輪對(duì)故障分析及改進(jìn)方法

1、摘 要1.闡述了B1型輪對(duì)的壓裝情況及故障統(tǒng)計(jì)，就故障問(wèn)題在輪對(duì)壓裝曲線、配軸裝配應(yīng)力以及壓裝配合面狀態(tài)三方面進(jìn)行了分析，并采取了調(diào)整車輪內(nèi)孔直徑的正向錐度、控制過(guò)盈量比以及保證設(shè)備加工精度等有效的應(yīng)對(duì)措施。實(shí)踐表明，該措施較好解決了B1型輪對(duì)壓裝的故障問(wèn)題，為地鐵車輛輪對(duì)的檢修維護(hù)提供了借鑒。 2.針對(duì)目前西安地鐵號(hào)線車輛正線運(yùn)行時(shí)走行部普遍存在周期性異響問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查及下載數(shù)據(jù)分析確認(rèn)車下異響的主要原因是由于車輛牽引系統(tǒng)與空氣制動(dòng)系統(tǒng)接口問(wèn)題導(dǎo)致輪對(duì)擦傷、滾動(dòng)圓超限等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定幾種整改方案，盡快解決由于兩系統(tǒng)接口問(wèn)題導(dǎo)致輪對(duì)擦傷，從根本上解決列車運(yùn)行時(shí)走行部異響的問(wèn)題。 3

2、.分析南京地鐵2號(hào)線開通運(yùn)營(yíng)后車輛輪對(duì)異常磨耗情況，制定相應(yīng)對(duì)策，降低輪對(duì)磨耗，有效延長(zhǎng)輪對(duì)全壽命使用周期，確保列車運(yùn)營(yíng)安全。從實(shí)際運(yùn)用生產(chǎn)角度出發(fā)，制定有針對(duì)性的措施，并根據(jù)列車輪對(duì)輪徑切削量和輪緣厚度補(bǔ)償量的比值與原始輪緣厚度關(guān)系合理安排鏇修。 關(guān)鍵詞：故障；車輛輪對(duì)；磨耗；剝離擦傷；鏇修目 錄摘 要I第1章 廣州地鐵B1型輪對(duì)壓裝故障原因分析與對(duì)策1 1 廣州地鐵 B1 型輪對(duì)壓裝概況1 2 輪對(duì)壓裝的原理13.2 壓裝曲線小噸問(wèn)題23.3 輪對(duì)壓裝曲線分析33.5車輪內(nèi)孔表面狀態(tài)43.6車軸輪座表面狀態(tài)43.8突懸形結(jié)構(gòu)因素54 應(yīng)對(duì)措施55 結(jié)語(yǔ)6第2章 西安地鐵號(hào)線車輛輪對(duì)頻繁發(fā)生

3、擦傷的原因分析及對(duì)策探討7故障現(xiàn)象7問(wèn)題的提出8原因分析9整改方案10 結(jié)束語(yǔ)12第3章 南京地鐵2號(hào)線車輛輪對(duì)異常磨耗分析與對(duì)策141 .2號(hào)線輪對(duì)異常磨耗情況14 2. 原因分析及應(yīng)對(duì)措施153. 取得效果164. 下一步措施175. 結(jié)束語(yǔ)17參 考 文 獻(xiàn)：18第1章 廣州地鐵B1型輪對(duì)壓裝故障原因分析與對(duì)策 1 廣州地鐵 B1 型輪對(duì)壓裝概況 地鐵車輛輪對(duì)的壓裝技術(shù)水平的高低是衡量中國(guó)城市軌道交通裝備現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，也是確保機(jī)車車輛行車安全的關(guān)鍵技術(shù)。廣州地鐵B1型輪對(duì)的輪軸壓裝采用冷壓裝工藝，車輪磨耗到限后退卸，車軸輪座狀態(tài)不變（若出現(xiàn)拉傷、銹蝕等損失需上磨床磨削或上車床車削

4、加工），車輪內(nèi)孔由立式車床按輪座尺寸進(jìn)行過(guò)盈量的匹配加工，輪對(duì)壓裝曲線合格率可達(dá)到95%。但一次壓裝合格率卻不到80%，其中部分還需要進(jìn)行二次壓裝，嚴(yán)重影響了輪對(duì)壓裝效率與質(zhì)量。產(chǎn)生輪對(duì)壓裝故障的因素主要表現(xiàn)為壓裝曲線平直降噸、小噸、大噸等，其中主要故障情況為壓裝曲線平直降噸。 2 輪對(duì)壓裝的原理 輪對(duì)壓裝為過(guò)盈配合的冷壓裝工藝。B1 型輪對(duì)采用的過(guò)盈量為0.2120.287 mm，在壓裝過(guò)程中，車軸的輪座部分沿車輪輪轂孔移動(dòng)，在壓裝配合面產(chǎn)生彈性變形和塑性變形，當(dāng)壓裝力克服了壓裝配合面上正壓力產(chǎn)生的摩擦力時(shí)，才 能 產(chǎn) 生 相 對(duì) 移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輪對(duì)壓裝。壓裝力的大小主要決定于徑向正壓力和摩擦系

5、數(shù)。摩擦系數(shù)的大小取決于配合面的表面質(zhì)量、材質(zhì)的硬度、潤(rùn)滑油的種類及壓裝速度等。徑向正壓力P1和材料的性質(zhì)及過(guò)盈量有關(guān)，但主要取決于過(guò)盈量的大小。圖13.1 主要故障情況所有的一次壓裝不合格輪對(duì)中，壓裝曲線末端進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),壓裝曲線末端平直降噸的現(xiàn)象非常普遍,只是未超過(guò)TB/ T 171在803中規(guī)定的“曲線末端平直線長(zhǎng)度不得超過(guò)該曲線投影長(zhǎng)度的15 %”。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“末端降噸曲線的長(zhǎng)度不得超過(guò)該曲線投影長(zhǎng)度的10%，其降噸數(shù)不得超過(guò)按該輪轂孔直徑計(jì)算的最大壓力的5%，如末端平直線和降噸同時(shí)存在,而降噸數(shù)又不超過(guò)規(guī)定時(shí)，其合并長(zhǎng)度不得超過(guò)該曲線投影長(zhǎng)度的15%?！?3.2 壓裝曲線小噸問(wèn)題輪對(duì)壓

