唐凌
摘 要：近年來(lái)，出行事故時(shí)常發(fā)生，出行安全問(wèn)題逐漸備受多方關(guān)注，作為出行主要方式的鐵路運(yùn)輸方式的安全運(yùn)行自然顯得尤為重要。由于鐵道機(jī)車(chē)運(yùn)行基礎(chǔ)是車(chē)輪和軌道，所以在二者相互作用時(shí)極易因不斷摩擦而產(chǎn)生磨損情況，引發(fā)相關(guān)事故，對(duì)此，本文進(jìn)行了相關(guān)研究與分析，并提出了相關(guān)節(jié)能減耗措施，望對(duì)相關(guān)機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程提供幫助。
關(guān)鍵詞：鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛輪軌；摩擦磨損情況；節(jié)能降耗
鐵道運(yùn)輸?shù)靡皂樌M(jìn)行主要依賴(lài)于鐵路軌道和車(chē)輛車(chē)輪之間的黏著制動(dòng)力和黏著牽引力，但是在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中常常因二者之間的相互摩擦而造成兩者損壞現(xiàn)象，一旦輪軌損壞后不僅會(huì)消耗大量的能源和能量，還會(huì)浪費(fèi)很多的維修資金[1]。為了進(jìn)一步降低這種磨損情況，本文針對(duì)性的進(jìn)行了輪軌摩擦現(xiàn)象的分析，并在節(jié)能理念下提出了節(jié)能措施，現(xiàn)將研究分析內(nèi)容論述如下。
1 摩擦與輪軌磨耗之間的關(guān)系
輪軌之間具有一定的摩擦，二者在相互作用時(shí)會(huì)形成一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和接觸壓強(qiáng)。長(zhǎng)期的磨損會(huì)消耗大量的能源，而消耗能源的用量則與輪軌之間的摩擦情況直接相關(guān)。除此之外，磨耗還與運(yùn)動(dòng)率和接觸壓強(qiáng)密切相關(guān)。同運(yùn)動(dòng)率、接觸壓強(qiáng)和摩擦系數(shù)之間呈正相關(guān)。而期間產(chǎn)生的材料消耗情況則是多種因素共同作用的結(jié)果。磨損具有一定的發(fā)展模式，多由輕微摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重磨損，所以必須在日常加強(qiáng)對(duì)輪軌的檢修和維護(hù)，這樣才能進(jìn)一步延長(zhǎng)輪軌的使用時(shí)間。為了有效的降低磨損，可以選用硬度較高的材料，也可以對(duì)運(yùn)動(dòng)率、接觸壓強(qiáng)等進(jìn)行調(diào)整，既可以在鋼軌側(cè)面和車(chē)輪輪緣之間的接觸面上增加潤(rùn)滑，也可以在鋼軌軌頂和車(chē)輪踏面的接觸面上降低摩擦，二者均能減小車(chē)輪踏面磨損，實(shí)現(xiàn)降低能量消耗和鋼軌垂磨的目的，同時(shí)軌頂?shù)哪Σ量刂七�可以減緩列車(chē)通過(guò)曲線時(shí)的彎道作用力。彎道作用力的降低直接導(dǎo)致鋼軌側(cè)面和車(chē)輪輪緣接觸面上的壓強(qiáng)減小，進(jìn)而降低輪緣和軌側(cè)的磨損。
2 鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛輪軌的摩擦磨損情況
1.鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛車(chē)輪的摩擦磨損情況分析
鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，車(chē)輪是其主要的走行部件之一。長(zhǎng)時(shí)間的、持久性的車(chē)輪滾動(dòng)狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪出現(xiàn)磨損狀況，而經(jīng)磨損后的車(chē)輪又會(huì)對(duì)鋼軌上的踏面造成損傷�；瑒�(dòng)也會(huì)造成踏面損傷�？偨Y(jié)其車(chē)輪磨損形態(tài)，主要包括據(jù)輪輞疲勞裂紋、輪緣磨耗、車(chē)輪踏面剝離、熱損傷以及踏面崩裂等。究其原因多為制動(dòng)熱應(yīng)力疲勞、輪軌接觸應(yīng)力、夾雜物應(yīng)力過(guò)于集中以及結(jié)構(gòu)存在缺陷等。由于車(chē)輪存在上述多種摩擦磨損問(wèn)題，所以必須時(shí)常更換車(chē)輪或者對(duì)車(chē)輪進(jìn)行檢修，由此產(chǎn)生了很多檢修費(fèi)用和車(chē)輪購(gòu)置費(fèi)用，其中還包括人工勞務(wù)費(fèi)等，可以說(shuō)車(chē)輪出現(xiàn)磨損問(wèn)題后會(huì)引發(fā)一系列的多種問(wèn)題。
