文學(xué)鋒

(北京鐵路局 北京動(dòng)車(chē)段，北京102600)

京津城際運(yùn)行CRH3C動(dòng)車(chē)組68C9故障的分析研究

文學(xué)鋒

(北京鐵路局 北京動(dòng)車(chē)段，北京102600)

主要論述京津城際運(yùn)行的CRH3C型動(dòng)車(chē)組在運(yùn)行中監(jiān)控裝置報(bào)68C9故障的統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)對(duì)造成故障的原因進(jìn)行研究，制定了部分措施，并對(duì)后期預(yù)防68C9故障措施提出建議。

CRH3C動(dòng)車(chē)組;68C9故障;構(gòu)架穩(wěn)定性;反向運(yùn)行

2013年3月至7月京津城際CRH3C型動(dòng)車(chē)組運(yùn)行中連續(xù)發(fā)生多起轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性故障(故障代碼68C9)，造成部分動(dòng)車(chē)組運(yùn)行晚點(diǎn)，對(duì)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行安全以及鐵路正常運(yùn)行秩序帶來(lái)影響。針對(duì)這一問(wèn)題，鐵路車(chē)輛部門(mén)先后采取動(dòng)車(chē)組全列輪對(duì)旋修、接近限度報(bào)警車(chē)輛輪對(duì)單獨(dú)旋修、調(diào)整動(dòng)車(chē)組輪對(duì)旋修周期等措施，取得了成效。

1 CRH3C動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性監(jiān)控原理

CRH3C動(dòng)車(chē)組每個(gè)轉(zhuǎn)向架均裝有橫向加速度傳感器，通過(guò)橫向加速度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向架在高速運(yùn)行情況下的穩(wěn)定性狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)向架橫向加速度達(dá)到8 m/s2以上，且持續(xù)時(shí)間超過(guò)2 s，相關(guān)車(chē)輛的制動(dòng)控制單元(BCU)就會(huì)報(bào)173D(1位轉(zhuǎn)向架)或173E(2位轉(zhuǎn)向架)故障代碼，同時(shí)主CCU會(huì)報(bào)出68C9故障代碼，即轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)。主CCU報(bào)68C9故障代碼的同時(shí)會(huì)報(bào)6B1A故障代碼(橫向加速度報(bào)警和臨時(shí)限速)，隨即動(dòng)車(chē)組自動(dòng)限速280 km/h運(yùn)行。

當(dāng)BCU接收到轉(zhuǎn)向架橫向加速度報(bào)警信號(hào)消失，限速狀態(tài)維持2 min后，橫向加速度報(bào)警會(huì)自動(dòng)消失。68C9、6B1A故障同時(shí)恢復(fù)，限速自動(dòng)取消。發(fā)生的故障記錄在BCU和CCU中，可以通過(guò)數(shù)據(jù)下載進(jìn)行分析。

CRH3C動(dòng)車(chē)組報(bào)68C9故障的原因主要有以下幾種情況:

(1)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架故障，導(dǎo)致其在高速運(yùn)行中失穩(wěn); (2)轉(zhuǎn)向架橫向加速度傳感器故障，發(fā)生誤報(bào);

(3)轉(zhuǎn)向架輪對(duì)踏面磨損超限，輪軌匹配出現(xiàn)問(wèn)題，在通過(guò)曲線或道岔時(shí)發(fā)生瞬時(shí)轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)情況，并達(dá)到報(bào)警門(mén)限值;

(4)區(qū)間線路出現(xiàn)問(wèn)題。

2 京津城際CRH3C動(dòng)車(chē)組68C9故障統(tǒng)計(jì)

自2013年3月京津城際CRH3C型動(dòng)車(chē)組運(yùn)行中共發(fā)生32起68C9故障，涉及北京動(dòng)車(chē)段14列CRH3C型動(dòng)車(chē)組，分別為:3001、3002、3003、3004、3009、3010、3011、3013、3014、3015、3016、3018、3020、3021。具體情況見(jiàn)表1。

從統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，發(fā)生68C9的動(dòng)車(chē)組距上次旋修里程最少為126 797 km，最多為252 678 km，其中距上次旋修18萬(wàn)km以下12起，占總數(shù)的37.5%。

根據(jù)對(duì)32次68C9故障情況的統(tǒng)計(jì)，京津城際線上行共發(fā)生12次，區(qū)間在武清—永樂(lè)間K82～K88 km;下行發(fā)生20次，區(qū)間在武清—天津間K80～K85 km。

