与轨道接触的滚动圆内外50-80mm的区域。
根据赫兹接触理论，在车轮和钢轨的接触面下4-8mm是最大载荷的受力位置。
3.2裂纹源
该疲劳缺陷由于有裂纹源，在车轮运行中，裂纹源持续受力，最终扩展形成。
而此类裂纹源可能有以下几种：
3.2.1表面裂纹源
由于外部冲击形成的表面裂纹源：运行中的车轮可能受到某些来自轨道外来物体的冲击。
2012年发生的3起缺陷轮对均出现在动车组的头车位置，而头车位置是最容易遭到外来物体冲击的，对于其它车型发生的类似缺陷，有80%以上均出现在头车位置，从而造成表面损坏，这样有可能在表面产生冲击坑。
进而造成在滚动圆的车轮圆度超差，需要说明的是，此类缺陷全部出现在车轮滚动圆上。
而由于车轮踏面形状变化造成特别高的接触应力，在滚动接触应力的作用下，可能导致表面裂纹扩展。
3.2.2次表面裂纹源
由于外部冲击造成的次表面裂纹：裂纹也有可能在受到外物的冲击后，产生次表面疲劳裂纹源，进而扩展。
而该次表面深度恰恰处于原因分析1中提到的车轮受到最大的滚动接触疲劳区域，即表皮下4-8mm，在滚动接触应力的作用下，可能导致次表面裂纹扩展
3.3微观缺陷
在车轮轮辋应力集中区域内存在微观缺陷，例如非金属夹杂，根据车轮钢制造执行的EN13262标准，这些微观缺陷均没有超过允许存在的1mm当量标准。
当在车轮踏面或表层下的某个位置存在夹杂物时，在轮轨接触应力作用下，轮轨接触面间同样产生塑性变形，但由于少量夹杂物的脆性和不易变形使塑性变形受到阻碍，因而在塑性变形处产生应力集中，故夹杂物区域应力远大于无夹杂物区域。
由于应力集中的原因，接触疲劳裂纹极易在夹杂物区域萌生并发展，最终导致剥离现象发生。
车轮钢中脆性夹杂物的存在是随机的，无规律可言，此时接触疲劳剥离一般发生在车轮踏面的局部位置。
综合分析接触疲劳剥离的发生主要与轮轨间接触应力、摩擦力、车轮应力集中及车轮材质等密切相关。
4缩短周期，跟踪复核历史缺陷
4.1对LU探伤发现的车轮踏面下10mm区域内（应力集中区域）的超限缺陷，安排换轮。
对该区域内的未超限疑似缺陷，安排LX探伤检测，若判定为面状疲劳缺陷（超声探伤多次反射回波显示），立即汇报，安排换轮；若为点状缺陷，安排LX探伤检测，详细分析缺陷位置、当量等，在缺陷对应位置的轮辋内侧粘贴标签，在历次运用检修中加强跟踪，检修人员仔细查看缺陷周围是否有"阴暗区"、轮辋内外侧是否有异常凸起、碾堆等情况。
若有异常情况，安排LX探伤检测，确认缺陷扩展，安排换轮；若无异常情况，在发现后按9-10万公里周
期，使用LX进行复探。
4.2对LU探伤发现的车轮踏面下10mm区域外的未超限疑似缺陷，应按9-12.5万公里的周期跟踪复探。
4.3对跟踪复探的车轮缺陷，需形成LX复探记录和故障报告，留存LX扫查图像。
4.4对一级修和专项修时发现的踏面和轮缘表面存在的缺陷，若运行观察，动车组每次做检修时检修人员应该对缺陷确认，并根据缺陷大小采取处理措施。
5建立缺陷库，收集缺陷图谱，积累判伤经验
5.1轮轴专职收集缺陷数据，做到图文并茂，并且明确处理措施。
5.2定期对地勤机械师及探伤工开展针对性培训，增强其识别缺陷的能力，防止遗漏缺陷。
5.3掌握缺陷发展规律，为改进工艺及运用管理提供依据
研究各类型缺陷产生的原因，并逐步掌握缺陷发展与运行公里数、运行时间等因素的关系。
比如踏面剥离，产生踏面剥离的原因是多方面的，主要原因是高速运行后的强力制动，产生巨大的摩擦力而发生的高热和摩擦现象，与车轮材质、运用线路情况、运行时间长短、制动力强弱等因素有关，改善材质、提高线路基础质量等措施都可以减少或延缓踏面剥离缺陷的发生。
6结束语
综上所述，加强对动车组车轮踏面浅表层损伤问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的动车组车轮踏面浅表层损伤应对过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
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