6、裝不合格的故障情況中，壓裝曲線小噸問(wèn)題也是導(dǎo)致一次壓裝合格率較低的重要因素，所占比壓裝力的大小主要取決于過(guò)盈量的影響，當(dāng)過(guò)盈量過(guò)小時(shí)，輪座在壓入過(guò)程中輪轂孔的直徑變大，輪轂孔中產(chǎn)生的拉應(yīng)力相應(yīng)變小，影響車軸與輪轂孔的當(dāng)輪座不斷壓入車輪輪轂孔時(shí)，涂抹在表面的潤(rùn)滑油可能因涂抹偏多導(dǎo)致在壓裝時(shí)壓裝力偏??；也可當(dāng)輪座不斷壓入車輪輪轂孔時(shí)，涂抹在表面的潤(rùn)滑油可能因涂抹偏多導(dǎo)致在壓裝時(shí)壓裝力偏?。灰部赡芤?yàn)闈?rùn)滑油膜在壓裝末端未能形成，當(dāng)輪座與輪轂噸位下降。3.3 輪對(duì)壓裝曲線分析從壓裝曲線來(lái)看，在整個(gè)壓裝過(guò)程中壓裝力的變化是增加的，整個(gè)壓裝曲線的前2/3部分為斜直線，此時(shí)壓裝力達(dá)到了最大值，但在后1/3的

7、部分壓裝力的變化趨緩，不再保持與裝配面長(zhǎng)度成正比的關(guān)系，這說(shuō)明在裝配面的摩擦因數(shù)、輪座直徑、過(guò)盈量比、材料的彈性模量中存在變量，輪軸的材質(zhì)未發(fā)生變化，摩擦因數(shù)和輪座直徑的變化非常小，對(duì)壓裝力的影響不明顯，因此推斷壓裝力增加的趨勢(shì)發(fā)生變化是由過(guò)盈量比發(fā)生改變?cè)斐傻?。圖23.4 輪軸裝配面應(yīng)力分析應(yīng)力減小導(dǎo)致裝配面的正壓力也隨之減小，由此可以認(rèn)為裝配面正壓力減小是由輪轂壁變輪軸裝配是過(guò)盈冷壓裝，在壓裝過(guò)程中輪座和輪轂孔都產(chǎn)生彈性和塑性變形，在配合面上產(chǎn)生正壓力，從而產(chǎn)生壓裝應(yīng)力。日本學(xué)者原榮對(duì)輪座直徑 為190 mm 的車軸與輻條車輪壓裝時(shí)輪座表面的應(yīng)力測(cè)試， 測(cè)得在徑向有輻條的位置上應(yīng)力最大，輻

8、條之間的位置上應(yīng)力最小。根據(jù)軸向上的應(yīng)力繪制了車軸裝配面應(yīng)力分布圖，可知在輪轂兩個(gè)側(cè)面輻條之外的位置上應(yīng)力較小，有輻條的位置上應(yīng)力較大。產(chǎn)生這種情況的原因是輻條的存在改變了輪轂壁的厚度，增強(qiáng)了輪轂在輪軸組裝過(guò)程中抵抗變形的能力，在相同過(guò)盈比的壓裝過(guò)程中產(chǎn)生較大的應(yīng)力，因此正壓力就大。B1型輻板車輪與輻條車輪雖然在結(jié)構(gòu)和形式上有=所不同，但在壓裝過(guò)程中對(duì)輪表面應(yīng)力分布是可以類推的。由圖3的B1型車輪結(jié)構(gòu)圖可知，車輪的輪轂厚度在距輪轂內(nèi)側(cè)面約2/ 3 的范圍內(nèi)由于車輪輻板的原因逐漸增加，約從距輪轂內(nèi)側(cè)面2/3處開始逐漸遠(yuǎn)離車輪輻板，輪轂的厚度在逐漸減小，此時(shí)輪座表面的應(yīng)力隨著輪轂壁的厚度減小而減小

9、薄導(dǎo)致過(guò)盈量比（過(guò)盈量比= 過(guò)盈量/直徑）變小造成的。雖然此時(shí)配合長(zhǎng)度在增加, 但由于過(guò)盈量比的減小，壓裝力不再保持原有的增加趨勢(shì)，壓裝曲線出現(xiàn)了末端平直降噸的現(xiàn)象，這與壓裝曲線反映的情況相吻合。3.5車輪內(nèi)孔表面狀態(tài)由于立式車輪的不穩(wěn)定性及加工精度影響，加工后的B1型車輪輪轂孔尺寸錐度控制存在不穩(wěn)定性，甚至出現(xiàn)內(nèi)孔倒錐、“鼓型”的車輪，需要長(zhǎng)時(shí)間人工圓周打磨修復(fù)，且存在打磨力度不易控制、圓周尺寸打磨不均勻、內(nèi)孔多個(gè)錐度分段等不利情況，如此同樣影響輪對(duì)壓裝的過(guò)盈量比，使壓裝配合中過(guò)盈量比異常變化，從而導(dǎo)致壓裝曲線末端平直降噸情況發(fā)生，不利于壓裝合格率的提高。3.6車軸輪座表面狀態(tài)壓裝前需對(duì)B1

