汪 勇，劉鳳偉，周增光，徐 勇，肖光毅

(中車長江車輛有限公司，湖北 武漢 430212)

隨著我國鐵路貨車整體技術(shù)狀態(tài)和質(zhì)量水平的大幅提高，對(duì)現(xiàn)行鐵路貨車修程修制進(jìn)行改革的基本條件已經(jīng)具備，中國國家鐵路集團(tuán)有限公司正積極推進(jìn)鐵路貨車修程修制改革的相關(guān)工作，其基本出發(fā)點(diǎn)是在保證車輛安全的前提條件下延長檢修周期，提高車輛運(yùn)用效率。本文將對(duì)擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架適應(yīng)修程修制改革的情況進(jìn)行探討。

1 國內(nèi)外鐵路貨車修程修制概況

1.1 我國鐵路貨車修程修制

新中國成立以來，我國鐵路貨車的修程修制主要經(jīng)歷了6個(gè)不同的階段[1-2]：

第1階段是1949—1951年，采取“修養(yǎng)并重、預(yù)防為主”的定期檢修制度，按時(shí)間分為36個(gè)月、18個(gè)月、6個(gè)月、60天四級(jí)定期檢修和列檢檢查，主要檢修軸箱油潤裝置。

第2階段是1952—1964年，借鑒前蘇聯(lián)的檢修制度，分為大修、中修、年修、制動(dòng)檢查、軸箱檢查五級(jí)定期檢修和列檢檢查，最短的定期檢修間隔為3個(gè)月。

第3階段是1965—1992年，為適應(yīng)鐵路運(yùn)輸發(fā)展需要，將修程調(diào)整為廠修、段修、輔修和軸檢四級(jí)定期檢修和列檢檢查。其中，廠修周期為4～5年，段修周期為1年。

第4階段是1993—2005年，主要實(shí)行“日常檢查、定期檢修”相結(jié)合的預(yù)防性計(jì)劃修，修程主要包括廠修、段修和列車日常檢查及臨修。1993年頒布的鐵輛[1993]4號(hào)文，將60 t級(jí)通用貨車段修周期定為1年或1.5年、廠修周期定為5年或9年[3]。

第5階段是2006—2019年，陸續(xù)取消輔修，2006年1月1日起，60 t級(jí)貨車停產(chǎn)，新一代70 t級(jí)貨車采用各項(xiàng)新技術(shù)，段修周期延長至2年，廠修周期定為8年。

第6階段是2020年至今，推行修程修制改革，此次改革對(duì)各車種車型不同運(yùn)用年限的車輛的檢修周期進(jìn)行了細(xì)分，基本可以概括為80 t級(jí)專用敞車(配屬車除外)、70 t級(jí)通用敞車、棚車和集裝箱平車段修周期延長3個(gè)月，廠修周期順延。2000年后生產(chǎn)的60 t級(jí)通用敞車、棚車段修周期延長2個(gè)月，廠修周期順延。其他車型檢修周期不變。

從我國鐵路貨車自身修程修制發(fā)展來看，隨著鐵路技術(shù)的進(jìn)步、制造水平的提升以及鐵路監(jiān)控手段的發(fā)展，鐵路貨車檢修周期也在逐步延長。

1.2 國外鐵路貨車修程修制

1.2.1日常檢查、定期檢修

以俄羅斯鐵路貨車為代表的鐵路貨車檢修體制，采用“日常檢查、定期檢修”相結(jié)合的預(yù)防性計(jì)劃修[4]。一般對(duì)應(yīng)大修、小修。大修是對(duì)鐵路貨車進(jìn)行全面分解、檢查和徹底修理，恢復(fù)車輛的基本技術(shù)性能。小修是對(duì)鐵路貨車進(jìn)行全面檢查，對(duì)重點(diǎn)部件進(jìn)行分解、檢查和修理，保證車輛各零部件作用良好，維護(hù)鐵路貨車的使用性能，保證安全運(yùn)行。其規(guī)劃的后續(xù)發(fā)展方向是以鐵路信息化為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)車輛實(shí)際使用情況，按車輛走行里程或者運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行修理和技術(shù)維護(hù)，以此來逐步降低成本，提高效率。

