王建輝 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司南京動車段

中國時(shí)速350 km/h 以上的交路主要由CR400BF 型動車組擔(dān)當(dāng)，軸承作為高速列車行走部的關(guān)鍵零部件，其工作狀態(tài)異常嚴(yán)重影響列車的安全運(yùn)行，一直以來都是動車組高速運(yùn)行的監(jiān)控重點(diǎn)。高速列車采用車載軸溫檢測系統(tǒng)來檢測軸溫的實(shí)時(shí)變化，如果監(jiān)測軸溫超過設(shè)定的閾值則診斷其狀態(tài)異常，并發(fā)出預(yù)警或報(bào)警，從而有效避免了燃軸、切軸等重大安全事故。前主要通過WTDS（動車組車載信息無線傳輸系統(tǒng)）監(jiān)測軸溫，但是由于該系統(tǒng)無法對軸溫的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，只能被動等待異常情況發(fā)生，而且相關(guān)人員的處理時(shí)間較少且處理手段相對單一。因此，開展CR400BF 型動車組達(dá)速交路軸溫規(guī)律研究，對保障行車安全性，提高運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性等具有重要的研究意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

為研究軸溫變化規(guī)律，對CR400BF 型動車組出現(xiàn)的4 次軸承絕對溫度超110℃問題進(jìn)行研究，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)軸承溫度超過110℃的車組均為運(yùn)行在長大交路，且發(fā)生在固定運(yùn)行區(qū)間，結(jié)合運(yùn)行速度、外部溫度和交路信息對軸溫變化進(jìn)行分析，掌握其變化規(guī)律，對指導(dǎo)動車組的運(yùn)用、監(jiān)控以及檢修都有著重要意義。

1 軸溫與外溫關(guān)系分析

本文對5 月23 日至6 月10 日達(dá)速動車組軸箱軸承最高運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共涉及9 列車組及40 組軸溫運(yùn)行數(shù)據(jù)，分別取當(dāng)日最高軸承溫度時(shí)刻全列軸承溫度均值與外界環(huán)境溫度并進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)隨著外溫溫度升高，最高軸溫均值也呈現(xiàn)上升趨勢，26℃～33℃時(shí)曲線變化較為平緩，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到34℃以上時(shí)，軸承溫度上升趨勢明顯，如圖1所示。

圖1 最高軸溫隨外溫變化圖

2 軸溫與軸位關(guān)系分析

2.1 車廂軸溫?cái)?shù)據(jù)分布情況統(tǒng)計(jì)

本文將40 組軸溫運(yùn)行數(shù)據(jù)分每節(jié)車廂車軸軸溫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各車廂平均軸溫如圖2 所示，發(fā)現(xiàn)中間車廂平均軸溫均相較于重聯(lián)端或兩頭端平均軸溫較高。圖中前、后聯(lián)為上行方向。

圖2 各車廂平均軸溫（℃）

為各車廂軸溫標(biāo)準(zhǔn)差，從軸溫波動情況來看，與平均軸溫呈現(xiàn)相反趨勢，中間車廂軸溫標(biāo)準(zhǔn)差相較于重聯(lián)端或兩頭端軸溫標(biāo)準(zhǔn)差較小，波動相對平緩，如圖3 所示，

圖3 各車廂軸溫標(biāo)準(zhǔn)差

2.2 車軸軸溫?cái)?shù)據(jù)分布情況統(tǒng)計(jì)

圖4 為重聯(lián)車各軸最高軸溫和平均軸溫統(tǒng)計(jì)圖（從左至右分別為1～16 車各軸），由圖4 可知，分布規(guī)律與之前分析各車廂軸溫分布趨勢基本一致，其中軸溫最大值主要分布在重聯(lián)動車組兩端。

圖4 重聯(lián)車各軸位最高軸溫和平均軸溫統(tǒng)計(jì)圖(℃)

3 軸溫與注脂量關(guān)系

為研究注脂量對軸溫的影響，從5 月份開始跟蹤溫度變化，室外溫度普遍在25℃到37℃之間，中車唐山公司統(tǒng)計(jì)FAG12 版軸承油脂量≤234 g 的軸承與油脂量≥246 g 的軸承（軸承注脂量范圍要求：230 g-250 g）運(yùn)行溫度，動車組達(dá)速交路的軸箱軸承溫度結(jié)果表明：潤滑脂填充量的多少對軸承溫度影響較小，如圖5 所示。