10、型車軸輪座表面進(jìn)行打磨、磨削或車削處理，由于打磨方法及修磨設(shè)備的不同導(dǎo)致輪座尺寸及粗糙度的變化不同甚至異常，影響壓裝配合中過(guò)盈量比的變化，也是導(dǎo)致曲線末端平直降噸情況產(chǎn)生的因素之一。 3.7形位公差因素車軸輪座與輪轂 孔的圓柱度工藝要求分別是0.015 mm、0.020 mm，由于目前缺少測(cè)量圓柱度的儀器與方法，所以在輪對(duì)壓裝過(guò)程中無(wú)法保證圓柱度的合格。當(dāng)輪轂孔的圓柱度比輪座的較大時(shí)，輪對(duì)壓裝到輪座的后半部分，過(guò)盈量要相應(yīng)減少，壓裝結(jié)束時(shí)過(guò)盈量減少量為最大值。由于過(guò)盈量比的變化，導(dǎo)致壓裝曲線末端降噸、平直。 3.8突懸形結(jié)構(gòu)因素B1型輪對(duì)壓裝后的突懸量為810 mm，因車輪內(nèi)側(cè)輪轂孔段接觸應(yīng)力

11、較輪輞寬度周圍內(nèi)的接觸應(yīng)力低，采用突懸結(jié)構(gòu)后車輪內(nèi)側(cè)輪轂孔到輪輞內(nèi)側(cè)區(qū)間的輪座與輪轂孔接觸應(yīng)力消失了，隨著壓裝的繼續(xù)進(jìn)行，壓裝力不斷減小，就會(huì)產(chǎn)生末端平直降噸，在此情況下甚至產(chǎn)生小噸的現(xiàn)象。4. 應(yīng)對(duì)措施通過(guò)分析認(rèn)為，車輪輻板的結(jié)構(gòu)形式是造成輪對(duì)壓裝后1/3過(guò)程的過(guò)盈量比減小，使裝配面的正壓力減小，壓裝力不增反降現(xiàn)象的主要原因。實(shí)際情況的車輪內(nèi)孔和車軸輪座的表面狀態(tài)變化影響壓裝過(guò)程中過(guò)盈量比的變化，從而可能導(dǎo)致曲線末端平直降噸情況發(fā)生。解決該問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施如下：為控制壓裝過(guò)程中過(guò)盈量比的變化，車輪內(nèi)孔的正向錐度在工藝檢修標(biāo)準(zhǔn)允許的情況下應(yīng)盡可能地大一些。在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)調(diào)整立式車床加工時(shí)的精度偏差，

12、將車輪輪轂孔的正向錐度提高到0.04 mm，進(jìn)行車輪內(nèi)孔直徑的正向錐度對(duì)壓裝曲線影響的對(duì)比試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)表明：當(dāng)車輪內(nèi)孔的正向錐度控制在0.02 mm以下時(shí)，輪對(duì)壓裝曲線出現(xiàn)平直降噸、小噸的故障情況依然明顯，未有任何效果；在不改變其他因素影響的基礎(chǔ)上，把車輪內(nèi)孔的正向錐度控制在0.030.04 mm時(shí)，輪對(duì)壓裝曲線的故障情況得到有效控制，一次壓裝合格率達(dá)到95%，確認(rèn)更改后的軟件相比更改前的軟件更能抑制電機(jī)電流上升，不至于報(bào)MMOCD，解決方案有效。僅靠更改VVVF逆變器軟件進(jìn)行處理的話，無(wú)法從根源上杜絕此類故障的發(fā)生。對(duì)后續(xù)類似項(xiàng)目有如下建議：在設(shè)置感應(yīng)板施工過(guò)程中，應(yīng)充分考慮感應(yīng)板缺少部分

13、對(duì)直線電機(jī)控制的不利影響，盡量減小感應(yīng)板缺少部分的長(zhǎng)度。深入研究直線電機(jī)在感應(yīng)板缺少部分對(duì)控制性能的影響，對(duì)VVVF逆變器軟件控制繼續(xù)優(yōu)化，盡力消除感應(yīng)板缺少部分的不利影響。對(duì)VVVF逆變器軟件更改后，廣州地鐵6號(hào)線PU故障率已大為降低，取得了較好的效果，但考慮作為根本性的解決方法，還是需要消除感應(yīng)板缺少部分。另外，導(dǎo)致PU故障的原因還有很多，文中提及的改進(jìn)措施只能降低由于感應(yīng)板缺少導(dǎo)致的變流器模塊故障。工藝改進(jìn)后產(chǎn)生輪對(duì)壓裝故障的因素主要表現(xiàn)為小噸，其中壓裝曲線平直降噸的主要故障情況已基本解決，壓裝曲線合格率大大提高。車輪內(nèi)孔的正向錐度控制在0.0300.040 mm時(shí)的壓裝曲線末端后1/

14、3的部分壓裝力的變化仍保持與裝配面長(zhǎng)度成正比，保證車輪的壓裝曲線合格，如圖4 所示。車輪內(nèi)孔加工及打磨處理時(shí)注意輪轂孔錐度，內(nèi)孔尺寸大端自小端應(yīng)均勻變化，不允許存在尺寸突變情況，減少過(guò)盈量比的異常變化，從而避免壓裝曲線末端平直降噸，提高輪軸組裝的合格率。內(nèi)孔加工尺寸精度的穩(wěn)定性及控制內(nèi)孔錐度，必要時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行大修。磨時(shí)，注意圓周打磨均勻，確保內(nèi)孔和輪座尺寸均勻變化，內(nèi)孔和輪座各個(gè)位置的粗糙度應(yīng)根據(jù)工藝要求分別控制在一定的小范圍之內(nèi)，不允許存在不利于壓裝的突變情況。在發(fā)生平直、降噸的壓裝末端區(qū)域，增大輪座表面或者車輪內(nèi)孔面的粗糙度，并控制在工藝范圍內(nèi)。5. 結(jié)語(yǔ)實(shí)施上述應(yīng)對(duì)措施后，2013年6月

