铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗

铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗

马云龙马蛟龙

沈阳地铁集团有限公司运营分公司辽宁省沈阳市110000

摘要：铁路运输过程中轮轨会产生较强的牵引力与制动力，以此实现铁道机车的安全稳定运行。不仅轮轨之间摩擦磨损程度非常高，而且还会消耗大量的资源、能源。现阶段，我国铁路运行速度、承载程度都在不断提升，因轮轨摩擦磨损面临的事故风险也有所增加。轮轨运行中因摩擦磨损造成的铁道设备损伤，不仅会大幅度缩减轮轨的使用寿命，甚至还会导致铁道设备失去其原有的使用功能，对机车运行安全造成严重损害。只有注重技术创新，对各项资源能源进行合理分配与应用，才能强化铁道机车运行的节能特性，这也是我国可持续发展战略落实的要求。应用新型技术将轮轨摩擦磨损降到最低，从而有效降低机车运行中能源资源消耗，使得铁路交通体系运行可以取得更为良好的社会效益。本文分析了铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗措施。

关键词：铁道机车；车辆轮轨；摩擦磨损；节能降耗

铁路是我国交通运输体系中的重要内容，铁路交通体系建设不仅可以缓解我国巨大的交通运输压力，对促进我国社会经济发展也有着积极影响。在铁路交通体系快速发展的同时，也暴漏出一些不良问题，主要体现在铁道机车车辆轮轨摩擦磨损严重，对钢材有着较高程度需求，实际运行中维修成本投入较高，不仅降低了交通体系运行的经济效益，对我国可持续发展战略落实也也造成了一定阻碍。相关部门对该情况非常重视，也在积极的研究新型技术对其进行改善，降低铁道机车运行对能源资源的消耗。

1铁路钢轨的磨耗

根据相关管理部门统计了解到，现阶段我国有百分之三十左右的路段钢轨磨损程度非常高，磨损程度高于严重磨损率指标，百分之六十以上的曲线路段存在着严重损伤情况，不仅对我国铁路交通体系发展造成了不良影响，同时还降低了铁道机车运行的安全性、稳定性。轮轨摩擦磨耗对铁路运营企业会造成较大的经济损失，如何降低轮轨摩擦磨耗是铁路运行企业需要重点思考内容。铁轮机车车辆轮轨之间的作用关系是非常复杂的，轮轨摩擦磨损的形态有侧摩、波摩等等，这些情况占据着铁路钢轨运行总量的百分之八十以上。铁路承载程度提升，运行速度不断提高，轮轨的摩擦磨损情况也越来越为严重。我国铁路钢轨建设维护用材每一年都是一个较大的数字，耗材指数还有持续上涨趋势。铁路运行中也需要消耗大量的钢材对其进行维护，从而保证铁路机车运行的安全性。

2机车测量车轮的磨损

车轮是铁路机车整体结构中的重要构件，铁道机车实际运行中，车轮与轨道的接触面会存在较大的摩擦力，从而使得车轮与轨道产生磨耗。根据失效分析，可以将铁道机车车辆车轮损伤概括性的分为以下几种类型，其中包括了轮缘损耗、热损伤、车轮踏面断裂等。因为磨耗严重导致车轮构件失去原有功能的主要原因在于车轮与轨道应力过于集中，制动热应力过于疲劳，或者是内部应力存在缺陷等等。目前，我国铁路机车有五百万以上数量的车轮处于运营状态中，车轮消耗情况非常严重，这里所指的消耗主要是指引磨损严重对车轮进行维护修理以及更换。铁道机车车辆运行每一年对新轮的消耗在七十万只以上，随着我国铁路运行规模的扩展，新轮消耗数量还会不断上涨。按照每一只车轮0.5万进行计算，车轮更换费用投入在35亿以上。笔者曾经到某铁路机务组“铁路机车车辆关键零部件摩擦磨损”进行现场调研工作开展。实际调查了解到：以DF4型铁道机车为例，为了保证铁道机车车辆安全稳定运行，需要定期的对车轮进行维修与更换，该机务组每台DF4型轨道机车每一年需要投入的人工费为3.3万元，车轮更换需要投入的材料费在42万以上，其中并没有包含因铁路机车维修过程中造成的停运损失。

