论铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗
通过轮轨界面摩擦管理降低机车能耗
专栏·轮轨润滑与摩擦控制于轮轨关系的理论研究和依此不断开发出的轮轨界面管理新技术，不仅能够显著提高铁路系统运行的安全品质，而且具备为铁路运营者控制运营成本、提高经济效益的巨大潜能，因而已引起包括中国在内的世界各国铁路的极大重视。
本系列中的各篇文章详细分析了影响客运、货运及城市轨道系统中轮轨关系的本质性因素，并阐述了摩擦管理技术提高铁路系统运营效率、品质、安全和经济性等方面的策略[1-4]。
作为探讨轮轨关系和摩擦管理理论与技术系列文章中的第五篇，将着重介绍摩擦管理与列车能耗的关系，探讨摩擦管理技术在降低机车（包括内燃和电力机车）能耗方面的作用。
1 摩擦管理与机车能耗的关系从根本上讲，机车能耗主要用于产生牵引力。
而牵引力通过轮轨接触面作用于钢轨驱动列车以一定的方式运动。
除了列车因惯性而造成加速或减速外，绝大部分牵引力被用来克服列车运动阻力，如列车向前运行时所承受的阻力。
一般认为列车阻力主要包括滚动（驱动）阻力、曲线阻力、坡道阻力和风阻。
对于不同车辆系统的滚动阻力已进行过大量研究[5]，滚动阻力在这些模型里一般表述为列车运行速度的二次函数，除了一个常数项，还包括分别正比于车速和车速平方的另外两项；曲线阻力则与曲线半径紧密相关，半径变小，冲角加大，曲线阻力变大；坡道阻力与坡度具有简单的对应关系；风阻是一个外在的环境因素。
虽然影响列车能耗的因素复杂众多，但归纳起来其中的滚动阻力和曲线阻力所对应的那部分列车能耗受轮轨界面摩擦水平制约。
如影响滚动阻力的因素，一方面包括因轴承摩擦产生的损耗及钢轨垂直方向振动导致的阻力，这些因素均不受轮轨界面摩擦水平的影响；另一方面也存在受轮轨界面蠕滑状态制约的能耗因素。
通过降低轮轨界面的摩擦水平，能减少与其相关的能耗通过轮轨界面摩擦管理降低机车能耗陆鑫：艾宾福斯特铁路科技公司，技术与商务发展总监（中国），加拿大 本拿比，V5A 4J8凯尔文·欧德劳：艾宾福斯特铁路科技公司，轮轨界面总工程师，加拿大 本拿比，V5A 4J8摘 要：作为探讨轮轨相互作用系列文章中的最后一篇，介绍影响机车能耗的主要因素及轮轨界面摩擦管理降低机车能耗的基本原理，并结合国内外实际应用案例着重分析不同摩擦管理途径和不同线路条件下所取得的降低能耗的实际效果；最后简单介绍大半径曲线和直线线路上实现能耗降低的最新研究成果。
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗情况分析
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗情况分析在铁路运输过程中，机车车轮与铁轨之间产生的制动力和牵引力导致二者之间存在巨大的摩擦力，长时间的摩擦会导致轮毂及铁轨的寿命大大降低，车辆的牵引力及制动力下降，对列车的运行稳定性十分不利。
因此，在平时列车运营的过程中需要加强对车辆轮毂及铁轨的维护，采取有效方法减少轮毂的磨损，降低车辆能耗，为铁路行业创造更多收益。
1 铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损情况分析铁路机车车辆的磨损是目前影响铁道机车使用寿命的关键因素之一。
列车行驶的过程中，由于列车轮毂与铁轨之间产生较大的牵引力和制动力，导致车轮轮毂造成较大的磨损，从而增加了铁路部门对铁路及机车的运营维护费用。
据有关部门统计，我国目前的铁路中，磨损程度十分严重的约占到总数的30%左右，其他铁路均有不同程度的磨损。
铁路的严重磨损导致铁路运行安全受到了严重威胁，此外，每年铁路部门在维修铁路等方面的花销更高，给铁路运营部门造成了较大的经济负担。