15、以后B1型輪對(duì)的壓裝故障情況大大降低，一次壓裝合格率達(dá)到了95%以上，較好解決了B1 型輪對(duì)壓裝的故障問(wèn)題，保證了B1型車輛輪對(duì)的合格裝車運(yùn)營(yíng)，為廣州地鐵車輛各型輪對(duì)的檢修維護(hù)提供了借鑒。第2章 西安地鐵號(hào)線車輛輪對(duì)頻繁發(fā)生擦傷的原因分析及對(duì)策探討 目前西安地鐵號(hào)線車輛正線運(yùn)行時(shí)走行部普遍存在周期性異響，針對(duì)此問(wèn)題多次組織人員正線添乘，確認(rèn)動(dòng)車走行部異響數(shù)量較多，且較為嚴(yán)重，同時(shí)異響隨著速度的提高而加劇，并具有明顯的周期性。列車回庫(kù)后重點(diǎn)檢查異響車的輪對(duì)，發(fā)現(xiàn)部分車輪對(duì)有輕微擦傷、部分車輪對(duì)未發(fā)現(xiàn)有擦傷現(xiàn)象，但測(cè)量輪徑值，發(fā)現(xiàn)輪對(duì)滾動(dòng)圓超限。通過(guò)查看列車運(yùn)行數(shù)據(jù)，確認(rèn)列車正線運(yùn)行異響的主要原因

16、是由于車輛牽引系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱 ）與空氣制動(dòng)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱）接口問(wèn)題導(dǎo)致輪對(duì)擦傷，并且當(dāng)輪對(duì)擦傷后檢修時(shí)由于某些原因未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這樣隨著列車運(yùn)行，輪對(duì)擦傷位置表面逐漸被磨平，擦傷痕跡消失，擦傷不容易被發(fā)現(xiàn)，久而久之輪對(duì)就呈現(xiàn)出多邊形或橢圓形。當(dāng)輪對(duì)失圓后，列車在低速運(yùn)行時(shí)，異響不明顯，但隨著速度的提高，異響開始加劇。關(guān)于西安地鐵號(hào)線車輛由于輪對(duì)擦傷導(dǎo)致的走行部周期性異響問(wèn)題，對(duì)超限或擦傷輪對(duì)進(jìn)行旋修不是長(zhǎng)久之計(jì)，需要從根本上解決輪對(duì)擦傷問(wèn)題（即 與之間接口存在的問(wèn)題）。本文從分析列車發(fā)生故障時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)出發(fā)，找出兩系統(tǒng)（牽引系統(tǒng)與空氣制動(dòng)系統(tǒng)）接口存在的問(wèn)題并進(jìn)行分析，最后提出整改方案供參考。故

17、障現(xiàn)象通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，由于 與 接 口問(wèn) 題 導(dǎo)致輪對(duì)擦傷的實(shí)例很多，有單節(jié)動(dòng)車輪 對(duì) 擦 傷 的，也 有全列車動(dòng)車輪對(duì)擦傷的。下面僅舉單節(jié)動(dòng)車輪對(duì)擦傷的例子來(lái)分析輪對(duì)擦傷的根本原因。年月日車運(yùn)行至敞口段（車輛段與正線隧道的過(guò)渡區(qū)域）時(shí) （網(wǎng)絡(luò)控制顯示屏）報(bào)“車速度推測(cè)異?！惫收?，此時(shí) 停止工作。隨后司機(jī)將主控制器手柄回零復(fù)位，然后再次牽引，故障消失，逆變器開始正常工作。當(dāng)天列車運(yùn)營(yíng)時(shí)，正線駐站人員反映車車下有異響。列車回段后進(jìn)行日檢作業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)車個(gè)輪對(duì)均有不同程度的擦傷。同時(shí)下載列車運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)車當(dāng)時(shí) 發(fā) 生 了 滑 行，發(fā)生故障時(shí)的具體數(shù)據(jù)見圖（為觀察便，只對(duì)項(xiàng)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示）：

18、之前，列車施加 制動(dòng)，此時(shí)列車的速度：司機(jī)操作主控制器手柄由 至，此時(shí)車速度比其他車輛速度有所降低，車發(fā)生輕微滑行。通過(guò)查看當(dāng)天列車運(yùn)行時(shí)刻表，此刻列車正運(yùn)行至間的黏著減小，當(dāng)進(jìn)行增加制動(dòng)檔位時(shí)，此 時(shí) 制 動(dòng) 力 大（曲線），車電制動(dòng)防滑系統(tǒng)檢測(cè)出本車發(fā)生滑行，此時(shí)牽引系統(tǒng)通過(guò)減少車牽引電機(jī)電流進(jìn)行調(diào)整（曲線），車牽引電機(jī)電流減小。：電制動(dòng)防滑系統(tǒng)檢測(cè)到輪對(duì)抱死后，牽引系統(tǒng)急劇減少逆變器的輸出電流。當(dāng)牽引系統(tǒng)檢測(cè)車速度為零的狀態(tài)維持后，此時(shí) 報(bào)“車速度推測(cè)異常”，從而斷開逆變器的門極，電機(jī)電流變?yōu)榱?。通過(guò)曲線確認(rèn)列車當(dāng)時(shí)速度在左右，但車速度變?yōu)榱?。：?后，逆變 器 停 止 工 作，牽引電機(jī)

