徐 康，肖 峰，張 磊，魯 松，宮彥華

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司 安徽馬鞍山 243000)

車輪失圓在鐵路列車運行過程中是一個普遍存在的現(xiàn)象，按照失圓的形式可以分為局部失圓(如扁疤、擦傷和局部凸起等)和全周失圓(如車輪多邊形等)[1]-[3]。全周失圓主要表現(xiàn)為偏心、橢圓、三邊形、四邊形等。

車輪失圓會導(dǎo)致輪軌間產(chǎn)生一個特定的振動頻率，該頻率f如下公式所示[4]：

f=Nv/ (2πR0)

式中：

N— 車輪失圓的階數(shù)；

V—行車速度；

R0— 車輪的滾動圓半徑。

車輪踏面非圓化是一個復(fù)雜的過程，受很多因素的影響，歸納起來，可分為兩方面：一是車輛狀況和運行環(huán)境，二是車輪性能。車輛狀況和運行環(huán)境包括線路養(yǎng)護條件差、輪軌外形及材質(zhì)匹配不合理、轉(zhuǎn)向架技術(shù)狀態(tài)不良、牽引裝載定數(shù)過大、列車制動時制動力不均或過大使閘瓦沒有緩解而引起輪對在軌道上滑行或輪對在軌道上長期滾動等，車輪性能主要指車輪本身的各種物理化學(xué)性能等[5]。國內(nèi)外學(xué)者針對車輪失圓的診斷進行了大量研究，但對車輪進行不圓度測試、對比分析并解剖車輪進行性能分析研究較少。本文旨在對鐵路同一列列車車輪的失圓情況進行對比分析，并解剖表現(xiàn)較好的車輪進行性能分析。

1 車輪不圓度測量分析

車輪失圓測量已有數(shù)年的研究歷史，早期對車輪失圓的檢查有錘敲、耳聽、眼看等，這些方法受人為因素、故障發(fā)生的部位、現(xiàn)場工作條件等因素影響，并且只能定性地對車輪踏面進行分析，無法定量進行測量。

隨著車輪失圓檢測研究的深入，目前主要采用車輪粗糙度測量儀對整車車輪進行不圓度測量。不圓度測量的操作方法是：以奇數(shù)位車輪注油孔對應(yīng)的名義滾動圓處作為起點進行不圓度的測量，順時針方向旋轉(zhuǎn)車輪，偶數(shù)位車輪測量起點位置與奇數(shù)位車輪保持在同一位置，以此測量車輪失圓情況。

2 車輛基本信息

測試車輛基本信息如表1，報警車輪信息如圖1。

表1 測試車輛信息

3 結(jié)果分析

3.1 整車車輪不圓度分析

采用車輪粗糙度測量儀對整車車輪進行不圓度測量，得出車輪不圓度的測試結(jié)果，參考標(biāo)準(zhǔn)ISO 3095-2013 《Acoustics - Railway applications-Measurement of noise emitted by railbound vehicles》得出了多邊形粗糙度水平參考線，與測試結(jié)果相比較，對車輪多邊形情況進行判斷。

按圖2、表2、表3所示車輪多邊形表現(xiàn)情況對車輪多邊形進行了分類分析，可知，

1)從第二次測量的結(jié)果來看，車輪多邊形數(shù)量明顯增多；

2)從第二次測量的跟蹤結(jié)果來看，車輪多邊形主要表現(xiàn)為低階多邊形，主要為7-10邊形，部分車輪伴有高階多邊形；

3)隨著里程的增加，車輪徑跳值明顯增大。

4)由表3可知徑跳超0.5mm的車輪中大都伴有低階多邊形。

圖1 報警車輪信息

圖2 測量各階多邊形圖例

低階(0-11)低階+高階(0-40)高階(12-40)第一次測量900第二次測量1441

表3 徑跳和低階多邊形對應(yīng)關(guān)系

3.2 報警車輪情況分析

對比分析了報警(包括預(yù)警)與未報警車輪不圓度、徑跳情況，由表4、圖3-圖5可知：

隨著運營里程的增加，報警車輪數(shù)量呈增多的趨勢；第一次測量前只有3件車輪出現(xiàn)了報警，之后該3件車輪仍出現(xiàn)報警；另有7件車輪第一次測量前未報警的，此后發(fā)展為報警；

報警車輪與未報警車輪的多邊形占比、多變形表現(xiàn)形式、徑跳情況相當(dāng)。

隨著運營里程增加，整體跳動水平增大，多邊形趨勢在發(fā)展，同時發(fā)生報警的概率明顯增加。

對報警和未報警車輪進行分組比較發(fā)現(xiàn)，車輪報警與車輪徑跳、多邊形表現(xiàn)形式無明顯對應(yīng)關(guān)系(圖3-圖5)。

表4 報警車輪徑跳、多邊形情況

續(xù)表4

圖3 車輪徑跳對比圖

圖4 報警車輪徑跳情況

圖5 第二次測量報警車輪多邊形情況

4 結(jié)語

1)隨著車輪運行里程的增加，車輪徑跳值明顯增大，多邊形數(shù)量明顯增多。

2)車輪多邊形主要表現(xiàn)為低階多邊形，主要為7-10邊形，部分車輪伴有高階多邊形。

3)車輪報警與車輪徑跳、多邊形表現(xiàn)形式無明顯對應(yīng)關(guān)系。

4)為減少車輪失圓對車輛使用的影響，建議地鐵公司定期對車輪進行檢查，及時安排鏇修，以保證車輛運行狀況。

參考文獻

[1] 李奕璠．輪軌力連續(xù)測試方法及車輪失圓的檢測與識別研究[D].西南交通大學(xué)，2013

[2] 陳 慶，肖 茜．機車車輪失圓的原因及動態(tài)監(jiān)測方法的分析與研究[J]. 價值工程，2016，35(9):129-130

[3] 王 偉．輪軌接觸模型和車輪磨耗分析[D]．西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009

[4] 蔣 博．車輪偏心失圓與軌道局部不平順對機車動力學(xué)性能的影響[D]．西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文．2017

[5] 馬 林. 車輪踏面外形幾何參數(shù)的檢測技術(shù)[J].國外鐵道車輛，1998，6