2.鐵道軌道的摩擦磨損情況
鐵路鋼軌磨耗現(xiàn)象是目前鐵路磨耗現(xiàn)象中比較常見(jiàn)的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)的鐵路的路段多存在磨損狀況，其中接近60%的曲線段鋼軌因波磨而出現(xiàn)了嚴(yán)重?fù)p傷狀況，由此引發(fā)的損失極為巨大。目前常見(jiàn)的軌道摩擦磨損分類(lèi)主要包括波磨、側(cè)磨、壓潰、剝離等，這四種分類(lèi)幾乎就占據(jù)了軌道磨損總量的80%。近些年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人們生活水平的不斷提升，鐵路運(yùn)輸承擔(dān)了更多的運(yùn)輸任務(wù)，由此伴生了更多了軌道摩擦磨損現(xiàn)象。由于軌道多由鋼材構(gòu)成，所以一旦經(jīng)受長(zhǎng)期磨損勢(shì)必需要進(jìn)行更換，這樣就會(huì)增加鋼材的使用量。自“十五”之后，國(guó)內(nèi)的鐵道鋼材用量就超過(guò)了110萬(wàn)噸/年，這對(duì)于日益緊缺的能源來(lái)說(shuō)是較大的問(wèn)題。
3 輪軌節(jié)能降耗措施研究
1.潤(rùn)滑噴涂措施
鐵道機(jī)車(chē)的輪軌在進(jìn)行長(zhǎng)期的運(yùn)行中總會(huì)出現(xiàn)一些摩擦和磨損情況，究其原因主要是因?yàn)檐?chē)輛擺角剛度較高或者是曲線半徑較小從而使車(chē)輪出現(xiàn)磨損情況，降低車(chē)輪的使用壽命。對(duì)于這種現(xiàn)象通常情況下會(huì)采取潤(rùn)滑噴涂措施，潤(rùn)滑噴涂位置多選為輪緣同軌側(cè)的接觸面，在其上涂抹潤(rùn)滑劑可以有效的降低摩擦。目前常見(jiàn)的潤(rùn)滑方式有兩種，一是車(chē)載干式固塊潤(rùn)滑方式，二是車(chē)載油脂噴涂方式。下面就其具體的應(yīng)用進(jìn)行分析：①干式固塊潤(rùn)滑方式。該方式作用機(jī)制主要利用的是干式固塊潤(rùn)滑系統(tǒng)，這種系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單、具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。可以在設(shè)計(jì)的起初進(jìn)行安裝，也可以在后期進(jìn)行改造安裝。該系統(tǒng)值得注意的優(yōu)點(diǎn)之一為不會(huì)因輪軌擠壓轉(zhuǎn)移相關(guān)物質(zhì)到軌頂，有效的降低了污染。由于該種方式使用的是固體潤(rùn)滑劑，所以必須細(xì)致處理好安裝比例和位置，從而增加潤(rùn)滑效果�？梢詫�(duì)輪緣進(jìn)行潤(rùn)滑處理，也可以在軌頂和車(chē)輪踏面之間進(jìn)行潤(rùn)滑處理，其中，對(duì)車(chē)輪踏面進(jìn)行潤(rùn)滑處理時(shí)可以利用車(chē)載自調(diào)節(jié)機(jī)械涂覆器進(jìn)行。而市面上常見(jiàn)的水基液體摩擦調(diào)節(jié)劑也是潤(rùn)滑劑的一種， 可以安裝在地面的道旁涂覆系統(tǒng)上。這種潤(rùn)滑劑的作用原理主要是經(jīng)由機(jī)車(chē)運(yùn)行帶動(dòng)涂覆區(qū)域的潤(rùn)滑劑，在反復(fù)的攜帶過(guò)程中為鋼軌頂進(jìn)行潤(rùn)滑，同時(shí)，揮發(fā)水分，從而在鋼軌接觸界面和車(chē)輪之間建立一種固體薄膜，目的是降低輪胎的磨損性，延長(zhǎng)其使用壽命。②油脂噴涂方式。該方式作用的原理主要是通過(guò)油脂噴涂系統(tǒng)，這種潤(rùn)滑方式會(huì)在設(shè)計(jì)的起初就進(jìn)行了合理安裝，由于油脂意流動(dòng)，所以如何有效的進(jìn)行精確控制是主要的問(wèn)題之一。而且在該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中極易導(dǎo)致油脂擴(kuò)散到鋼軌頂面，對(duì)機(jī)車(chē)的制動(dòng)牽引造成不利影響，出現(xiàn)車(chē)輪打滑現(xiàn)象。有相關(guān)研究對(duì)這兩種方式進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)[2]，前者比后者更能夠降低輪軌的磨損率，從而提高輪胎的使用時(shí)間。③地面道旁軌側(cè)潤(rùn)滑系統(tǒng)。減少車(chē)輪的踏面的磨損性在一定程度上也可以降低或者說(shuō)是阻止波磨的增長(zhǎng)。所謂波磨就是一種會(huì)影響出行舒適度的一種磨損情況，其形成原因多種多樣，但是經(jīng)由道旁涂覆設(shè)備涂覆液體摩擦調(diào)節(jié)劑的使用后就會(huì)降低波磨現(xiàn)象。該系統(tǒng)能夠?qū)︿撥壍能壗遣课缓蛙墏?cè)涂抹潤(rùn)滑脂，然后保證機(jī)車(chē)在運(yùn)行途中經(jīng)由涂覆區(qū)域?qū)?rùn)滑脂帶入到外軌的軌側(cè)和軌角上。有效地降低波磨的增長(zhǎng)率降。
