车轮磨耗情况
哈尔滨地铁1号线电客车采用四动两拖的B型车编组方式,车辆轮缘踏面外形采用LM型外形轮廓[1]。运营至今,平均里程70万公里,出现踏面沟槽、轮缘偏磨、失圆异响、剥离擦伤等问题,并依据轮对维修维护及限度要求对轮对进行镟修作业。
测量设备介绍
目前使用的测量设备有:机械轮径尺、第四种检查器、便携式轮对激光测试仪、不落轮镟床、走行部在线监测设备(仅安装一列车)。
机械轮径尺(含第四种检查器)
机械轮径尺测量原理为“三点画圆”,包含两个测量基点(安装于踏面滚动圆直径处)以及一个测量点,其优点为设备操作简单,缺点在于设备在测量原理及单点测量上存在不准确性。测量原理由于因两个测量基点均位于踏面的滚动圆上,存在因失圆问题造成“三点画圆”的圆心与车轮轴心偏差,导致测量数据不准确,又因设备为单点测量,依靠人为多次测量计算平均值,不能准确反应车轮不圆度以及同轴、同转轮径超差问题。
第四种检查器(LL J-4D):能够对轮缘厚度、轮缘高度、踏面磨耗、轮辋宽度、擦伤深度、剥离深度、擦伤及剥离长度、轮辋厚度、碾宽的车轮参数进行测量,排除人为测量及读数误差,第四种检查器在单点测量上较为精确。
便携式轮对激光测试仪
便携式轮对激光测试仪能够对车轮轮径、轮缘高度、轮缘厚度等数据进行测量。
其轮径测量原理同为“三点画圆”,与机械轮径尺的区别在于:两个测量基点位于轮缘最高点,并通过计算(减去测量的轮缘高度数据)确定两个虚拟点位置,结合两个虚拟点以及激光扫描曲线中的滚动圆上的一个测量点,计算出滚动圆直径数据。其测量原理不会造成“三点画圆”的圆心与车轮轴心偏差,能够准确测计算单点测量曲线位置的准确滚动圆直径值,通过多点测量的方法可以计算出车轮轮径数值,理论上数据较机械尺更为准确。存在的问题是:对使用者者操作、设备安装以及车辆状态要求较高,一是轮缘最高点上因轮轨关系磨损在轮缘高点处存在尖点导致两个基准点位置不准确;二是轮对内侧面因钢轨匹配出现磨耗区域,导致设备磁铁吸附不平整,影响测量结果;三是磁铁吸附大量铁屑以及轮对上存在的淤泥影响测量结果。
总体上,便携式轮对激光测试仪在设计原理上能保证数据的准确性,但由于其在使用过程中要求操作以及被测量车轮的精度较高,导致微小的影响可能造成很大的数据偏差,甚至不能读出测量数据,需要多次选点测量,增加了检修作业时间。
不落轮镟床
哈尔滨地铁1号线使用的是德国Hegenscheidt-MFD公司生产的U2000-400M型数控不落轮镟床,能够在列车不解体的情况下对车轮轮缘及踏面进行高精度测量及加工作业,能够测量轮对内侧距、车轮直径、轮缘高度、轮缘厚度、轴向窜动、径向跳动等。
轮对定位方式:通过将轮对(轮缘最高点接触轨道,通常为非磨耗区域)放置伸缩轨上以确定轮对的轴心对中,对中后通过驱动轮及侧压轮压紧。
车轮直径测量原理:光栅通过粘贴于车轮外侧的反光箔计算车轮旋转圈数,测量时,位于滚动圆直径处的测量轮随驱动轮转动而转动,测量轮上的旋转编码器记录测量轮旋转圈数,通过计算周长折算直径[2]。
不落轮镟床测量车轮的优点在于能够测量径向跳动数据,通过径向跳动分析车轮不圆度,是车轮镟修依据的重要参数。并且其轮径测量原理相比较机械轮径尺以及激光测量仪,测量结果为平均轮径值,数据可靠性较高,且为镟修参考数据。
走行部在线监测设备
走行部在线监测设备能够通过冲击曲线分析车轮踏面出现的问题,目前哈尔滨1号线仅安装于第22组车,从运用情况上看在线监测系统能够较好地给出踏面问题的预警,但还不能依据走行部在线监测设备指导镟修作业,针对擦伤剥离等踏面问题,仍要依据擦伤剥离大小确定是否需要镟修;针对失圆异响,需要不落轮镟床测量径向跳动数据确定失圆情况,并依据长期数据跟踪制定周期性镟修计划。
走行部在线监测设备是新型检修的一种尝试,哈尔滨地铁1号线仅应用一列车,其在轴承状态监测、车轮失圆监测等日常检修中无法直观判断的问题上有指导性意义。
测量设备使用及镟修情况
1.目前哈尔滨地铁1号线车轮测量设备的使用情况是:
(1)机械轮径尺(含第四种检查器)、便携式无线激光测试仪主要应用于日检及均衡修作业,通过均衡修每月周期性车轮测量数据分析判断车轮踏面运用状态,并依据其指导镟修作业。
(2)不落轮镟床应用于车轮镟修作业,未使用不落轮镟床进行周期性测量及数据积累。
(3)走行部在线监测设备为检修辅助判断设备,分析车轮踏面运用状态,但不直接依据其报告指导镟修作业。
存在的问题主要是:在周期性测量中未进行径向跳动的数据积累,依据机械轮径尺以及便携式无线激光测试仪的测量数据,无论从测量原理及数据的准确性上,用于指导周期性经济镟修作业均存在问题。
目前哈尔滨地铁1号线主要依据以下的车轮数据指导镟修作业,如下表:
轮对维修限度表
注:只针对于运用检修,不针对架大修
设备使用及镟修指导优化
测量设备使用的优化方案
确保车轮踏面轮缘磨耗数据的准确性,周期性(每三个月)使用不落轮镟床对哈尔滨地铁1号线电客车进行轮对数据测量,进行数据统计,建立数据库,依据磨耗情况及运营里程制定周期性镟修计划。
增加径向跳动数据的测量、统计及分析项点,使用不落轮镟床进行测量,对超出径向跳动维修限度的车轮进行镟修。依据数据积累分析磨耗规律,并结合车辆运行异响情况,优化维修限度,应用于消除车轮不圆度等踏面轮廓问题的周期性镟修中。
均衡修仍然使用机械轮径尺(包含第四种检查器)以及便携式无线激光测试仪设备进行日常车轮踏面轮缘检查工作,放宽以上两种设备测量轮径差值的维修限度,超出维修限度组织不落轮镟床测量,不直接依据均衡修测量数据指导镟修作业。
哈尔滨地铁新线开通运营后可依据以上内容并结合实际情况优化车轮数据测量及数据积累工作,确保积累数据的准确性,便于分析普遍的车轮磨耗问题及磨耗规律,指导镟修作业。
车轮镟修指导的优化方案
优化车轮维修限度表,区分不同设备测量数据的限度要求,明确镟修依据数据,增加车轮径向跳动,优化方案如下表:
轮对维修限度表(新)注:只针对于运用检修,不针对架大修
哈尔滨地铁在车轮问题上需要不断探索优化,未来各条线路的运营情况不同,轮轨匹配关系不同,更需总结1号线的经验与教训,希望哈尔滨地铁的技术水平不断提高。
参考文献:
[1]TB/T 449-2016,机车车辆车轮轮缘踏面外形[S].
[2]路计哲,陆明,付久容.机车车辆不落轮镟床轮对测量系统测量结果可靠性分析[J].铁道技术监督,2020,48(12):18-19