19、電流變?yōu)榱?，此時(shí)電制動(dòng)防滑功能失效，列車的 滑 行 由 空 氣 制動(dòng)防滑系統(tǒng)進(jìn)行控制。：時(shí)車滑行 恢 復(fù) 正 常，車 的 速 度 與 其 他車速保持一致。問(wèn)題的提出速度推測(cè)異常的概念：西安地鐵號(hào)線車輛牽引系統(tǒng)的控制采用無(wú)速度傳感器的矢量控制技術(shù)，逆變器控制門極開始工作后，如果系統(tǒng)檢測(cè)列車速度仍然為零，此時(shí)系統(tǒng)認(rèn)為速度推測(cè)不正常，封鎖此逆變器，并在報(bào)某車“速度推測(cè)異常”故障。通過(guò)上面的數(shù)據(jù)分析，此次輪對(duì)擦傷的原因是車發(fā)生了滑行，輪對(duì)抱死后導(dǎo)致牽引系統(tǒng)報(bào)“車速度推測(cè)異常”，然后車停止工作（自動(dòng)保護(hù)）。由于當(dāng)時(shí)列車的 速 度 為左 右，輪對(duì)抱死滑行的距離大概為，導(dǎo)致車輪對(duì)擦傷。列車動(dòng)車有電制動(dòng)和空氣

20、制動(dòng)防滑控制系統(tǒng)，為何系統(tǒng)在（：）的時(shí)間內(nèi)未將此次滑行調(diào)整過(guò)來(lái)，進(jìn)而導(dǎo)致車輪對(duì)抱死，發(fā)生此次擦輪事件呢？ 圖3原因分析如圖為與之間的接口示意圖，下面首先說(shuō)明電制動(dòng)指 令滑反饋指令之間的關(guān)系：當(dāng)列車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，接收到司機(jī)控制器發(fā)出的制動(dòng)指令（減速度指令），并通過(guò)從空氣彈簧采集到車重信號(hào)綜合計(jì)算出本單元車所需要的總制動(dòng)力（西安地鐵號(hào)線是以動(dòng)拖為一制動(dòng)控制單元），然后將計(jì)算的總制動(dòng)力傳給本單元車 ，此時(shí) 進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)電制動(dòng)反饋信號(hào)將 所能提 供 的 電 制動(dòng)力反饋給，進(jìn)行減法計(jì)算并分配空氣制動(dòng)力給單元內(nèi)的兩節(jié)車。當(dāng)列車在電制動(dòng)時(shí)，如果某車發(fā)生了滑行，此時(shí)電制動(dòng)防滑系統(tǒng)通過(guò)減小 的輸出電 流，即 減

21、 小 本單元車牽引電機(jī)的電流，并通過(guò)電制動(dòng)防滑反饋信號(hào)將此滑 行 信 息 反 饋 給，從 而使 不 會(huì)因 為電制動(dòng)減小而補(bǔ)充空氣制動(dòng)。從圖標(biāo)記 的 曲 線 圖 看 出，當(dāng)車 出 現(xiàn) 滑 行 時(shí)，車電機(jī)電流在不斷減小，同時(shí)當(dāng)滑行加劇時(shí)，電機(jī)電流也急劇減小，但此時(shí)車空氣制動(dòng)力隨著電機(jī)電流的減小而不斷增大，從而使車總的制動(dòng)力未減小或減少的不多。通過(guò)這一現(xiàn)象推斷出車輪對(duì)擦傷的原因是兩系統(tǒng)（牽引系統(tǒng)與空氣制動(dòng)系統(tǒng)）之間的電制動(dòng)防滑反饋信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題，從而使電制動(dòng)防滑系統(tǒng)在減小電機(jī)電流來(lái)進(jìn)行防滑控制時(shí)未接收到電制動(dòng)防滑信號(hào)而誤認(rèn)為是電制動(dòng)力不足，故空氣制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)電制動(dòng)的反饋值補(bǔ)充相應(yīng)的空氣制動(dòng)，導(dǎo)總制動(dòng)力

22、未減小?；形茨苡行Э刂啤＞痛藛?wèn)題和供貨商溝通，專業(yè)人員說(shuō)明牽引系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)之間沒(méi) 有電制動(dòng)防滑反饋信號(hào)線，但他們?cè)谲浖显O(shè)置實(shí)現(xiàn)了和電制動(dòng)防滑反饋線類似的功能，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：列車在電制動(dòng)時(shí)發(fā)生滑行，此 時(shí) 電 制 動(dòng) 防滑系統(tǒng)立刻減少逆變器輸出電流（減少電機(jī)電流），但為防止此刻誤認(rèn)為是電制動(dòng)力不夠而補(bǔ)充空氣制動(dòng)，此時(shí) 給的虛擬信號(hào)（即雖然電制動(dòng)力已經(jīng)減小，但 反饋給的電制動(dòng)力仍然為減 小 之 前 的 數(shù) 值），此 狀 態(tài) 維 持后，給真 實(shí)的 電 制 動(dòng) 力，如 果 在滑 行 仍 未 調(diào) 整 過(guò)來(lái)，繼續(xù)上面的控制，直到將此次滑行調(diào)整過(guò)來(lái)為止。既然在軟件設(shè)計(jì)上設(shè)計(jì)了電制動(dòng)防滑反饋的功能，

23、為何會(huì)出現(xiàn)這種的情況？日立專業(yè)人員解釋此控制方案為成熟技術(shù)，在北京地鐵、上海地鐵均有使用業(yè)績(jī)，但為何在西安地鐵出現(xiàn)此種情況，需要調(diào)整。 圖4整改方案 此問(wèn)題后續(xù)多次發(fā)生，通過(guò)對(duì)當(dāng)時(shí)的外界條件進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)輪對(duì)擦傷時(shí)都是下小雨或有霧雪天氣時(shí)在敞口段發(fā)生。就此問(wèn)題廠家從號(hào)線開始運(yùn)營(yíng)至今大概兩年的時(shí)間里先后制定了種整改方案，試車線及正線進(jìn)行了十多次調(diào)試試驗(yàn)，但驗(yàn)證效果不明顯，問(wèn)題依舊存在。廠家先后制定的具體方案如下：方案：將滑行時(shí) 反饋給 虛 擬電 制動(dòng)力的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整牽引廠家認(rèn)為發(fā)生此次現(xiàn)象是由于滑行時(shí) 反饋給虛 擬電 制 動(dòng) 力 的 時(shí) 間 不 合 理，試 車 線 進(jìn)行試驗(yàn)，先后將此時(shí)間改為，確

