摘  要： 介绍了广州地铁三号线车辆轮缘异常磨耗的情况，从车轮和轨道两方面进行了原因分析，提出了相应的解决措施。

关键词： 地铁车辆； 车轮； 轮缘磨耗

 

      广州地铁三号线全长36.33 km，呈 “Y”字形走向 ，其中主线（从天河客运站至番禺广场）全长 28.78 km，支线（从体育西路至广州东站）全长 7.55 km，配属 40列三节编组车辆，2005 年 12 月开始试运营。

 

      在2010 年 1 月初，广州地铁三号线车辆车轮轮缘出现异常磨耗现象，车辆镟轮任务突然增多，从原来的每月20 次左右突然增加到 32 次。 通过分析这两个月的镟轮数据，镟轮的原因中“轮缘厚度超限”所占比例越来越大。 在 2009 年 12 月的 17 次镟修任务中，一共12 车次的任务和径向圆跳动有关，7 车次的任务和同轴左右轮径超差有关，5 车次的镟修任务和轮缘厚度过小有关。 在 2010 年 1 月的 21 次镟修任务中， 一共18 车次的镟修任务和轮缘厚度过小有关，12 车次的任务和同轴左右轮径超差有关，7车次的任务和径向圆跳动有关。镟修原因主要是“轮缘厚度过小”与“同一轴左右轮径超差”，2009 年主要的镟轮原因“径向圆跳动较大”所占比例反而大为减少。

      从这两个月的镟修数据来看，轮缘厚度的急剧磨耗造成了轮对需要频繁镟修， 轮缘异常磨耗是镟修任务突然增加的主要原因。 经过统计，车轮轮缘平均磨耗率达到了0.4 mm/万 km，最大的达到 1.9 mm/万km，大大超过了正常磨耗时的0.16 mm/万km。 根据镟轮经验，每恢复1 mm 的轮缘厚度，踏面直径将减少 4 mm。 为了将轮缘厚度为26 mm 的车轮恢复到 32 mm， 一次镟修后车轮直径将减少24 mm，大大减少了车轮寿命。

 

      为了分析车轮磨耗异常的原因， 下面从车辆状态（包括车轮材质、车轮硬度、轮缘润滑装置等）和轨道状态（轨道材质、轨道硬度、曲线半径等）进行分析和跟踪，并从影响轮缘磨耗的两个直接因素（车轮材质和硬度以及轨道各项参数）开始探索和分析，调查从路轨、车轮、车辆维护和轮缘润滑装置等方面进行。

      为了查找异常磨耗的原因， 车辆和轨道专业技术人员深入正线对轨道进行检查， 发现轨道小曲线半径处同样磨耗严重，同时存在润滑不足的情况。

      2010 年 1 月 21 日晚上对三号线番禺广场到市桥间进行了检查，发现钢轨表面干燥，手摸有毛刺，缺少润滑油。

      2010 年 1 月 22 日晚上到石牌桥—体育西路上下行对轨道进行了检查 ，发现部分 区段小曲线 半径350 m 处，外轨内侧面磨耗很严重，侧面几乎与钢轨表面垂直，地面有很多铁屑。这与跟车时感觉到此处轮轨摩擦“吱吱”声较大是一致的。

      为了调研磨损的原因，对典型的线路和车辆进行调查和测试。

      2010 年 1 月 23 日晚，在石牌桥—体育西路上行测得钢轨布氏硬度H_轨见表1， 材质为 PD3 型 （U75V）。

      车轮布氏硬度 H_轮（材质为 ER8）见表 2。

      镟轮后，踏面硬度由 HB325降到 HB318 左右，H_轨/H_轮硬度比由 1.09 上升到 1.12；轮缘硬度由 HB352降到 HB304 左右，H_轨/H_轮硬度比由 1.05 上升到 1.22。

      在钢轨与车轮匹配的系统中，硬度比值 H_轨/H_轮＝1.0是磨耗特性的转变点。H_轨/H_轮＞1.0 时为磨轮型，H_轨/H_轮＜1.0 时 为 磨 轨 型 ， 合 理 的 匹 配 区 间 为H_轨/H_轮＝1.0～1.13；系统总磨耗最低的匹配比值为H_轨/H_轮＝0.83，但此时系统呈磨轮特征；系统稳定状态的临界比值为 H_轨/H_轮＝1.13，H_轨/H_轮＞1.13时系统失稳^[1]。当新轮和旧轨过了一段时间磨合期后，轮缘磨耗将会趋于平稳。

      广州地铁三号线开通运营 3 年多时间，列车已开始陆续进入镟修时间，而镟修后当 H_轨/H_轮硬度比为1.22时车轮磨耗特别大，可见镟轮后进一步加剧了车轮轮缘磨耗，并造成了恶性循环。