針對(duì)上述32起發(fā)生68C9故障的CRH3C動(dòng)車(chē)組，入庫(kù)后對(duì)走行部進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)檢查，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量和數(shù)據(jù)分析。從現(xiàn)場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行的檢查情況來(lái)看，轉(zhuǎn)向架橫向減振器、橫向緩沖器、抗蛇行減振器、車(chē)輪及踏面等各部未發(fā)現(xiàn)有損傷，各部緊固螺栓未松動(dòng)，防松標(biāo)記良好。轉(zhuǎn)向架各項(xiàng)結(jié)構(gòu)尺寸正常，一二系懸掛參數(shù)無(wú)異常;檢查橫向加速度傳感器及線路，傳感器初始電壓值在正常范圍內(nèi)，線路連接正常。

3 發(fā)生68C9故障動(dòng)車(chē)組輪對(duì)數(shù)據(jù)分析

對(duì)發(fā)生68C9故障的動(dòng)車(chē)組進(jìn)行輪對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)量，所有測(cè)量數(shù)據(jù)均顯示輪對(duì)輪徑值、輪緣高度、輪緣厚度、同軸輪徑差、同轉(zhuǎn)向架輪徑差、同車(chē)輪徑差等均在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的限度范圍內(nèi)。

(1)輪對(duì)輪徑及輪緣厚度數(shù)值分析

表2為發(fā)生68C9故障動(dòng)車(chē)組輪對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從表2中可以發(fā)現(xiàn)，報(bào)警車(chē)輛同軸輪徑差超出一級(jí)修運(yùn)用規(guī)程1 mm的僅CRH3018C3車(chē)1軸，其他車(chē)輛均滿(mǎn)足一級(jí)修運(yùn)用規(guī)程，且左右輪徑差較小，說(shuō)明車(chē)輪踏面未發(fā)生偏磨現(xiàn)象。所有報(bào)警車(chē)輛輪緣厚度均大于22 mm，說(shuō)明輪緣厚度是否接近22 mm運(yùn)用最低限度值，與發(fā)生68C9故障沒(méi)有直接關(guān)系，但輪緣厚度差最大值達(dá)到5.5 mm，最小值為1.3 mm，即報(bào)警車(chē)輛車(chē)輪輪緣處存在明顯偏磨現(xiàn)象。

表1 京津城際CRH3C動(dòng)車(chē)組68C9故障匯總表

(2)輪對(duì)踏面等效錐度分析

為了進(jìn)一步了解京津城際CRH3C動(dòng)車(chē)組運(yùn)行不同里程后的輪對(duì)踏面情況，對(duì)發(fā)生過(guò)68C9故障的動(dòng)車(chē)組輪對(duì)等效錐度進(jìn)行了抽樣測(cè)量。表3為CRH3C型動(dòng)車(chē)組輪對(duì)踏面等效錐度，圖1為等效錐度隨運(yùn)用里程變化趨勢(shì)。

從表3和圖1分析發(fā)現(xiàn)，輪對(duì)旋修后走行5萬(wàn)km時(shí)，踏面等效錐度值平均在0.23左右，走行10萬(wàn)km時(shí)，踏面等效錐度值平均在0.26左右，走行15萬(wàn)km時(shí)，踏面等效錐度值平均在0.29左右，走行20萬(wàn)km時(shí)，踏面等效錐度值平均在0.33左右。隨著走行公里的增加等效錐度變大，也就是輪軌關(guān)系變差，運(yùn)行平穩(wěn)性下降。

另外，通過(guò)表3中數(shù)據(jù)分析還可以發(fā)現(xiàn)，輪對(duì)踏面等效錐度增大并不是導(dǎo)致68C9故障的唯一因素，它只是導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組發(fā)生68C9故障的主要原因之一。如2013年5月28日 C2054次 CRH3018C列3車(chē)發(fā)生68C9故障時(shí)，該車(chē)輪對(duì)最大等效錐度為0.39，但同編組中等效錐度最大的1車(chē)4軸(0.41)未報(bào)故障;2013年5月30日C2069次CRH3004C列3車(chē)發(fā)生68C9故障時(shí)，該車(chē)輪對(duì)最大等效錐度為0.34，但同編組中等效錐度更大的6車(chē)1軸(0.37)、6車(chē)3軸(0.37)、7車(chē)3軸(0.37)均未報(bào)故障。