2.使用耐磨損的車(chē)輪踏面
車(chē)輪出現(xiàn)磨損情況主要有兩種可能性，一是踏面出現(xiàn)磨損，二是輪緣出現(xiàn)磨損。所以今后的車(chē)輪踏面磨耗深度必須低于7毫米，而到使用輪緣高度為25毫米的磨損面時(shí)要保證其磨耗深度低于10毫米[3]。在鐵路運(yùn)輸過(guò)程中采用磨耗型的車(chē)輪踏面廓形，有效的降低了輪軌的磨耗，降低了輪軌的接觸應(yīng)力，延長(zhǎng)了輪軌使用時(shí)間。
3.使用徑向轉(zhuǎn)向架
以往的機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)曲線的設(shè)計(jì)不夠規(guī)范，為了在滿(mǎn)足牽引力的基礎(chǔ)上順利運(yùn)行可以通過(guò)曲線設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)置鋼軌和輪胎之間的沖角，在合理范圍之內(nèi)盡量縮小曲線的半徑，降低磨損現(xiàn)象。而這一過(guò)程就需要積極采用徑向架。
4.做好日常的檢修和維護(hù)工作
作為一個(gè)使用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要積極對(duì)輪軌進(jìn)行檢修和維護(hù)工作，設(shè)立專(zhuān)門(mén)的維護(hù)小組，及時(shí)排查問(wèn)題，做好抽樣檢查工作，確保輪軌的順利運(yùn)行。
4 總結(jié)
近年來(lái)，鐵路運(yùn)輸發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)為重載化和高速化，隨之也增加了多種鐵路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)和事故，就鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛輪軌摩擦磨損情況來(lái)看，不僅降低了車(chē)輪和軌道的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致火車(chē)脫軌現(xiàn)象，危及人員的生命安全。就此，本文進(jìn)行了細(xì)致分析，提出了相關(guān)改善措施，并積極提出了相關(guān)節(jié)能減耗策略，力求在保障鐵路運(yùn)輸效率的同時(shí)提升其節(jié)能性。
參考文獻(xiàn)
[1]周新建， 盧勇， 王成國(guó)，等. 大功率機(jī)車(chē)輪軌接觸應(yīng)力計(jì)算分析[J]. 鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛， 2011， 31（1）：22-26.
[2]李亨利， 潘樹(shù)平， 王愛(ài)民，等. 輪軌潤(rùn)滑降低重載貨車(chē)輪軌磨耗作用的研究[J]. 鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛， 2012， 32（2）：39-41.
[3]康海濤. 鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛輪軌的摩擦磨損與節(jié)能降耗[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版， 2015（15）：23-35.
作者簡(jiǎn)介
唐凌（1978-），山西太原，現(xiàn)武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)車(chē)車(chē)輛學(xué)院教師，講師，研究方向：鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛和計(jì)算機(jī)。
來(lái)源：《卷宗》
（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）