1.1 运行过程中车轮的摩擦磨损车轮是铁路车辆的重要组成部分，在实际运营过程中，铁路机车的彻骨会出现：轮缘损伤、热损伤、车轮踏面断裂等现象。
因摩擦而产生的热量主要集中于车轮与轨道的接触面，造成表面过度磨损的主要原因在于表面聚集了过多的制动热应力及内部应力存在缺陷。
目前，我国铁路机车中出现上述几种问题的数量众多，企鹅车损状况十分严重。
车轮的严重消耗导致车辆在维修时必须要更换车轮，我国每年在更换车轮方面的开销高达三十亿以上，年均更换车轮数为七十万只左右。
1.2 钢轨的摩擦磨损我国现在的铁路运输行业发展势头十分迅猛。
近年来，随着铁路总里程量的增加，铁路运输量也随着增大，这也为铁路部门带来了巨大的铁路运营压力。
我国铁路轨道磨损情况是目前给铁路运输部门造成压力主要方面，铁路轨道磨损严重，导致铁路运输安全性无法得到有效保证，容易造成铁路运输事故。
另外，随着我国铁路运输网络的不断建设及完善，每年在钢轨建设及维护等方面的成本呈现快速上升趋势，不但会造成铁路运输部门经济负担增加，而且需要大量的钢材来进行轨道维护，造成了基础资源浪费的情况。
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗
在铁道机车运行过程中,机车车轮与铁轨之间所产生的制动力与牵引力存在密切的关联性,但是制动力与牵引力的产生,也会导致机车车轮与铁轨之间产生摩擦磨损,长时间下去不仅会导致轮轨寿命大打折扣,增加列车运行能耗,而且还会导致车轮与铁轨间的制动力与牵引力降低,对列车运行的稳定与安全产生不利影响。
此时,就需要采取有效措施给予解决,并不断地改进和完善新技术,以此来降低铁道机车车辆的能源损耗,给交通运输行业带来更大的经济效益和社会效益。
1铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损情况1.1车轮的摩擦磨损情况车轮在铁道机车车辆行驶过程中起着十分重要的作用,是整个组成部分的关键所在,在列车加速行驶和刹车行驶期间,车轮都会和铁轨之间形成巨大的摩擦,摩擦系数在这两个阶段中存在着很大的差异,所以车轮在不同阶段面临的摩擦磨损问题将会加剧,很容易造成磨损和损伤,这都是铁道机车车辆在长期行驶中很大可能会出现的情况,车轮的摩擦磨损状况会逐渐传递到铁轨之上,铁轨也将会产生十分严重的摩擦磨损情况[1]。
1.2钢轨的摩擦磨损情况铁路的钢轨在铁道机车车辆运行中起着很大的作用,在机车车辆的出行中起着保障的作用,所以出现摩擦磨损的情况也是在所难免。
尤其是在曲线铁路路段上,轨道受到的摩擦力将会更大,因此需要投入资金的力度也将会更大,造成铁道机车车辆的能源消耗比较大[2]。
1.3制动闸瓦的损耗在铁道机车车辆制动系统中,盘形制动和踏面闸瓦制动是比较常见的两种制动形式,尤其是踏面闸瓦制动得到了广泛的应用,但是其会给车轮造成比较严重的磨损损失,主要是由于所采用的技术达不到要求。
2铁道机车车辆轮轨的节能降耗措施2.1选择高性能低能耗的钢轨为了更好地解决钢轨摩擦磨损情况,则需要根据具体情况来选择高性能低能耗的钢轨,而淬火钢轨具有较高的硬度和强度,其能够有效降低钢轨的损耗。
同时,侧面涂油和轨面打磨等方式也可以有效降低钢轨的磨损,既能够延长钢轨的使用寿命,而且还可以达到节约费用、保护钢轨的目的[3]。
铁道机车车辆轮轨摩擦磨损与节能降耗措施
铁道机车车辆轮轨摩擦磨损与节能降耗措施随着我国国民经济的快速发展，交通运输行业也在迅猛发展，尤其是铁路工程体现得尤为明显，铁道机车在实际运行过程中，铁轨和机车车轮之间会产生一定的牵引力和制动力，两者之间存在非常紧密的关联，在推动机车前进的同时也给机车车辆轮轨造成了一定的摩擦磨损，长时间运行之后会缩短机车轮轨的使用寿命，增加运行能耗，而且还会降低铁轨和车轮之间的牵引力和制动力，影响列车运行过程的安全性和稳定性。