4 發(fā)生故障后采取的措施

4.1 對(duì)CRH3C動(dòng)車(chē)組橫向穩(wěn)定性測(cè)試分析

京津城際68C9故障發(fā)生后，為確認(rèn)具體原因，利用專(zhuān)用裝置對(duì)部分發(fā)生68C9故障的動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了構(gòu)架橫向穩(wěn)定性測(cè)試。測(cè)試區(qū)間為京津城際全線，選取發(fā)生報(bào)警的CRH3002C列8車(chē)1位轉(zhuǎn)向架、CRH3009C列1車(chē)2位轉(zhuǎn)向架、CRH3016C列7車(chē)1位轉(zhuǎn)向架作為測(cè)試對(duì)象，其中CRH3009C列在測(cè)試之前車(chē)輪已經(jīng)過(guò)修形。圖2為車(chē)輪踏面處凹形磨耗，圖3為等效錐度隨橫移量變化圖，圖4為3列動(dòng)車(chē)組在經(jīng)過(guò)相同公里標(biāo)(武清站附近)時(shí)構(gòu)架橫向加速度波形，圖5為構(gòu)架橫向加速度頻譜圖，圖6為CRH3002C列車(chē)橫向平穩(wěn)性散點(diǎn)圖。

表2 發(fā)生68C9故障動(dòng)車(chē)組輪對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)

表3 CRH3C型動(dòng)車(chē)組輪對(duì)踏面等效錐度

圖1 等效錐度隨運(yùn)用里程變化趨勢(shì)

測(cè)試結(jié)果表明:

(1)京津城際出現(xiàn)構(gòu)架失穩(wěn)報(bào)警的CRH3C動(dòng)車(chē)組車(chē)輪踏面出現(xiàn)明顯凹形磨耗，輪軌匹配等效錐度在0.30～0.50之間，動(dòng)車(chē)組在經(jīng)過(guò)道岔等線路激擾時(shí)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架會(huì)出現(xiàn)橫向持續(xù)振蕩的跡象，振動(dòng)頻率8.5 Hz左右。

(2)出現(xiàn)構(gòu)架失穩(wěn)報(bào)警的動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架在車(chē)輪經(jīng)既定薄輪緣修形方法修形后構(gòu)架橫向加速度不再出現(xiàn)持續(xù)振蕩的跡象，車(chē)輪修形可解決運(yùn)行過(guò)程中的68C9報(bào)警問(wèn)題。

圖2 車(chē)輪踏面處磨耗

圖3 等效錐度隨橫移量變化

圖4 3列動(dòng)車(chē)組經(jīng)過(guò)相同公里標(biāo)時(shí)構(gòu)架橫向加速度波形

圖5 構(gòu)架橫向加速度頻譜圖

圖6 車(chē)體橫向平穩(wěn)性散點(diǎn)圖

(3)出現(xiàn)構(gòu)架失穩(wěn)報(bào)警的動(dòng)車(chē)組車(chē)體橫向平穩(wěn)性和垂向平穩(wěn)性均能維持在優(yōu)級(jí)的水平，無(wú)明顯晃車(chē)現(xiàn)象。

(4)除各車(chē)站道岔區(qū)段外，上行線K85～K90非道岔區(qū)段易激起轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向加速度持續(xù)振蕩。需要工務(wù)部門(mén)對(duì)區(qū)間線路進(jìn)行檢測(cè)。

4.2 調(diào)整旋修周期

為了改善輪軌匹配關(guān)系，中國(guó)鐵路總公司根據(jù)對(duì)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行的周期監(jiān)測(cè)以及實(shí)際情況，從2013年5月份開(kāi)始調(diào)整了CRH3C動(dòng)車(chē)組輪對(duì)踏面修形旋修周期，由原來(lái)的25～30萬(wàn)km調(diào)整為20～25萬(wàn)km。從前述統(tǒng)計(jì)表1中可以看出，2013年5月15日前京津城際CRH3C型動(dòng)車(chē)組共發(fā)生68C9故障24起，屬于故障多發(fā)階段，2013年5月15日以后發(fā)生68C9故障僅8起，分析其故障減少的原因是采取了走行公里數(shù)到限動(dòng)車(chē)組全列輪對(duì)旋修、接近限度報(bào)警車(chē)輛輪對(duì)單獨(dú)旋修的模式。說(shuō)明調(diào)整旋修周期有效。

4.3 京津城際試行換向運(yùn)營(yíng)

通過(guò)前期的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和研究，以及針對(duì)京津城際運(yùn)行CRH3C動(dòng)車(chē)組輪緣偏磨嚴(yán)重的情況，2013年6月5日CRH3C型動(dòng)車(chē)組開(kāi)始換向運(yùn)行試驗(yàn)，換向后輪對(duì)與鋼軌間耦合關(guān)系發(fā)生改變，使得部分動(dòng)車(chē)組發(fā)生68C9故障的臨界耦合條件不足，從而避免了部分68C9故障的發(fā)生。如2013年5月28日CRH3018C列3車(chē)曾發(fā)生68C9故障，動(dòng)車(chē)所對(duì)1～5車(chē)輪對(duì)進(jìn)行了旋修，未旋修的6～8車(chē)輪對(duì)踏面等效錐度在0.32～0.36間，2013年6月5日開(kāi)始反向運(yùn)行后動(dòng)車(chē)組未發(fā)生68C9故障。