24、認(rèn)效果良好。但整改后跟蹤時(shí)問(wèn)題依舊再現(xiàn)。方案：將“速度推測(cè)異常”故障定義的時(shí)間變短列車在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)檢測(cè)出輪對(duì)發(fā)生滑行，此時(shí)電制動(dòng)防滑開始動(dòng)作，如果電制動(dòng)防滑未將此次防滑調(diào)整過(guò)來(lái)，導(dǎo)致輪對(duì)抱死，當(dāng) 抱 死 持 續(xù)后 牽 引 系 統(tǒng) 判 斷 為“速度推測(cè)異常”故障，并封鎖牽引，此時(shí)電制動(dòng)防滑失效，空氣制動(dòng)防滑開始起作用。這樣，如果將速度推測(cè)異常的時(shí)間變小（例如），由于發(fā)生滑行導(dǎo)致輪對(duì)抱死后，在同等的條件下可以減少輪對(duì)抱死滑行的時(shí)間，從而可以減小列車的滑行距離，進(jìn)而減小輪對(duì)的擦傷程度。此方案僅僅是可以減輕輪對(duì)擦傷的程度，但未能從根本上解決此問(wèn)題。同時(shí)，由于司控器發(fā)出牽引指令到接收到牽引指令，以及 接

25、收到牽引指令到牽引電機(jī)建立磁場(chǎng)，最終使列車起動(dòng)均需要時(shí)間及存在各信號(hào)傳輸時(shí)間，速度推測(cè)異常的時(shí)間定為是綜合這些因素 及 安 全 余 量 考 慮 得 到 的，當(dāng) 此 時(shí) 間 變 的 太短，列車就容易誤報(bào)“速度推測(cè)異常”的故障。同時(shí)此時(shí)間的變化是有限的，效果也不明顯，故此方案未采納。方案：將滑行、大滑行的判斷標(biāo)準(zhǔn)值減小如圖，當(dāng)列 車 在 制 動(dòng) 時(shí)，系 統(tǒng) 檢 測(cè) 到 某 節(jié) 動(dòng) 車 減速度大于，此時(shí)牽引系統(tǒng)判斷此車發(fā)生滑行，并通過(guò)圖進(jìn)行調(diào)整。但當(dāng)檢測(cè)到減速度大于時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)判斷此車發(fā)生嚴(yán)重的滑行，通 過(guò) 圖方法已經(jīng)不能進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)封鎖此車牽引，電制動(dòng)退出，滑行由空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行調(diào)整。如果

26、將大滑行的標(biāo)準(zhǔn)值由減小到或更小，這樣可以及早切除電制動(dòng)，此滑行由空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，可以將電制動(dòng)防滑系統(tǒng)判斷滑行的標(biāo)準(zhǔn)值減小到或更小，這樣滑行及早檢測(cè)，及早調(diào)整，此時(shí)更容易將此次滑行調(diào)整過(guò)來(lái)。但將大滑行的標(biāo)準(zhǔn)值變小，這樣和之前相比，電制動(dòng)的利用率降低。同時(shí)，由于輪對(duì)與鋼軌的配合本該就有微小的滑行（黏著機(jī)理），若將滑行的標(biāo)準(zhǔn)變的太小，列車在正常運(yùn)行時(shí)很容易發(fā)生滑行。將滑行及大滑行的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)提高，即降低檢測(cè)值，僅僅能減輕輪對(duì)擦傷的程度，但不能從根本上解決此問(wèn)題。述方案在輪對(duì)發(fā)生滑行時(shí)僅僅可以減緩輪對(duì)擦傷的程度，不能解決輪對(duì)擦傷的根本問(wèn)題，指標(biāo)不治本。對(duì)此，本人基于上面的分析及現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生故

27、障時(shí)的列車相關(guān)數(shù)據(jù)，提出此問(wèn)題的整改方案供參考。從列車發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)看，當(dāng)列車發(fā)生滑行時(shí)，黏著不能及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)不是因?yàn)榛信袛嗟臉?biāo)準(zhǔn)不合適，而是滑行控制時(shí)，電制動(dòng)防滑控制系統(tǒng)與空氣制動(dòng)防滑控制系統(tǒng)的控制權(quán)限設(shè)定不合理所致。從圖及圖可以看出，西安地鐵號(hào)線車輛目前的防滑控制是當(dāng)列車發(fā)生滑行后，此時(shí)電制動(dòng)防滑系統(tǒng)一直進(jìn)行滑行控制，空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)不參與滑行的調(diào)整，只有當(dāng)滑行達(dá)到電制動(dòng)防滑系統(tǒng)預(yù)定的大滑行標(biāo)準(zhǔn)值或輪對(duì)抱 死后，牽 引 系 統(tǒng) 發(fā) 生“速 度 推測(cè)異?！惫收希藭r(shí)封鎖牽引，電制動(dòng)防滑系統(tǒng)才退出防滑控制，后續(xù)防滑控制才由空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)來(lái)承擔(dān)。本人認(rèn)為滑行未調(diào)整過(guò)來(lái)的根本原因是列車發(fā)生滑