鉴于此，本文就铁道机车车辆轮轨摩擦和磨损之间的关系，摩擦磨损情况以及节能降耗措施进行了简要分析。
标签：铁道机车;车辆轮轨;摩擦磨损;节能降耗;措施1 摩擦与轮轨磨耗之间的关系铁道机车车辆轮轨在摩擦力作用下产生一定的接触压强和相对运动，长时间的摩擦会产生一定的磨损，增加能量的损耗，可见能源消耗量的多少和轮轨之间的摩擦情况存在非常紧密的关联，当然和接触压强以及运动率也具有一定的联系，研究表明，能耗和接触压强、运动率以及摩擦系数之间均呈现正比关系，在运动过程中所产生的能耗是受多方面因素的工作影响。
磨损一般都是由轻微逐渐向重度磨损发展，这就要求工作人员应该加强日常轮轨的维护检修工作，及时发现磨损较为严重的轮轨，并采取相应的处理措施。
想要尽可能减低磨损程度，我们可以选用一些硬度比较高的材料，或者是调整接触压强和运动率，例如，增加车轮轮缘和钢轨侧面之间的润滑度，减小车轮踏面和钢轨轨顶的摩擦力，这几种方式都可以降低轮轨磨损和能量消耗。
2 铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损情况2.1 车轮的摩擦磨损情况在铁道机车车辆行驶过程中，车轮发挥着十分重要的作用，可以说是整个车辆系统中最为重要的一个组成部分，无论是列车正常行驶、加速还是减速刹车，铁轨和车轮之间都会产生一定的摩擦，特别是减速刹车存在巨大的摩擦力，每个阶段的摩擦系数都各不相同，这就加剧了车轮在不同阶段的摩擦磨损，随着机车车辆的长时间运行，车轮磨损状况会越来越严重，并且还会将摩擦磨损状况传递给铁轨。
车辆轮轨摩擦磨损与节能降耗措施
车辆轮轨摩擦磨损与节能降耗措施随着公路交通的快速发展，道路运输成为人们生活和经济的重要部分。
在道路上，汽车的使用成为了主流，但不可忽视的是，大量的燃油消耗和机动车辆带来的污染已经严重影响着生态环境。
相对来说，铁路、轨道交通等工具的使用不仅能够提供绿色出行的选择，而且也有更低的能源消耗和更少的排放，但其中也存在一些问题，比如车辆轮轨摩擦磨损以及能源消耗问题，这些问题需要得到关注和解决。
车辆轮轨摩擦磨损的影响在铁路道路上，车辆的轮轨摩擦磨损是一项常见的问题。
当列车行驶时，车轮和轨道之间会产生摩擦，长期的使用会导致磨损和损坏。
高速行驶的列车由于摩擦产生的热量更大，因此摩擦磨损也会更为严重。
轨道车辆的轮缘与轨道之间的相互作用和摩擦磨损不仅会影响车辆的运行效率，而且还会增加轨道的维护成本，甚至对碳排放等影响也不可忽视。
节能降耗对策车辆轮轨摩擦磨损和能源消耗是铁路运输面临的两个主要问题，因此，如何减少能源消耗和降低车辆轮轨摩擦磨损成为了铁路交通工具发展和研究中的一个热门话题。
轮轨摩擦磨损方面1.因材施工：有些铁路是从过去的道路上建立的，而摩擦系数通常比较小。
在此类铁路上，使用硬度更高、耐磨性更强的材料可减少车轮和轨道之间的摩擦磨损。
2.注意轮轨配对：轮轨配对不良，轮轨磨损加剧。
采用合适的轮径、合适的维修、合适的轮轨配对将大大延长轮轨寿命。
3.维护保养：轨道和车轮的维护保养非常重要，避免轮轨过度损耗。
定期检查和维护轮轨，保持轮缘和轨道的良好状态。
轨道平整度和垂直度的测量、检查及时调整，可以有效预防轮轨摩擦磨损。
节能方面1.采用新的动力技术：采用节能、环保的动力技术，如电、氢、气等，来代替传统的本质燃料来减少污染排放和能源消耗。
2.智能控制技术：应用各种智能控制技术，实现车辆运行的优化调度。
例如，给定稳定的行驶速度和路线，调整车辆加速度和制动系统，以避免在加速和制动时间内浪费能源。
3.轻量化设计：铁路车辆轻量化设计不仅能降低车辆的能源消耗，而且还可以减少运输物品的重量和体积，最终达到节能降耗的目的。