1.2.2日常檢查、狀態(tài)修

以美國鐵路貨車為代表的鐵路貨車檢修體制，采用“日常檢查+狀態(tài)修”檢修制度，以狀態(tài)修為主，日常檢查中發(fā)現(xiàn)零部件出現(xiàn)磨耗到限、裂紋或破損時(shí)再進(jìn)行維修。針對(duì)一些關(guān)鍵部位，也會(huì)采取定期檢修、定期更換的檢修方式。近年來，美國鐵路企業(yè)根據(jù)多年的車輛狀態(tài)修經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化了研究，在地面檢測技術(shù)和信息化技術(shù)的幫助下，用大數(shù)據(jù)進(jìn)一步完善了狀態(tài)修，降低了車輛檢修成本，提高了效益。

1.3 國內(nèi)外修程修制對(duì)比

從整體來看，鐵路貨車檢修大體分為2種：一種是定期檢查結(jié)合狀態(tài)修，再配合一些關(guān)鍵部件單獨(dú)檢修的制度；另一種是定期檢查結(jié)合定期檢修的檢修制度。無論采用哪種檢修方式，其主要目的都是處理車輛部件的磨耗、裂紋和破損問題，使車輛恢復(fù)性能。修程修制改革基本都是以鐵路技術(shù)進(jìn)步為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化檢修制度，降低檢修成本，提高運(yùn)用效率。

1.4 國內(nèi)外重大事故對(duì)比

據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國2000—2017年，每年都發(fā)生因軸承故障造成的車軸熱切脫軌事故。其中，2004年事故數(shù)量最多(48起)，2016年事故數(shù)量最少(6起)；加拿大2008—2012年貨車年均脫軌事故次數(shù)為87.8起；俄羅斯2006—2010年發(fā)生因轉(zhuǎn)向架側(cè)架斷裂導(dǎo)致的脫軌事故70多起。截至2021年，我國鐵路貨車已連續(xù)10年未發(fā)生因熱切、枕架斷裂、脫軌等造成的重大事故。由此可見，我國鐵路貨車質(zhì)量水平已高于國外貨運(yùn)發(fā)達(dá)國家，特別是轉(zhuǎn)向架制造質(zhì)量具有明顯優(yōu)勢。

1.5 修程修制改革方向

從整體來看，通過提速改造、專項(xiàng)改造和集中整治等技術(shù)狀態(tài)提升以及新的制造技術(shù)、鑄造工藝的推廣，車輛轉(zhuǎn)向架、制動(dòng)裝置、鉤緩裝置、輪軸等系統(tǒng)安全可靠性得到了大幅提升。同時(shí)TPDS、TADS、TFDS、THDS等安全監(jiān)控系統(tǒng)的管理水平及準(zhǔn)確性不斷提升，可以充分發(fā)揮動(dòng)態(tài)監(jiān)測、實(shí)時(shí)預(yù)警的安全防范作用，及時(shí)消除車輛安全隱患，確保行車安全。在上述安全保障措施下，逐步延長車輛檢修周期將是目前改革的大方向。

2 轉(zhuǎn)向架技術(shù)適應(yīng)性

擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架目前主要裝車型號(hào)為轉(zhuǎn)K4、轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架，主要包括輪軸組成、側(cè)架組成、搖枕組成、中央懸掛及減振裝置、制動(dòng)裝置、擺動(dòng)裝置和彈性旁承。經(jīng)過多年的運(yùn)用實(shí)踐證明，擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架運(yùn)用狀態(tài)穩(wěn)定，故障率低，各部件的磨耗性能優(yōu)越，可以適應(yīng)修程修制改革。

2.1 軸承

60 t級(jí)提速鐵路貨車轉(zhuǎn)向架裝用26系列軸承。截至目前，26系列軸承已經(jīng)裝車運(yùn)用20年，運(yùn)用安全性能穩(wěn)定[5]。2018年12月20日，中國國家鐵路集團(tuán)有限公司機(jī)輛部組織中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司金屬及化學(xué)研究所、各軸承制造檢修單位和部分鐵路局集團(tuán)有限公司，在北京召開了26系列軸承適應(yīng)貨車延長檢修周期可行性研討會(huì)，與會(huì)專家一致認(rèn)為：26系列軸承造修技術(shù)成熟、運(yùn)用穩(wěn)定，5T安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效監(jiān)測軸承運(yùn)用狀態(tài)，在目前運(yùn)用工況下，26系列軸承可適應(yīng)60 t級(jí)提速鐵路貨車段修延長至2年的要求；70 t級(jí)貨車轉(zhuǎn)向架裝用的軸承雖然沒有延長檢修周期的參考目標(biāo)，但是從既有產(chǎn)品的運(yùn)用情況來看，其運(yùn)用性能穩(wěn)定，故障率低，配合5T安全監(jiān)控系統(tǒng)可以保障運(yùn)行安全。在此基礎(chǔ)上，是可以滿足修程修制改革需要的[3]。