5 結(jié)束語(yǔ)

京津城際動(dòng)車(chē)組68C9故障的消除是階段性的，在輪軌間耦合關(guān)系達(dá)到臨界值時(shí)，仍有可能發(fā)生68C9故障，需要在后續(xù)工作中加強(qiáng)數(shù)據(jù)積累，做好動(dòng)車(chē)組、線路檢修維護(hù)工作。對(duì)動(dòng)車(chē)組來(lái)說(shuō)，一是要嚴(yán)格執(zhí)行旋修周期和輪對(duì)旋修質(zhì)量。從實(shí)際檢修經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，CRH3C型動(dòng)車(chē)組發(fā)生68C9故障后，采取輪對(duì)踏面修形，恢復(fù)踏面曲線幾何尺寸是較為有效的措施。二是加強(qiáng)動(dòng)車(chē)組走行部部件的日常檢修質(zhì)量，包括各類(lèi)傳感器狀態(tài)檢查。對(duì)踏面診斷系統(tǒng)報(bào)警超限的輪對(duì)踏面進(jìn)行復(fù)核，確保技術(shù)狀態(tài)良好;三是對(duì)全列輪對(duì)旋修后走行15萬(wàn)km以上的CRH3C動(dòng)車(chē)組輪對(duì)數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)車(chē)測(cè)量和輪對(duì)診斷系統(tǒng)的手段重點(diǎn)監(jiān)控。

另外，為解決京津城際CRH3C動(dòng)車(chē)組輪對(duì)輪緣偏磨現(xiàn)象，造成走行部橫向擺動(dòng)加大，從而影響動(dòng)車(chē)組列車(chē)運(yùn)行品質(zhì)，增大動(dòng)車(chē)組發(fā)生68C9故障的概率，北京鐵路局可以制定相關(guān)制度將京津城際列車(chē)定期換向運(yùn)行常態(tài)化，提高動(dòng)車(chē)組運(yùn)行品質(zhì)，確保動(dòng)車(chē)組運(yùn)行安全，同時(shí)提高輪對(duì)的使用效率。

后期車(chē)輛部門(mén)與工務(wù)部門(mén)加強(qiáng)信息溝通及數(shù)據(jù)交換，進(jìn)一步研究摸索68C9故障的發(fā)生規(guī)律，同時(shí)邀請(qǐng)科研院校、主機(jī)廠對(duì)68C9故障多發(fā)區(qū)段進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤測(cè)試，積累輪軌關(guān)系數(shù)據(jù)，研究動(dòng)車(chē)組輪對(duì)與鋼軌間耦合關(guān)系的臨界周期，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展針對(duì)性檢修作業(yè)，從而消除由于車(chē)輛和工務(wù)部門(mén)對(duì)相關(guān)設(shè)備檢修、維護(hù)保養(yǎng)不到位，造成的CRH3C動(dòng)車(chē)組發(fā)生68C9故障。

［1］ 中國(guó)鐵路總公司.鐵路動(dòng)車(chē)組運(yùn)用維修規(guī)程［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2013.

［2］ 北京動(dòng)車(chē)段.CRH系列動(dòng)車(chē)組探傷及旋輪作業(yè)指導(dǎo)書(shū)［R］.北京:北京動(dòng)車(chē)段，2013.

［3］ 鐵道部運(yùn)輸局.CRH3型動(dòng)車(chē)組途中應(yīng)急故障處理手冊(cè)［M］(第2版).北京:中國(guó)鐵道出版社，2010.

Research of 68C9 Fault for CRH3CEMU Running in Beijing－Tianjin Intercity Railway

WEN Xuefeng
(Beijing Locomotive Deport，Beijing EMU Deport，Beijing 102600，China)

This paper mainly describes the statistical analysis of CRH3CEMU’s 68C9 fault，which has been found by monitor device during its running in Beijing－Tianjin intercity railway.At the same time，the cause of this problem has been researched.In order to prevent this trouble later，some measures have been made and some suggestions have also been put forward.

CRH3CEMU;68C9 fault;research

U239.5

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.25

1008－7842(2015)01－0109－06

8—)男，工程師(

2014－07－29)