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗摘要:阐述了铁道机车车辆轮轨摩擦磨损的现状;研究了内燃机车车轮、闸瓦和钢轨的消耗数量及相应的维修费用;指出了采用适当的新技术之后,在节能降耗方面会产生显著的经济效益。
关键词:车轮;轮缘;钢轨;摩擦磨损;铁道机车车辆;节能;降耗众所周知,铁路运输是基于轮轨相互作用产生的黏着牵引力和黏着制动力以实现列车运行的,轮轨间因摩擦磨损在铁路运输中消耗的能量和能源很多,耗资也很大。
随着铁路运输向高速、重载发展,因摩擦磨损所致的事故风险也在增加。
轮轨接触面形成的各种损伤,不但缩短了轮轨的使用寿命,在严重磨损后还会导致轮对和钢轨失效,危及行车安全。
在这方面,即使在高速铁路成功应用的国家,也曾付出过惨重代价。
例如:1998年,由于轮轴的疲劳断裂而导致德国ICE高速列车脱轨,造成101人死亡,84人重伤,直接经济损失约2亿马克。
与此同时,合理利用资源,实行节能降耗,是我国的一项基本战略决策。
为了节约能源,降低铁路运输成本和机车车辆的制造与修理费用,对机车车辆轮轨的摩擦磨损状况,需引起高度的重视。
应当采取相应的技术措施,努力将这种磨损造成的损失降低到最小程度,以达到降耗增效的目的。
1 铁路钢轨的磨耗据铁路工务部门统计,我国铁路有20%~30%的路段钢轨磨损率大于国外严重磨损率指标,有60%的曲线段钢轨因波磨造成严重损伤。
摩擦磨损带来的损失很大。
1.1 钢轨损伤的形态铁路轮轨作用关系复杂,钢轨磨耗损伤的形态主要有钢轨的压溃、侧磨、波磨、剥离等,这些占钢轨总损伤量的80%以上。
随着铁路机车车辆的重载与高速化,轮轨间的摩擦磨损也日趋严重,如钢轨的压溃与波磨迅速增长,且发生较为普遍(参见图1)。
1.2 钢轨的年消耗量据资料记载:“十五”期间,我国铁路钢轨用材每年基本维持在110万t左右,除新线建设之外,其中用于既有线路大修和维修消耗的钢材约为70~80万t/年。
据铁道部安检司调查,2003年因钢轨损伤而更换所需的材料及人工费用约为50亿元。
车辆轮轨摩擦磨损与节能降耗措施
车辆轮轨摩擦磨损与节能降耗措施摘要：随着铁路工程项目的日渐增多，铁道运输安全问题越来越多，提升铁道运行安全性、稳定性成为铁路事业新时期发展的必然诉求。
鉴于此，以铁道机车车辆轮轨摩擦磨损为研究对象，对车辆轮轨摩擦磨损现状进行了简要分析，并在此基础上以“节能降耗”为目标，提出了几点优化措施，以期改善机车车辆轮轨摩擦磨损问题，促进我国铁路事业的稳定与可持续发展。
关键词：铁道机车；车辆轮轨；摩擦磨损；节能降耗在铁路运输过程中，列车的运行与机车车轮与铁轨之间相互作用下产生的牵引力与制动力存在密切关联性。
而随着黏着牵引力与制动力的产生，机车车轮与铁轨不可避免地存在摩擦磨损，长此以往，不仅缩短了轮轨寿命，增加了列车运行能耗，也将降低车轮与铁轨之间的牵引力与制动力，影响列车运行的稳定与安全，易引发事故。
因此，在高度重视交通运输安全、提倡节能降耗发展的背景下，有必要加强对铁道机车车辆轮轨摩擦磨损问题的研究。
1铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损1.1运行过程中车轮的摩擦磨损。
车轮是铁道机车车辆的重要组成结构，是保证车辆稳定行走的基础，在车辆结构体系中占据重要位置。
在铁道机车车辆运行过程中，车轮将与铁道钢轨发生接触并与之产生一定的摩擦，进而使车辆踏面、车轮轮缘等位置出现磨损。
通常情况下，列车运行过程中，轮缘裂纹（表面存在损伤，产生裂纹）、车轮踏面崩裂（踏面制动圆周、轮轨接触圆周存在裂纹）、车轮踏面剥离（踏面存在龟纹状或不规则网状裂纹，并沿裂纹处剥离掉块）、车轮热损伤（踏面制动圆周存在刻度状裂或崩箍）以及轮辋疲劳裂纹（轮辋内部、轮箍内部存在裂纹）是较为常见的车轮摩擦磨损类型[1]。