2.2 車輪

60 t級(jí)提速鐵路貨車與70 t級(jí)貨車的車輪結(jié)構(gòu)形式、幾何形狀及主要性能指標(biāo)相當(dāng)。2014年，中國鐵路總公司立項(xiàng)的課題《通用貨車轉(zhuǎn)向架服役性能演變規(guī)律研究》(2014J008-A)，系統(tǒng)地對(duì)60 t級(jí)和70 t級(jí)貨車轉(zhuǎn)向架的車輪磨耗規(guī)律進(jìn)行了研究。研究認(rèn)為，車輪實(shí)際磨耗周期大于現(xiàn)行段修檢修周期。

2.3 車軸

按照目前檢修規(guī)則中對(duì)車軸使用壽命的要求，其使用壽命遠(yuǎn)大于車輛檢修周期。同時(shí)，綜合分析近些年的安全數(shù)據(jù)以及檢修單位反饋情況，車軸裂紋故障極少并且可以在檢修過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)。因此，車軸可以滿足修程修制改革需求。

2.4 關(guān)鍵零部件

關(guān)鍵零部件中對(duì)修程修制改革影響較大的指標(biāo)是轉(zhuǎn)向架各摩擦副的磨耗問題。從服役性能研究結(jié)果來看，擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架的旁承磨耗板、主摩擦板、導(dǎo)框搖動(dòng)座、搖動(dòng)座、斜楔等主要摩擦副的磨耗均較小，其磨耗周期大于車輛現(xiàn)行檢修周期。

3 轉(zhuǎn)向架安全可行性

通過研究車輛轉(zhuǎn)向架在運(yùn)用周期內(nèi)的故障發(fā)生規(guī)律，推測檢修周期延長后其故障的發(fā)展趨勢，判定其是否可以適應(yīng)修程修制改革延長檢修周期的需求。從近年來車輛臨修故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，轉(zhuǎn)向架運(yùn)用故障主要是軸承故障和車輪踏面故障。

3.1 軸承故障

統(tǒng)計(jì)分析故障數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，60 t級(jí)貨車軸承在檢修周期內(nèi)的總故障率約為2.27%，70 t級(jí)貨車軸承在檢修周期內(nèi)的總故障率約為2.4%。整個(gè)檢修周期內(nèi)軸承故障發(fā)生率穩(wěn)定，月故障率隨運(yùn)用時(shí)間整體呈現(xiàn)波動(dòng)態(tài)勢，無明顯增加，如圖1所示。因此，適當(dāng)延長檢修周期后，軸承故障發(fā)生率還將繼續(xù)保持在現(xiàn)有水平，不會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)性增長，可以滿足修程修制改革延長檢修周期需要。

圖1 檢修周期內(nèi)軸承故障發(fā)生率變化圖

3.2 車輪踏面故障

車輪踏面故障主要是踏面圓周磨耗過限和踏面擦傷，兩者占車輪踏面總故障的95%以上。從故障發(fā)生機(jī)制與故障數(shù)據(jù)來看，踏面擦傷故障與空氣制動(dòng)故障關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，其整體發(fā)生率隨時(shí)間變化較為穩(wěn)定，如圖2所示。踏面圓周磨耗故障隨時(shí)間呈加速增長態(tài)勢，前期較低，后續(xù)快速增加(圖3)。通過分析踏面圓周磨耗故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果隨時(shí)間的變化趨勢，可以預(yù)測伴隨檢修周期的延長，踏面圓周磨耗故障將會(huì)大幅增加。這一點(diǎn)對(duì)修程修制改革的影響較大，從目前的故障數(shù)據(jù)來看，踏面圓周磨耗故障還處于較低水平。在不大幅延長檢修周期的情況下，其可以滿足修程修制改革延長檢修周期的需要。

