董強(qiáng)強(qiáng) 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海動車段

1 CRH380B型動車組輪對多邊形故障的產(chǎn)生原因及危害

圖1 溫度傳感器螺栓丟失及支座裂紋

圖2 軸箱端蓋螺栓丟失

由于CRH380B型動車組轉(zhuǎn)向架及輪對與軌道固有頻率都在550 Hz～650 Hz之間，在輪軌耦合約束狀態(tài)下，高速運(yùn)行的列車經(jīng)過鋼軌波磨、軌縫沖擊、鋼軌打磨刀痕等激擾區(qū)段時，輪軌耦合共振是車輪多邊形故障形成的根本原因。輪對高階多邊形的產(chǎn)生，加劇了車輛轉(zhuǎn)向架與軌道的共振，輕則造成軸溫傳感器線卡螺栓松脫、線卡支座斷裂（見圖1）等故障，重則造成軸箱端蓋螺栓松脫（見圖2）、輪對制動盤轂安裝螺栓斷裂、鋼軌扣件彈條斷裂等故障，輪對多邊形的出現(xiàn)增大了車內(nèi)噪音，惡化了乘客乘坐的舒適性，給運(yùn)營秩序和行車安全帶來了嚴(yán)重影響。

2 動車組輪對多邊形導(dǎo)致的動車組運(yùn)行故障舉例

2017年10月25日，配屬北京局集團(tuán)有限公司北京南動車運(yùn)用所的CRH380BL-5543動車組，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)6車2軸運(yùn)行方向右側(cè)接地端蓋螺栓斷裂，檢查發(fā)現(xiàn)軸端安裝螺栓1、2、4號螺栓折斷，3號螺栓整體丟失，5、6號螺栓防松標(biāo)記清晰且無錯位（如圖3所示）。車組回所后對6車的8個車輪進(jìn)行多邊形測量，結(jié)果顯示8個車輪均存在的18-19階多邊形，其中6車2軸右輪粗糙度水平達(dá)到21.5 dB，超過標(biāo)準(zhǔn)值，輪對多邊形導(dǎo)致動車組運(yùn)行中接地端蓋異常振動嚴(yán)重，造成接地端蓋螺栓疲勞斷裂。

圖3 接地端蓋螺栓斷裂

3 運(yùn)用部門針對CRH380B型動車組輪對多邊形故障的預(yù)防及處理措施

運(yùn)用部門承擔(dān)了動車組的日常運(yùn)行與檢修工作，為及時有效的減小輪對多邊形對車輛運(yùn)行造成的不良影響，降低輪對多邊形故障發(fā)生頻率，從運(yùn)行途中監(jiān)控，檢修中測量確認(rèn)及處理，輪對多邊形信息快速流轉(zhuǎn)等方面，形成了一套完整的輪對多邊形預(yù)防及處理措施。

3.1 列車運(yùn)用途中加強(qiáng)對輪對多邊形噪音監(jiān)測

動車組運(yùn)行途中通過噪音測試儀對運(yùn)行中的輪對噪音進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)疑似輪對多邊形噪音的要進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（1）為提前發(fā)現(xiàn)輪對多邊形問題，在列車運(yùn)行途中，運(yùn)用部門通過噪音測量儀監(jiān)控噪音主頻在（550～650）Hz之間的輪對，測量周期為CRH380B型動車組輪對鏇修后（9～10）萬公里和（15～16）萬公里。

（2）發(fā)現(xiàn)輪對多邊形噪音標(biāo)準(zhǔn)及處理措施

如果動車組運(yùn)行途中噪音測量結(jié)果滿足以下條件時，動車組要進(jìn)行多邊形測量：

①車內(nèi)噪音≥80 dB且＜84 dB，噪音主頻在（550～650）Hz之間；

②車內(nèi)噪音≥84 dB，噪音主頻不在（550～650）Hz之間。

如果動車組運(yùn)行途中，車內(nèi)噪音≥84 dB且噪音主頻在（550～650）Hz之間的車廂端位，車組需要立即進(jìn)行輪對鏇修。

3.2 動車組日常檢修中進(jìn)行輪對多邊形測量工作

動車組日常檢修中要對動車組輪對進(jìn)行周期性的多邊形測量工作，發(fā)現(xiàn)多邊形超標(biāo)的需進(jìn)行鏇修，及時消除輪對多邊形，使輪對踏面恢復(fù)正常外形輪廓。明確了測量范圍、測量標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化輪對鏇修周期、鏇輪工藝，制定了后續(xù)處理措施。