圖5 注脂量變化與軸承溫度關(guān)系（℃）（圖中缺少注量脂＞246 的標(biāo)注）

4 軸溫與速度關(guān)系分析

4.1 動車組故障時(shí)刻軸溫分析

為分析軸溫故障發(fā)生時(shí)動車組各軸溫度的分布情況，我們對某動車組進(jìn)行分析，由圖6 可知，隨著高速運(yùn)行時(shí)間的推移，各軸溫度均持續(xù)上升，15： 54，01 車1 軸2 位軸溫最高達(dá)到112℃，其余各車軸溫也均在93℃以上，由此可知，達(dá)速交路軸溫高故障發(fā)生時(shí)刻1-8 車各車軸溫情況均穩(wěn)定升高，并非故障軸溫單獨(dú)升高。

圖6 動車組故障時(shí)刻軸溫統(tǒng)計(jì)圖(℃)

4.2 達(dá)速交路速度分析

長大交路各區(qū)間動車組運(yùn)行的速度不同，溫度變化也具有一定的規(guī)律性，以G20-G39 交路信息6 月14 日運(yùn)行動車組運(yùn)行速度與軸溫上升情況為例，分別如圖7 和圖8 所示。首先查看交路運(yùn)行信息及速度曲線，可以發(fā)現(xiàn)G20 次交路南京南-濟(jì)南西-北京南區(qū)間，除中途一次降速至200 km/h 及濟(jì)南西站停，均維持在滿速350 km/h 運(yùn)行。G39 次交路北京南至南京南區(qū)間，速度較G20 達(dá)速交路速度略低。查看動車組軸溫及室外溫度數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)G20 交路南京南-濟(jì)南西出現(xiàn)一次降速至250 km/h 外，其余均維持在340 km/，軸承溫度持續(xù)上升；濟(jì)南西-北京南區(qū)間，除濟(jì)南西停站時(shí)軸溫下降，其余時(shí)間軸溫繼續(xù)穩(wěn)步上升，同一時(shí)間段室外溫度也是穩(wěn)步上升。查看G39 交路北京南-南京南區(qū)間，可以發(fā)現(xiàn)雖然速度維持在340 km/h 左右運(yùn)行，但因外溫下降，軸承溫度增長趨勢不顯著，維持平穩(wěn)?？梢姡跐M速350 km/h 下持續(xù)運(yùn)行，軸溫也持續(xù)上升，且外溫較高時(shí)，軸溫持續(xù)上升的速度也越快。

圖 7 G20-G39 交路運(yùn)行速度（km/h）

圖8 G20-G39 交路軸溫以及外溫（℃）

5 分析結(jié)論

通過對CR400BF 型動車組達(dá)速軸溫情況進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對故障時(shí)刻軸位軸溫進(jìn)行綜合分析，可以得出以下初步結(jié)論：

（1）從目前故障情況來看，四次軸承溫度超過110℃的情況均發(fā)生在固定區(qū)間區(qū)間，時(shí)間點(diǎn)也較為接近，均在下午15：44 至 15：54 之間。

（2）對比外溫與軸承溫度，可以發(fā)現(xiàn)動車組全列軸溫隨外溫上升而上升，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到34℃以上時(shí)，軸承溫度上升趨勢變化明顯。

（3）擔(dān)當(dāng)達(dá)速交路的重聯(lián)動車組兩端頭車以及重聯(lián)端車廂平均軸溫相對較低，但是軸溫波動較大，往往更容易發(fā)生個(gè)別軸承溫度超過110℃的情況。且頭車與尾車軸溫對比，發(fā)現(xiàn)尾車溫度比頭車溫度平均高3 到13℃不等。

（4）根據(jù)運(yùn)行交路全列平均軸溫、運(yùn)行速度及外溫的綜合分析，同時(shí)對比不同日期達(dá)速交路運(yùn)行車組，發(fā)現(xiàn)軸溫變化趨勢基本趨于一致。

（5）通過跟蹤FAG 軸承不同潤滑脂填充量動車組達(dá)速交路的軸箱軸承溫度，發(fā)現(xiàn)潤滑脂填充量的多少對軸承溫度影響較小。

上述軸溫研究結(jié)論為動車組運(yùn)用、監(jiān)控和檢修提供了相關(guān)依據(jù)，提高了動車組運(yùn)行安全性。