圖2 檢修周期內(nèi)踏面擦傷故障發(fā)生率變化圖

圖3 檢修周期內(nèi)踏面圓周磨耗超限發(fā)生率變化圖

4 轉(zhuǎn)向架磨耗調(diào)研

4.1 車輪踏面磨耗

通過對(duì)轉(zhuǎn)K4、轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架踏面磨耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以計(jì)算出運(yùn)用過程中車輪踏面的平均磨耗速率。按照目前車輪段修旋修作業(yè)要求，車輪磨耗不大于3 mm時(shí)，段修時(shí)不進(jìn)行旋修。要保障車輪運(yùn)用安全，車輪一個(gè)運(yùn)用周期最多可以磨耗的厚度為5 mm。以此磨耗量為標(biāo)準(zhǔn)，可推算出車輪理論上的磨耗周期約為：60 t級(jí)貨車磨耗周期為29個(gè)月；70 t級(jí)貨車磨耗周期為35個(gè)月[6-7]。

4.2 擺動(dòng)裝置磨耗

通過對(duì)擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架擺動(dòng)裝置相關(guān)部件的磨耗統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)：

(1) 轉(zhuǎn)K4、轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架側(cè)架導(dǎo)臺(tái)兩縱向頂面磨耗之和小于廠修限度(3 mm)的占比分別為95.2%和93.4%，橫向兩側(cè)面磨耗之和小于廠修限度(3 mm)的占比分別為92.4%和87.8%，服役期內(nèi)導(dǎo)臺(tái)的縱向、橫向工作面總磨耗基本穩(wěn)定在2 mm以內(nèi)。

(2) 轉(zhuǎn)K4、轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架承載鞍導(dǎo)框兩縱向底面磨耗之和全部小于廠修限度(4 mm)，導(dǎo)框兩橫向擋邊側(cè)面磨耗之和小于4 mm限度值的占比分別為99.8%和99.3%；服役期內(nèi)導(dǎo)框的縱向、橫向工作面總磨耗基本穩(wěn)定在2 mm以內(nèi)。

(3) 各段修期內(nèi)的轉(zhuǎn)K4、轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架，其承載鞍與導(dǎo)框搖動(dòng)座、搖動(dòng)座與搖動(dòng)座支承組裝配合工作面的磨耗均遠(yuǎn)小于段修限度；各配合工作面經(jīng)第1或第2個(gè)段修期后，磨耗增加緩慢，在車輛整個(gè)廠修期內(nèi)，磨耗最大值遠(yuǎn)小于廠修限度值[8]。

4.3 磨耗件磨耗

經(jīng)分析，斜楔主磨擦板、側(cè)架立柱磨耗板和旁承磨耗板均可滿足延長檢修周期的要求。

(1) 斜楔主摩擦板在6年壽命期內(nèi)平均磨耗不足1 mm，所有摩擦板磨耗均未超過段修磨耗限度(3 mm)，段修期內(nèi)的磨耗限度裕量充分。

(2) 側(cè)架立柱磨耗板磨耗小于0.6 mm的磨耗板數(shù)量占比達(dá)95%以上，其平均磨耗量遠(yuǎn)小于段修磨耗限度。

(3) 一個(gè)段修期內(nèi)，旁承磨耗板磨耗小于2 mm的數(shù)量占比達(dá)95%以上，經(jīng)歷初期的快速磨耗后，后續(xù)磨耗進(jìn)展緩慢，總磨耗量遠(yuǎn)小于段修限度標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語

從本文的分析和調(diào)查結(jié)果來看，擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架各摩擦副磨耗部件的磨耗周期均比現(xiàn)行檢修周期要長。各部件磨耗到限后，其運(yùn)行性能仍然能夠滿足安全運(yùn)行要求。各關(guān)鍵零部件的故障發(fā)生率隨時(shí)間變化相對(duì)穩(wěn)定，檢修周期延長后，故障會(huì)有所增加，但仍處于同一水平，風(fēng)險(xiǎn)可控。因此，擺動(dòng)式轉(zhuǎn)向架的整體技術(shù)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)性能可以滿足延長檢修周期的修程修制改革需要。

另外，根據(jù)運(yùn)用故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果和車輪踏面磨耗調(diào)研情況得出，當(dāng)車輪輪徑差較大時(shí)，踏面磨耗速率會(huì)急劇增加。因此建議在車輛運(yùn)用限度要求中增加對(duì)輪徑差的控制要求，減少車輛運(yùn)用后期踏面磨耗超限故障的發(fā)生率，降低其帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。