28、行后，當(dāng)未達(dá)到 大 滑 行 或 輪 對(duì) 未 抱 死期 間，滑 行控制一直由電制動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)未發(fā)揮作用，在防滑控制過(guò)程中，電制動(dòng)防滑控制系統(tǒng)的權(quán)限太高。對(duì)此，可以對(duì)電制動(dòng)防滑系統(tǒng)與空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)的防滑控制進(jìn)行如下規(guī)定：當(dāng)列車發(fā)生滑行時(shí)，首先由電制動(dòng)防滑控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整（電制動(dòng)滑行檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)高于空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，所以滑行首先由電制動(dòng)檢知），并將此信息反饋給空氣制動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)空氣制動(dòng)系統(tǒng)判斷電制動(dòng)防滑控制時(shí)間超出允許值（例如），此時(shí)切除電制動(dòng)，后續(xù)防滑由空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)來(lái)控制。當(dāng)空氣制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)到滑行時(shí)間超出允許值（例如），此時(shí)空氣制動(dòng)系統(tǒng)將電制動(dòng)切除，后續(xù)防滑由空氣制動(dòng)防滑

29、系統(tǒng)來(lái)控制。當(dāng)電制動(dòng)防滑系統(tǒng)檢測(cè)到滑行達(dá)到大滑行標(biāo)準(zhǔn)后，此時(shí)切除電制動(dòng)，后續(xù)防滑由空氣制動(dòng)防滑系統(tǒng)來(lái)控制。本人認(rèn)為按照上述方案思路進(jìn)行整改可以從根本上解決輪對(duì)擦傷問(wèn)題。同時(shí)，也有人提出此方案與目前號(hào)線車輛防滑方案相比電制動(dòng)的能力下降了，但考慮到列車正常運(yùn)行時(shí)輪對(duì)滑行的次數(shù)，同時(shí)用滑行時(shí)使用電制動(dòng)防滑節(jié)省的電能與輪對(duì)擦傷導(dǎo)致輪對(duì)旋輪成本相比，滑行期間節(jié)省的電能可以忽略。此方案需要牽引系統(tǒng)和空氣制動(dòng)廠家對(duì)相應(yīng)的軟件進(jìn)行修訂，并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試來(lái)確認(rèn)各參數(shù)的具體值。 圖5結(jié)束語(yǔ)地鐵車輛牽引系統(tǒng)與空氣制動(dòng)系統(tǒng)的接口至關(guān)重要，在前期的合同談判及設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)階段應(yīng)該考慮周全，如果在設(shè)計(jì)之初未考慮全面，輕則造成由于

30、列車電空轉(zhuǎn)換不順暢或輪對(duì)擦傷導(dǎo)致列車運(yùn)行時(shí)沖擊或噪聲大，降低乘客的乘坐舒適度，或由于未充分利用電制動(dòng)，導(dǎo)致制動(dòng)閘瓦磨耗嚴(yán)重，增加運(yùn)營(yíng)成本，重則出現(xiàn)制動(dòng)力疊加或制動(dòng)力不足，存在行車安全隱患。關(guān)于車輛牽引系統(tǒng)與空氣制動(dòng)系統(tǒng)的配合問(wèn)題，西安地鐵組織人員對(duì)號(hào)線車輛兩系統(tǒng)（牽引系統(tǒng)與空氣制動(dòng)系統(tǒng)）的配合進(jìn)行評(píng)估，并與其他地鐵線路車輛進(jìn)行對(duì)比，除在防滑控制上存在缺陷外，號(hào)線車輛在節(jié)能環(huán)保上、起動(dòng)或停車時(shí)的平穩(wěn)性上具有很多優(yōu)勢(shì)，例如號(hào)線車輛實(shí)現(xiàn)了全電制動(dòng)停車，最大能力利用電制動(dòng)，降低了閘瓦磨耗。同時(shí)，由于實(shí)現(xiàn)了全電制動(dòng)停車，列車的低速電空轉(zhuǎn)換點(diǎn)幾乎降低到零，實(shí)現(xiàn)了列車平穩(wěn)停車。關(guān)于目前車輛防滑控制問(wèn)題，在廠

31、商未解決此問(wèn)題前，車間制定臨時(shí)方案，即在雨、雪、霧天氣，早晨出庫(kù)的前列車切除電制動(dòng)，并安排專人跟隨，待列車運(yùn)行至北客站（正線始發(fā)站）后恢復(fù)電制動(dòng)功能，同時(shí)，運(yùn)分公司也要 求 在 特 殊 天 氣，列 車 在 敞 口 段 處 不 能 采 取駕駛，而采取人工駕駛，這些措施都防止由于天氣原因?qū)е鲁诙武撥夝ぶ禂?shù)降低，使列車發(fā)生滑行而未及時(shí)調(diào)整過(guò)來(lái)，導(dǎo)致擦傷輪對(duì)。第3章 南京地鐵2號(hào)線車輛輪對(duì)異常磨耗分析與對(duì)策南京地鐵2號(hào)線2009年5月28日正式開通運(yùn)營(yíng)，開通后一年多時(shí)間發(fā)現(xiàn)輪軌磨耗嚴(yán)重。由于輪對(duì)尺寸超限，降低了車輛動(dòng)力性能和乘客乘坐舒適度，甚至影響行車安全。為修復(fù)故障輪對(duì)尺寸到正常范圍，2010年

32、12月起，陸續(xù)開始輪對(duì)鏇修工作。1. 2號(hào)線輪對(duì)異常磨耗情況2號(hào)線列車典型輪對(duì)異常磨耗包括：踏面擦傷、溝狀磨耗、輪緣異常磨耗。輪對(duì)鏇修.（1）輪對(duì)磨耗異常，鏇輪數(shù)量居高不下，大大縮短了輪對(duì)使用壽命，增加了維修成本。（2）截至2012年10月31日，由于526條輪對(duì)故障，主要包括Qr值超限、Sd值偏低、踏面剝離擦傷、徑向跳動(dòng)等故障原因，共鏇修742條輪對(duì)；故障輪對(duì)數(shù)量、輪緣磨耗量遠(yuǎn)高于1號(hào)南延線列車（3）由于正線運(yùn)營(yíng)壓力、檢修計(jì)劃的按規(guī)定執(zhí)行、 技術(shù)整改作業(yè)開展等原因，鏇輪車輛只能在早高峰回庫(kù)鏇修，增加了車輛空駛里程，增加了人力成本；（4）2011年9月2012年2月，平均輪緣厚度磨耗量>