对车轮摩擦磨损问题形成原因进行分析，了解到轮轨接触应力过于集中、夹杂物应力集中、轮轨接触应力过大、累计额塑像流动变形、车轮滑行、制动热应力疲劳、内部缺陷应力集中、表面缺陷应力集中等是车轮摩擦磨损问题形成的主要原因[2]。
在交通运输过程中，因车轮摩擦磨损产生的能耗无疑是巨大的。
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗
・ ２ ４ １ ．
疆铁 道职 业技 术 学 院 ， 新疆 哈密 ８ ３ ９ ０ ０ １ ）
摘 要： 铁路是 我 国交通运输体 系中的重要 内容 ， 铁路 交通体 系建设不仅可 以缓 解我 国巨大的交通运输压 力， 对促进我 国社会经济 发展也 有着积极 影响。在铁路 交通体 系快速发展 的同时， 也暴 漏 出一些不良问题 ， 主要体现在铁道机车车辆轮轨摩擦 磨损 严重 ， 对钢材有 着较 高程度需 求， 实际运行 中维修成 本投入较 高 ， 不仅 降低 了交通体 系运行的经 济效 益 ， 对我 国可持续发展 战略落 实也也造成 了一定 阻 碍。 相关部 门对该情况非常重要 ， 也在积极 的研 究新型技术对其进行改善 ， 降低铁道机车运行 对能源资源的消耗 。 对相 关 内容进行深入分 析， 希望对从业人 员有所启示。 关键词 ： 铁道机车 ； 车辆轮轨 ； 摩擦 磨损 ； 节能 降耗 铁 路运输过程中轮轨会产生较强 的牵 引力 与制 动力 ， 以此实现 耗 ， 我国与摩擦有关 的能源消耗则是 占全 年总能消耗的百分之五十 铁 道机车的安全稳定运行 。不仅轮轨之 间摩擦磨损程 度非常高 ， 而 左右 。 任何减轻摩擦阻力 的措施 ， 都可 以有效 的降低能源消耗。 现阶 且还会 消耗 大量的资源 、 能源 。现 阶段 ， 我 国铁路运行速度 、 承载程 段 ， 铁道机车车辆 轮轨摩擦磨损程 度较高 ， 使 得铁路运 营企业 需要 度都在 不断提升 ， 因轮轨摩擦磨损 面临的事故 风险也有所增加 。轮 花费 大量 的资金对车轮 、 轨枕进行 维护修理 ， 对铁路运 营企业 经济 轨 运行 中因摩擦 磨损 造成的铁道设备损伤 ， 不仅会大幅度缩减轮轨 效益提升造成了严 重阻碍 。 如果铁路运行部 门可 以注重淬火钢轨的 对钢轨车轮接触面进行打磨处理 ， 进 行轮轨润滑装置的安装 ， 的使用寿命 ， 甚 至还会导致 铁道设备失去其原 有的使用 功能 ， 对机 应用 ， 车运行安全 造成严重损 害。只有注重技术创新 ， 对各项资源能源进 充分应用成熟 的降低摩擦磨损技术 ，降低 车轮与轨枕的摩擦指数 ， 行 合理分配 与应用 ， 才能强化铁 道机车运行 的节 能特性 ， 这 也是我 降低铁道机 车车辆运行 中的能源 、 资源消耗 ， 扩展铁路 运营企业 的 国可持续发展 战略落实的要求 。 应用新 型技术将轮轨摩擦磨损降到 效益空间 ， 为其实现可持续发展奠定 良好基础 。 最低 ， 从 而有效 降低 机车运行 中能源资源消耗 ， 使得 铁路交通体 系 ３ ． １采用淬火钢轨 ， 加强钢轨维护 运行可 以取得更 为 良好 的社会效益 。 波摩 问题 是铁路机 车车轮与 轨枕相互作 用 中非 常复杂 的 问题 １ 铁 路 钢 轨 的 磨 耗 之一 ， 根据铁路运行线路或者区段的实际需求 ， 科学 、 合理 的确定 钢 根据相关管理部 门统计 了解 到 ， 现 阶段我 国有 百分 之三十左右 轨类型 ， 可 以较大程度 的预防波摩情况产 生 ， 从 而降低 车轮与轨枕 的路 段钢轨磨 损程度非 常高 ， 磨 损程度高于严重 磨损率指 标 ， 百 分 的摩擦磨损程度 。 例如 ： 我国一些铁路运 营线路就应用 了淬火钢轨 ， 之六 十以上 的曲线路段存在着 严重损伤情况 ， 不仅 对我国铁 路交通 淬火 钢轨 刚度 、 强度性 能都较 为 良好 。 