3降低轮轨磨耗的技术措施分析

为了推动我国可持续发展战略的落实，我国落实相应政策，要求注重对节能技术进行创新，并且将节能技术应用到铁路交通体系建设运行中去，更多的应用耐磨降阻材料。对世界能源消耗现状进行分析，有超过三分之一的能源主要是在与摩擦有关的场合中被消耗，我国与摩擦有关的能源消耗则是占全年总能消耗的百分之五十左右。任何减轻摩擦阻力的措施，都可以有效的降低能源消耗。现阶段，铁道机车车辆轮轨摩擦磨损程度较高，使得铁路运营企业需要花费大量的资金对车轮、轨枕进行维护修理，对铁路运营企业经济效益提升造成了严重阻碍。如果铁路运行部门可以注重淬火钢轨的应用，对钢轨车轮接触面进行打磨处理，进行轮轨润滑装置的安装，充分应用成熟的降低摩擦磨损技术，降低车轮与轨枕的摩擦指数，降低铁道机车车辆运行中的能源、资源消耗，扩展铁路运营企业的效益空间，为其实现可持续发展奠定良好基础。

3.1采用淬火钢轨，加强钢轨维护

波摩问题是铁路机车车轮与轨枕相互作用中非常复杂的问题之一，根据铁路运行线路或者区段的实际需求，科学、合理的确定钢轨类型，可以较大程度的预防波摩情况产生，从而降低车轮与轨枕的摩擦磨损程度。例如：我国一些铁路运营线路就应用了淬火钢轨，淬火钢轨刚度、强度性能都较为良好。所以，在铁道规划设计中对轨道波摩区可以采用淬火钢轨。对轨道车轮接触面进行打磨也是非常有效的降摩措施，可以降低车轮运行对轨枕造成的冲击性，从而降低轨枕磨损程度。根据科学调查显示，如果合理的应用淬火钢轨，对钢轨车轮接触面进行打磨，可以较大程度的提升铁路运行企业的经济效益，仅仅是从钢材材料应用这一层面进行分析，就可以缩减二十亿以上的资金投入。

3.2采用磨损型车轮踏面

铁道机车车辆因磨损较为严重失去功效主要有两种体现，分别是踏面损耗达到极限与车轮边缘损耗达到极限。为了保证铁路运行的安全性、稳定性，铁道管理部门对机车车辆车轮踏面应用与维修都落实了硬性标准。例如相关维修规程中要求，踏面摩耗深度需要控制在七毫米以下。如果应用踏面轮缘高度为25毫米，踏面磨耗程度需要控制在10毫米以内。检修技术人员要严格依据维修规程对磨耗程度进行审核，做好铁道机车车辆的维修护理工作。如果磨耗程度超过了这些指标，对车辆运行安全会造成严重维修。以往铁道机车车轮踏面主要是采用锥形踏面的形式，这种踏面形式前期磨耗指数较高，但是在磨损到一定程度后磨损速率会有所降低，并且保持在平稳状态中。经过科研人员一段时间的观测和试验发现，如果在在车轮踏面设计阶段应用磨耗型的车轮踏面廓形，可以较大程度的降低车轮与轨枕的接触应力，延长车轮与钢轨的使用周期。

3.3采用径向转向架

传统的机车转向架,因传递牵引力和保证直线上走行性能的需要,各轴基本上是被约束成相互平行的。在通过曲线时,这种刚性定位的轮对与钢轨之间会形成明显的冲角,从而使轮、轨都产生严重的磨耗。曲线半径越小,磨耗越严重。为降低轮、轨的磨耗,近年来国内外开展了机车径向转向架研究,并取得了很好的效果。

4结束语

在今后的技术引进或产品自主创新的研发中,应更加重视对产品的摩擦副及磨损件标准的研究。与此同时,应寻求和开发更适应轮轨摩擦副的新材料、新技术、新工艺,以延长关键摩擦磨损件的使用寿命,进而达到节能、降耗和增效的目的。

参考文献:

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[2]李晓骥.铁路轮轨疲劳磨损及节能降耗问题的研究[J].装备制造技术,2013.

[3]丁昊昊,王文健,郭俊,刘启跃,朱昊.轴重对轮轨材料滚动磨损与损伤行为影响[J].材料工程,2015.