33、1.0 mm/萬(wàn)km，個(gè)別輪對(duì)輪緣厚度磨耗量>1.5 mm/萬(wàn)km。曾多次發(fā)生由于某一輪對(duì)尺寸超限造成單節(jié)車所有輪對(duì)鏇修且列車輪對(duì)輪徑切削量超過(guò)15 mm的情況。2號(hào)線列車輪對(duì)鏇修分為兩個(gè)明顯不同的階段。第一階段：開通至2011年4月，鏇修原因全部為擦傷和剝離，沒(méi)有因?yàn)檩喚壞ズ亩M(jìn)行鏇修。新車輪對(duì)輪緣厚度Sd的原型尺寸為32 mm，Qr值>10 mm，該階段的可磨耗量值大（如Sd值由32 mm23 mm，Qr值由10 mm6.5 mm），由其他原因造成的鏇修尚未集中體現(xiàn)。第二階段：2011年10月份以后，幾乎所有鏇修原因都是因?yàn)镼r值超限，到2012年第一季度末達(dá)到鏇輪的高峰期，這

34、一階段輪緣厚度也偏小，基本全部小于30 mm，部分輪緣厚度甚至只有2325 mm，輪緣磨耗十分嚴(yán)重。鏇修集中在第二階段，且呈現(xiàn)加速狀態(tài)，該階段鏇修429條輪對(duì)，其中2011年12月就鏇修104條故障輪對(duì)。該階段輪緣厚度磨耗量為1.3 mm/萬(wàn)km，遠(yuǎn)大于第一階段的0.78 mm/萬(wàn)km。圖62.原因分析及應(yīng)對(duì)措施（1）2號(hào)線輪對(duì)磨耗量遠(yuǎn)高于正常范圍，為確保輪對(duì)參數(shù)在正常運(yùn)用范圍內(nèi)，改原來(lái)的每三月測(cè)量一次為現(xiàn)在的每月測(cè)量一次，加強(qiáng)輪對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)量跟蹤。尤其是部分輪緣厚度偏低的車輛，做到重點(diǎn)車輛重點(diǎn)跟蹤，杜絕輪對(duì)尺寸超限引起列車傾覆、脫軌等。（2）嚴(yán)格控 制輪對(duì)尺寸測(cè)量精度，加大疑似故障尺寸復(fù)測(cè)，對(duì)故

35、障輪對(duì)及時(shí)提報(bào)鏇修。輪范圍，向設(shè)備中心提出復(fù)測(cè)、鏇輪申請(qǐng)，鏇修輪對(duì)參數(shù)到正常范圍以內(nèi)。Sd標(biāo)準(zhǔn)范圍2332 mm；Sh標(biāo)準(zhǔn)范圍2633 mm；Qr標(biāo)準(zhǔn)范圍6.512.7 mm；輪徑差標(biāo)準(zhǔn)為2、4、7 mm；徑向跳動(dòng)不允許超過(guò)0.5 mm。（3）輪對(duì)材質(zhì)及硬度。從車輪材質(zhì)及硬度方面分析，1號(hào)南延線及2號(hào)線車輪使用的材質(zhì)均為ER9，技術(shù)條件基本一集中分布在310325（洛氏硬度HRC），2號(hào)線輪緣磨耗嚴(yán)重的車輪與正常車輪的外側(cè)輪輞面硬度水平基本一致，且1號(hào)南延線與2號(hào)線車輪外側(cè)表面硬度也較為接近，與出廠時(shí)參數(shù)相一致。因此，車輪的材質(zhì)及硬度不是造成地鐵2號(hào)線車輪輪緣異常磨耗的主要原因。（4）車輛TC

36、MS控制。對(duì)列車牽引、制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)牽引與制動(dòng)軟件在WSP控制時(shí)間設(shè)置上存在問(wèn)題。WSP控制理論即當(dāng)列車檢測(cè)到WSP時(shí)，首先由牽引系統(tǒng)進(jìn)行控制消除，控制時(shí)間為5 s，若5 s內(nèi)列車仍發(fā)生打滑現(xiàn)象，則切除電制動(dòng)，由克諾爾控制的氣制動(dòng)接管，改原來(lái)的駕控為軸控。后把WSP時(shí)間由5 s改為2 s，解決了第一階段的輪對(duì)踏面擦傷及剝離問(wèn)題。（5）輪緣潤(rùn)滑裝置。2號(hào)線共15列車裝有輪緣潤(rùn)滑裝置，要求全效修作業(yè)時(shí)加強(qiáng)輪緣潤(rùn)滑裝置功能檢查，確保噴油狀態(tài)；并對(duì)輪緣潤(rùn)滑裝置噴油間隔時(shí)間進(jìn)行修改，由180 s提高到120 s，適度縮短輪緣潤(rùn)滑裝置的噴油間隔，改善輪緣與軌道間的摩擦系數(shù)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間對(duì)比發(fā)現(xiàn)，縮短噴油間隔后的輪緣表面粗糙度下降明顯，輪緣表面逐步變得光滑，有效解決了第二階段輪緣磨耗量大的問(wèn)題。（6）與工務(wù)中心開展技術(shù)溝通。工務(wù)中心針對(duì)輪軌異常磨耗情況，首先采取人工對(duì)軌道涂油，之后在正線小曲線半徑處安裝StaTrack自動(dòng)噴油裝置。車輛維修中心定期把輪緣啃軌、軌旁噴油裝置角度不正確等信息及時(shí)反饋給工