所以， 在铁道规划设计 中对轨 对轨道车轮接触面进行 打磨也是非常 体系发展造成 了不 良影响 ，同时还 降低 了铁 道机车运行的安全性 、 道波摩 区可 以采用淬火钢轨。 稳定性 。轮轨摩擦磨耗对铁路运 营企业 会造成较大的经济损失 ， 如 有效的降摩措施 ， 可 以降低 车轮运行对轨枕 造成 的冲击 性 ， 从而 降 何降低轮轨摩擦磨耗是铁路运行企业需要重点思考 内容。 铁轮机车 低轨 枕磨损程度 。 根据科学调查显示 ， 如果合理 的应用淬火钢轨 ， 对 车辆轮轨之 间的作用关系是非 常复 杂的 ， 轮轨摩擦磨损 的形态有侧 钢轨车轮接触面进行打磨 ， 可 以较 大程度 的提升铁路运行企业 的经 摩、 波摩等 等 ， 这些情况 占据 着铁路钢轨运 行总量 的百 分之八 十以 济效 益 ， 仅仅是从钢材材料应 用这一层 面进 行分析 ， 就可 以缩减二 上。 铁路承载程度提升 ， 运行速度不断提高 ， 轮轨的摩擦磨损情况 也 十亿 以上 的资金投入。 越来越为严重 。 我 国铁路钢轨建设维护用材每一年都是 一个较大 的 ３ ． ２采用磨损 型车轮踏 面 数字 ， 耗材 指数 还有 持续 上涨趋势。铁路运行 中也需要消耗大量 的 铁道机车车辆 因磨损较 为严 重失去功效 主要有 两种体现 ， 分别 钢材对其进行维护 ， 从 而保证铁路机车运行 的安全 陛。 是踏面损耗达到极限与车轮边 缘损耗达 到极 限。 为 了保证铁路运行 ２机车测量车轮 的磨损 的安全性 、 稳定性 ， 铁道 管理部 门对机 车车辆车轮踏 面应用与维 修 车轮是铁路 机车整体 结构中 的重要 构件 ，铁 道机车 实际运行 都落实了硬性标 准。例如相关 维修规程中要求 ， 踏 面摩耗 深度需要 中， 车轮与轨 道的接触 面会 存在较大 的摩 擦力 ， 从 而使得 车轮与轨 控制在七毫米以下。 如果应用踏面轮缘高度为 ２ ５毫米 ， 踏面磨耗程 道产生磨耗 。根据失效分析 ， 可 以将铁 道机 车车辆车轮损伤概括性 度需要控制在 １ Ｏ毫米 以内。检修技术人员要严格依据维修规程 对 的分 为以下几种类型 ， 其 中包括 了轮缘损耗 、 热损伤 、 车轮踏面断裂 磨耗程度进行审核 ， 做好铁道机车车辆 的维修护理工作 。如果磨 耗 等。 因为磨耗严重导致车轮构件失去原有功能的主要原 因在 于车轮 程度超过了这些 指标 ， 对车辆运行安全会造成严重维修 。以往铁 道 与 轨道应力 过于集 中， 制动热应 力过于疲劳 ， 或者是 内部应力 存在 机车车轮踏面主要是采用锥形踏 面的形式 ， 这种踏 面形式前期磨耗 缺 陷等 等。 目前 ， 我 国铁路机 车有 五百 万以上数量的车轮处于运营 指数较高 ， 但是在磨损 到一定程度后磨损 速率会有所 降低 ， 并且保 状 态 中， 车轮消耗 情况非常严重 ， 这里 所指 的消耗 主要是指 引磨损 持在平稳状 态中。经过科研人员一段 时间的观测和试 验发现 ， 如果 严重对车轮进行维护修理 以及更换 。 铁道机车车辆运行每一年对新 在在车轮踏 面设计 阶段应用磨耗型 的车 轮踏 面廓形 ， 可 以较大程度 轮 的 消 耗 在 七 十 万 只 以上 ， 随着 我 国 铁 路 运 行 规 模 的 扩 展 ， 新 轮 消 的降低 车轮 与轨枕 的接触应力 ， 延长车轮与钢轨的使用周 期。 耗数量 还会 不断上涨 。按 照每一只车轮 ０ ． ５万进行计算 ， 车轮更换 结 束语 费用投人在 ３ ５亿 以上 。笔者 曾经 到某 铁路 机务组 ” 铁路机 车车辆 在今后 的技术引进或产品 自主创新的研发 中，应更加重视对产 关键零部件摩擦磨损 ” 进行现场调研工作 开展。实际调查 了解到 ： 品的摩 擦副及磨 损件标准的研究 。