3.2.1 動車組存在以下幾種情況需要進(jìn)行輪對多邊形測量

（1）途中噪音測量超標(biāo)的轉(zhuǎn)向架；

（2）發(fā)生線卡螺栓脫落的轉(zhuǎn)向架；

（3）輪對緊固螺栓松脫的轉(zhuǎn)向架（如軸端螺栓松脫、制動盤螺栓松脫等）；

（4）途中監(jiān)控軸溫超過110℃的輪對；

（5）軸溫溫升達(dá)到軸端開蓋檢查的輪對

（6）轉(zhuǎn)向架異常振動故障的轉(zhuǎn)向架；

（7）對運(yùn)行途中異常噪音比較大的車廂；

3.2.2 進(jìn)一步明確多邊形測量標(biāo)準(zhǔn)及后續(xù)處理措施

輪對高階多邊形階次在17～21階范圍內(nèi)時，車輪共振加劇，輪對故障增多，制定輪對多邊形測量標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)多邊形嚴(yán)重程度，制定了不同的處理措施（見表1）。

表1 多邊形測量標(biāo)準(zhǔn)及后續(xù)處理措施

3.3 加快輪對多邊形測量信息流轉(zhuǎn)，保證輪對多邊形故障消除

動車組途中噪音測量情況及時通過微信發(fā)送給當(dāng)班診斷工程師，當(dāng)班診斷工程師提前做好后續(xù)處理計(jì)劃。動車組輪對多邊形測量完成后，分析人員需要在一小時之內(nèi)生成數(shù)據(jù)分析報(bào)告，動車所當(dāng)班診斷工程師根據(jù)分析報(bào)告及時采取后續(xù)處理措施。在車組上線運(yùn)行前將輪對多邊形故障消除。

3.4 調(diào)整輪對鏇修周期，優(yōu)化鏇輪工藝，確保不落輪鏇車床有效的消除多邊形故障

（1）前期CRH380B型動車組輪對鏇修周期為（18～25）萬公里，經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)輪對鏇修后（20～25）萬公里區(qū)間內(nèi)輪對多邊形故障頻發(fā)，為有效的預(yù)防輪對多邊形的發(fā)生，將CRH380B型動車組輪對鏇修周期調(diào)整為不超過20萬公里。規(guī)避了輪對多邊形的多發(fā)區(qū)段。

（2）不落輪鏇車床按照單次進(jìn)刀量不小于0．5 mm、進(jìn)給倍率控制在80%以內(nèi)、主軸轉(zhuǎn)速控制在100%以內(nèi)的方式進(jìn)行“兩刀鏇”。保證了鏇修后車輪外形的質(zhì)量。

（3）不落輪鏇車床設(shè)備驅(qū)動輪徑跳值要控制在0.05 mm內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)驅(qū)動輪徑跳值超標(biāo)，要及時進(jìn)行更換，并在軸箱下部增加下部支撐，提高車床鏇修質(zhì)量。

（4）明確車輪鏇修后輪對多邊形標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步確保輪對鏇修質(zhì)量（見表2）。

表2 車輪鏇修后輪對多邊形標(biāo)準(zhǔn)

3.5 對輪對軸端裝置進(jìn)行改造升級，更換軸端線卡螺栓組件，升級軸端接地端蓋螺栓，避開共振頻率

（1）由于軸溫傳感器線卡及螺栓固有頻率與轉(zhuǎn)向架固有頻率相近，容易發(fā)生共振，造成軸溫線卡及螺栓松脫，為減少共振情況的發(fā)生，將軸溫傳感器線卡及螺栓進(jìn)行改進(jìn)，避開共振頻率，減少了列車運(yùn)行途中軸溫傳感器線卡及螺栓松脫故障。

（2）由于輪對多邊形的存在，導(dǎo)致列車運(yùn)行途中輪對軸端接地端蓋安裝螺栓斷裂松脫，為降低故障風(fēng)險(xiǎn)，將輪對軸端接地端蓋的螺栓由8.8級升級為10.9級，并將固定扭矩由23 N·m調(diào)整為30 N·m，增加了軸端接地端蓋的強(qiáng)度。

4 取得的效果

通過采取以上預(yù)防措施，由于輪對多邊形導(dǎo)致的CRH380B型動車組運(yùn)行故障，2017年全年有177起，2018年至7月份僅有8起，有效地降低了CRH380B型動車組輪對多邊形故障。