动车组同轴轮径差超限防控研究.pdf

第29卷第4期2023 年 10 月Vol.29 No.4October 2023铁道运营技术Railway Operation Technology摘要：统计分析动车组运维中出现的轮经差故障，总结故障分布规律，从运用径路、设备检测稳定性、车辆部件动作以及产品质量四个方面进行研究分析，结果表明，动车组踏面清扫装置动作模式以及研磨子产品质量对轮径差的产生有较大影响，因此提出了优化研磨子动作模式、批次更换研磨子等管控措施，有效消除了故障。关键词：轮对；动车组；轮径差中图分类号：U279.4文献标识码：A文章编号：1006-8686（2023）04-005-4李永柳1，唐策2动车组同轴轮径差超限防控研究（中国铁路南宁局集团有限公司南宁车辆段，1.工程师，2.助理工程师，广西南宁530001）10.13572/ki.tdyy.2023.04.002Abstract：The results of statistical analysis of wheel diameter difference fault in EMU operation and maintenancefrom four aspects of operation route,equipment detection stability,vehicle component action and productquality show that the action mode of EMU tread cleaning device and the quality of grinding wheel productshave a great impact on wheel diameter difference.Measures such as optimizing grinding wheel actionmode and replacing them in batches are proposed.The fault is effectively eliminated.Key words：wheel set;EMU;wheel-diameter differenceLI Yongliu1，TANG Ce2Prevention and Control of Wheel Diameter Difference of theSame Axle in EMU Exceeding the Limit Value（Nanning Rolling Stock depot of China Railway Nanning BureauGroup Co.Ltd,1.Engineer,2.Assistant Engineer，NanningGuangxi,530001，China）0引言根据 铁路动车组运用维修规则（铁总 2017238号）要求，CRH2A、CRH380A统型动车组运用过程中，同一轴车轮轮径差相差不得大于1mm，超出则算为同轴轮径差故障，需进行镟修及时将故障消除。因此同轴轮径差故障增多，一方面增多动车组车轮镟修任务量，增加现场作业负担；另一方面动车组轮对额外镟修（除正常E包镟修外）增多，导致轮径提前到限，间接增加轮对更换费用成本，经测算单条轮对因故障镟修，轮径值每消除1mm约等于损失2000元。自2020年以来，中国铁路南宁局集团有限公司南宁车辆段配属的CRH2A统型动车组通过车轮故障在线诊断系统（以下统称LY系统）时，报出255条同轴轮径差过限报警，严重影响了库内生产组织，给行车安全及节支降耗方面都带来了严峻的考验。因此，对同轴轮径差成因分析是当前的一个重要研究课题。1调查分析1.1同轴轮径差调查动车组同轴轮径差超限成因复杂，需对运维轮径数据进行分析。为了获取较全面的运用数据，通5第29卷第4期2023 年 10 月Vol.29 No.4October 2023铁道运营技术Railway Operation Technology过 采 取 调 阅 查 询 LY 系 统 的 方 式，对 CRH2A、CRH380A统型动车组轮对轮径差报警数据进行统计，见图1。图1LY系统报警调阅查询1.1.1车型调查对配属的135组CRH2A、CRH380A统型动车组进行对比调查。从车型分布上看，存在轮径差车型均为CRH2A统型动车组，且从复核证实轮径差超限的53组（255条）动车组轮径上看，没有CRH380A统型。在选取抽查分析的CRH380A统型动车组轮径数据中，也均未发现同轴轮径差过限问题。1.1.2车组配属调查抽查南宁、桂林动车所配属车型，从动车组配属分布看，轮径差超限的 53 组CRH2A统型动车组中，24组配属南宁动车所，占比为 45.3%；25组配属桂林动车所，占比为 47.2%；其余 4组为两个动车所间调动使用车组，占比 7.5%。可见同轴轮径差问题在两个动车所均存在。1.1.3轮对位数及轮径值调查对255条已证实存在同轴轮径差问题的轮对位数进行分析，从轮对位数及轮径分布看，统计结果显示，头车轮径超限稍多，中间车厢轮径超限相对偏少的分布规律。从轮径超限位侧分布看，一位侧偏小轮径数量有113处，二位侧轮径偏小数量有142处，整体比例为1：1.26，且二位侧磨耗情况相较一位侧稍严重，但总体接近平均分布（见表1）。对运用动车组设备检测到轮径差报警的车轮直径进行统计分析，结果显示，发生轮对轮径差主要集中在 810mm-830mm轮径范围（见表2）。表1轮径差位数分布车厢号位侧数量占比车厢号位侧数量占比01一位侧1410.5%05一位侧139.1%二位侧15二位侧1202一位侧1914.9%06一位侧68.7%二位侧22二位侧1803一位侧119.8%07一位侧1514.5%二位侧16二位侧2504一位侧1310.5%00一位侧2212.4%二位侧16二位侧12表2轮径差在不同轮径区间发生概率轮径区间（）790-810810-830830-860偏磨轮对分布6378134实车轮径分布13889441956发生概率4.54%8.25%6.85%1.1.4修型后走行里程调查对动车组轮对修型维保数据进行分析，统计分析53组轮径差报警动车组其最近轮对修型后至首次发现同轴轮径差报警时车组走行里程（见表3）。