与此 同时， 应寻求和 开发更适应 以Ｄ Ｆ ４型铁 道机车为例 ， 为了保证铁道机 车车辆安全稳定 运行 ， 需 轮轨摩擦 副的新 材料 、 新技术 、 新工艺， 以延长关键摩擦磨损 件的使 要定期 的对 车轮 进行 维修 与更 换 ，该机务组 每 台 Ｄ Ｆ ４型轨道机 车 用 寿命 ， 进 而达到节能 、 降耗 和增效 的目的 。 每一年需要投入 的人工费为 ３ Ｉ ３万元 ， 车轮更换需要 投入 的材料 费 参考文献 在４ ２ 万 以上 ，其中并没 有包 含因铁路机车维修过程 中造成 的停运 ［ １ 】 张冬 宇， 李岩， 王海龙 ． 铁路 车辆辗钢 整体 车轮踏 面剥 离缺 陷分析 损失。 ［ Ｊ ］ ． 技 术 与 市 场， ２ ｏ １ ４ （ ｏ ４ ） ． ３ 降低轮轨磨耗 的技术措施分析 ． ［ ２ ］ 李晓骥． 铁路轮轨 疲劳磨损及节能降耗 问题 的研 究［ Ｊ ］ ． 装备制造技 为了推动我 国可持续发展战略 的落实 ，我 国落实 相应 政策 ， 要 术， ２ ０ １ ３ （ １ １ ） ． 求 注重对 节能技术进行创新 ， 并且 将节能技术应用到铁路交通体系 【 ３ 】 丁昊昊， 王文健， 郭俊 ， 刘启跃， 朱曼 昊． 轴重对轮轨材料 滚动磨损 与 建设 运行 中去 ， 更多 的应用耐磨 降阻材料 。对世界能源消耗现状进 损伤行为影响【 Ｊ １ ． 材料 工程， ２ ０ １ ５ （ １ ０ ） ． 行分 析 ， 有超过三分之一 的能 源主要是 在与摩擦 有关的场合 中被消
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论铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗
发表时间：2019-12-12T13:51:41.667Z 来源：《科学与技术》2019年第15期作者：郝利军[导读] 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摘要：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。
关键词：铁道机车；车辆轮轨；摩擦磨损；节能降耗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。
1.1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。
1.2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铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损情况2.1车轮的摩擦磨损情况
车轮在铁道机车车辆行驶过程中起着十分重要的作用，是整个组成部分的关键所在，在列车加速行驶和刹车行驶期间，车轮都会和铁轨之间形成巨大的摩擦，摩擦系数在这两个阶段中存在着很大的差异，所以车轮在不同阶段面临的摩擦磨损问题将会加剧，很容易造成磨损和损伤，这都是铁道机车车辆在长期行驶中很大可能会出现的情况，车轮的摩擦磨损状况会逐渐传递到铁轨之上，铁轨也将会产生十分严重的摩擦磨损情况。
2.2钢轨的摩擦磨损情况
铁路的钢轨在铁道机车车辆运行中起着很大的作用，在机车车辆的出行中起着保障的作用，所以出现摩擦磨损的情况也是在所难免。
尤其是在曲线铁路路段上，轨道受到的摩擦力将会更大，因此需要投入资金的力度也将会更大，造成铁道机车车辆的能源消耗比较大。
2.3制动闸瓦的损耗
在铁道机车车辆制动系统中，盘形制动和踏面闸瓦制动是比较常见的两种制动形式，尤其是踏面闸瓦制动得到了广泛的应用，但是其会给车轮造成比较严重的磨损损失，主要是由于所采用的技术达不到要求。
3轮轨节能降耗措施研究3.1?润滑喷涂措施
从实际情况来看，铁道机车的轮轨在经过长期的使用后，会出现一定的摩擦以及磨损情况，这也是不可避免的。
造成这种情况的原因就在于车辆摆角刚度比较高，或者是曲线半径比较小，从而导致车轮出现了一定的磨损情况，这种磨损情况会导致车轮的使用寿命减少。
在实际的工作中，工作人员会采用润滑喷涂的方式进行针对。
通常情况下，工作人员会对轮缘同轨侧的接触面进行涂抹润滑剂，这样就能够有效地降低车辆运行过程中的摩擦。
当前常见的润滑方式主要包括了以下几种。
第一，干式固块润滑方式。
采用这种润滑方式需要对干式固块润滑系统进行充分的利用。
这种系统有着安装简便、自我调节能力较强等一系列的优点。
无论是在设计之初，还是在后期的改造过程中，这种系统都可以进行顺利的安装。
同时，这种系统安装方式还能够确保相关物质不会因轮轨挤压而转移到轨顶位置，这样就能够有效地降低污染。
但需要注意的是，采用这种方式降低摩擦，一定要对安装比例和安装位置进行精确的计算，这样才能确保润滑效果得到真正的实现。
这种润滑方式有着较为广泛的应用空间，不仅可以应用于轮缘，也可以应用于轨顶和车轮踏面之间。
第二，油脂喷涂方式。
采用这种方式实现润滑的目的，需要合理地利用油脂喷涂系统，并要求在设计工作开始前就完成安装工作。
需要注意的是，油脂是非常容易流动的，因此，如何采用有效的方式和方法对其进行精准的控制就成为了一个非常重要的问题。
此外，在油脂喷涂系统运行过程中，油脂容易扩散到钢轨的顶面，这样就有可能导致出现车轮打滑的情况，给车辆的安全运行造成一定的威胁。
经过对比研究能够发现，相较于油脂喷涂方式，干式固块润滑方式能够更好地降低轮轨的磨损率，从而提升车轮的使用寿命，满足节能降耗的要求。
3.2?使用耐磨损的车轮踏面通常情况下，车轮出现磨损主要包括以下两种情况：一是车轮踏面出现了磨损，二是车轮轮缘出现了磨损。
为了有效地降低磨损情况对车辆的顺利运行产生的威胁，需要对车轮踏面的磨耗深度进行严格的要求。
例如，相关维修规程中要求，踏面摩耗深度要控制在7mm以下。
如果应用踏面轮缘高度为25mm，踏面磨耗程度要控制在10mm以内。
检修技术人员要严格依据维修规程对磨耗程度进行审核，做好铁道机车车辆的维修护理工作。
在车辆运行的过程中，需要使用磨耗性的车轮踏面廓形，这样不仅能够有效地降低运行中轮轨的磨耗，同时还能够有效地降低运行过程中轮轨的接触应力，从而提升轮轨的使用时间，更好地实现其经济效益。
3.3?使用径向转向架
在过去的一段时间里，部分机车转向架在设计方面存在一定的缺陷，工作不够严谨和规范。
为了能够在满足牵引力要求的基础上确保车辆的顺利运行，一定要充分地发挥径向转向架的作用，对曲线设计进行不断的优化，对钢轨及轮胎间的冲角进行精确的设计，尽量减少曲线半径，从而降低磨损情况。
3.4?做好日常的检修和维护工作
为了减少车辆铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损，确保节能降耗目的得到顺利的实现，相关工作人员要须成立专门的工作小组，做好日常的检修以及维护工作，及时地发现并解决出现的问题，为轮轨的顺利运行保驾护航。
4结论
综上所述，经济社会的发展，有效的推动了铁路运输行业的发展，但是由于各方面因素的影响，导致铁道机车车辆轮轨在运行阶段出现了不同程度的摩擦磨损现象，其不仅会导致车轮和轨道使用寿命大打折扣，而且还有可能出现火车脱轨现象，此时就需要从根源上注重对铁道机车车辆轮轨摩擦磨损问题进行分析，并提出有效的预防和解决措施，以此来有效提升铁路运输效率，并达到节能降耗的效果。
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