从数据统计显示，大部分轮径差报警问题出现在修型后走行15万千米之后，存在少部分轮对的轮径差在修型后走行10万千米后逐渐显现。表3走行里程分布镟后走行轮对数量占比小于5万00%5-10万114.2%10-15万9736.6%大于15万15759.2%2成因分析2.1动车组运用径路分析因同轴轮径差涉及车型均为CRH2A车统型，且持续发生时间有一定连续性，涵盖了柳南客专、衡柳线、南线广和南昆等主要铁路线路。通过查询周边铁路局集团公司动车组轮对运用磨耗情况，均未发现集中性轮径差超限问题。为进一步验证动车组与运用径路关系，2021年4月起至6月底，开展为期两个月运用轮对数据跟踪。使用两组CRH2A统型动车组开行指定交路，验证不同线条影响情况。同时6结合后续一个轮对修型周期内，每6万千米开展一次轮径跟踪测量（见图2、图3），在跟踪验证期间不实施踏面清扫装置动作方式改造。参与验证的两组CRH2A统型动车组通过轮对自动检测系统时均未报出同轴轮径差过限报警，可判断同轴轮径差问题与运用径路无关。图22366车组每6万千米轮径变化情况图32279车组每6万千米轮径变化情况2.2设备检测稳定性分析针对2020年11月至2021年11月发生的272件同轴轮径差超限问题进行统计分析，发现LY系统能提前报警的有131件，准确率为48.16%。LY未能提前报警的有141件，漏报率为51.8%。同时组织272人次进行人工测量与LY测量数据及机床测量数据三个方面进行对比。采用机床测量数据作为基准数据，误差以0.5mm为临界值，统计发现LY测量与机床测量误差不大，误差率仅在2.68%；人工测量与机床和LY测量数据存在较大误差，表明人工测量引起的误差占绝大多数，反映出设备稳定性能较好，对同轴轮径差影响较小。2.3动车组踏面清扫装置动作方式分析为改善动车组轮对踏面洁净度，提升轮轨间有效接触面，动车组每台转向架设置四套踏面清扫装置（见图4）。其动作模式分直动式模式和间歇式模式。动作原理为，在动作指令发出后，直动试模式即踏面清扫装置持续动作，研磨子与轮对踏面贴紧；间歇式模式即动作时间为 20s，缓解时间 10s，然后再动作20s，缓解10s，依次循环，每30s为一次循环周期。对53组已发生的同轴轮径差故障动车组进行分析，其踏面清扫装置动作方式均为直动式模式，选取了15组CRH2A统型动车组进行踏面清扫装置动作方式改造，改为间歇式模式，后续跟踪期间均未发现报出轮径差报警问题；CRH380A统型动车组踏面清扫装置动作方式均为间歇式，也未发生过同轴轮径差问题。可见间歇式研磨子动作方式对同轴轮径差问题有较大的缓解作用。图4踏面清扫装置示意图2.4研磨子装车运用分析动车组同轴轮径差超限防控研究7第29卷第4期2023 年 10 月Vol.29 No.4October 2023铁道运营技术Railway Operation Technology研磨子作为与轮对踏面直接接触部件，其产品质量是影响轮径偏差关键因素之一。针对轮径差问题集中在CRH2A统型动车组实际，对255条确认为同轴轮径差过限轮对的研磨子进行分析，查找相关规律。通过分析，发现动车组踏面清扫装置动作方式与轮对踏面磨耗情况关联性较大，在动作模式选定下，采用了不同批次出厂研磨子进行装车跟踪验证，统计轮径值偏小位侧的研磨子批次号分布如表4所示（以英文字母代表批次号）。表4轮径偏小侧研磨子批次表序号12345678批次编号ABCDEFGH总数5638312726201711占比20.36%13.82%11.27%9.82%9.45%7.27%6.18%4.00%根据分布规律，发生轮对轮径值偏小一侧的研磨子主要集中A-F批次中，研磨子均为2020年9月开始装车运用，且与发生轮径差问题时间段基本重合。同时将该批次号研磨子与其它未发生过轮径差故障的批次研磨子作为对照组送专业机构进行硬度测试，测试结果见表5。通过检测对比，发现存在问题的研磨子批次硬度值普遍偏小，较对照组小11.2%（问题批次：对照组=1:1.112）。由此推断，批次研磨子质量存在硬度值普遍偏小，是造成动车组同轴轮径差主因。表5不同批次研磨子硬度测试结果序号12批次编号AB问题占比20.36%13.82%测试数量65平均硬度（里氏/HL）659654备注问题批次平均硬度672续表（表5）序号345678910批次编号CDEFA1B1C1D1问题占比11.27%9.82%9.45%7.27%0000测试数量62468366平均硬度（里氏/HL）687674724652767715766759备注问题批次平均硬度672对照组平均硬度7573防控措施3.1更换问题批次研磨子针对批次产品硬度值普遍偏小问题，组织开展集中更换，同时结合运用检修，定期将研磨子送检硬度测试，确保装车产品质量。3.2强化数据分析与运用结合动车组检修运用过程中，实施专人统计分析，持续做好动车组轮对数据跟踪，每月收集汇总异常轮对数据，进行归纳总结，及时掌握倾向性问题，并制定管控及防范措施。3.3持续推进设备动作方式优化结合动车组运用修及高级修，持续开展CRH2A统型动车组研磨子动作方式优化改造，提高研磨子使用周期的同时，进一步提升轮轨接触面品质。4结束语轮对是动车组关键部件，其发生任何故障，对动车组安全运行构成严重威胁。针对动车组在实际运维中存在多种不可控因素造成轮径差问题，通过上述分析研究，找到了问题的根源，采取停用批次硬度值普遍偏小研磨子装车使用后，2021年9月动车组运用以来，再未出现动车组发生集中性轮径超限报警问题，消除了轮径差超限对行车产生的安全隐患。8