導(dǎo)語(yǔ)：鐵道機(jī)車車輛輪軌節(jié)能降耗策略一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：為保證鐵道運(yùn)輸?shù)恼７€(wěn)定運(yùn)行，必須高度重視鐵道與機(jī)車車輛車輪間黏著制動(dòng)力、牽引力，然而在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常會(huì)由于兩者間的摩擦作用，導(dǎo)致嚴(yán)重磨損，如果輪軌損壞，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重消耗能源能量，并花費(fèi)更多維修成本。為有效防止磨損，應(yīng)積極采取一些有效節(jié)能降耗策略。據(jù)此，本文主要對(duì)鐵道機(jī)車車輛輪軌的磨損及其節(jié)能降耗策略進(jìn)行了詳細(xì)分析，以期能夠?yàn)殍F路機(jī)車車輛安全運(yùn)行提供幫助。

關(guān)鍵詞：鐵道；機(jī)車；輪軌；磨損；節(jié)能降耗

鐵道與機(jī)車車輛車輪的穩(wěn)定有序運(yùn)行，是保證鐵路正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要前提，二者密切相關(guān)，始終保持彼此依賴的狀態(tài)，這時(shí)就衍生出了一大主要問(wèn)題，即二者間長(zhǎng)期下去會(huì)產(chǎn)生很大摩擦，從而引發(fā)磨損，導(dǎo)致車輛輪軌損壞，從而在運(yùn)行的時(shí)候，嚴(yán)重消耗能源與資源，導(dǎo)致浪費(fèi)，成本也會(huì)隨之增加，所以，必須加以處理[1]。

1摩擦與磨耗關(guān)系

輪軌間的相互作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)接觸層間的壓強(qiáng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)。盡管機(jī)車車輛輪軌接觸表面中包含各式各樣的磨損機(jī)制，但是由于磨損消耗金屬材料，在很大程度上是由輪軌間滾動(dòng)接觸消耗能量所決定，且與輪軌接觸壓強(qiáng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)率息息相關(guān)。另外，車輛輪軌間的摩擦系數(shù)和材料硬度都直接影響著金屬材料的損耗。在特定磨損模式下，材料磨損率會(huì)隨著接觸壓強(qiáng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、摩擦系數(shù)增大而隨之上升。接觸表面的能量消耗則是受這些因素共同作用造成的，在能量超出既定標(biāo)準(zhǔn)之后，磨損模式就會(huì)隨之變化，即從輕度磨損逐漸發(fā)展為嚴(yán)重磨損。由于增大材料硬度，能夠顯著降低磨損率，因此材料特性與磨損之間密切相關(guān)，即提高接觸表面任何一面強(qiáng)度，都能夠促使系統(tǒng)材料磨損整體下降。車輛輪軌磨損不僅能夠以提高鋼軌與車輪硬度的方式加以優(yōu)化，還能夠采取降低接觸壓強(qiáng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、摩擦程度等措施進(jìn)行有效控制。車輛輪軌間的壓強(qiáng)與車輪、鋼軌廓形相關(guān)聯(lián)，且也易受車輛-軌道相互作用相應(yīng)。對(duì)輪軌接觸表層相對(duì)運(yùn)動(dòng)率而言，其主要受車輪牽引力、制動(dòng)力、軌道幾何結(jié)構(gòu)所影響。通常情況下，列車通過(guò)小半徑曲線的時(shí)候，承受的相對(duì)運(yùn)動(dòng)率與彎道作用會(huì)更大一些。而有效控制車輛輪軌界面摩擦程度，有助于嚴(yán)格控制車輪與鋼軌的磨損。其一，在車輪輪緣或者鋼軌側(cè)面的接觸表層添加潤(rùn)滑劑，以此降低摩擦系數(shù)，縮減能量消耗，以此環(huán)節(jié)輪緣與鋼軌磨損。其二，在車輪踏面或者鋼軌軌頂接觸表面上適度降低摩擦，以此實(shí)現(xiàn)能耗下降，車輪踏面磨損與鋼軌垂磨減小的目標(biāo)，而且有效控制軌頂摩擦，能夠減緩列車穿過(guò)曲線時(shí)候彎道的影響作用。彎道作用力下降，會(huì)促使車輪輪緣或鋼軌側(cè)面接觸表層壓強(qiáng)縮減，以利于降低車輛輪緣與輪軌磨損[2]。

2鐵道機(jī)車車輛輪軌的磨損

2.1運(yùn)行中磨損。在鐵道機(jī)車車輛中，車輪是非常重要的組成部分，是確保車輛運(yùn)行穩(wěn)定性的重要基礎(chǔ)，在車輛結(jié)構(gòu)體系中發(fā)揮著不可替代的主要作用。在鐵道機(jī)車車輛運(yùn)行時(shí)，車輪和鐵道鋼軌之間相接觸，并發(fā)生摩擦，導(dǎo)致車輛踏面與車輪輪緣等發(fā)生磨損。一般來(lái)說(shuō)，在機(jī)車車輛運(yùn)行時(shí)，輪緣裂縫、車輪踏面裂縫、車輪踏面剝離、車輪熱損傷、輪輞疲勞裂縫都是非常常見(jiàn)的磨損類型。針對(duì)不同磨損現(xiàn)象發(fā)生的具體原因進(jìn)行詳細(xì)，發(fā)現(xiàn)輪軌接觸應(yīng)力集中、夾雜物應(yīng)力集中、輪軌接觸應(yīng)力較大、車輪滑行、制定熱應(yīng)力疲勞、表層缺陷應(yīng)力集中等都是引發(fā)車輪磨損的關(guān)鍵原因。在交通正常穩(wěn)定運(yùn)輸時(shí)，由于車輪磨損導(dǎo)致能耗過(guò)大。根據(jù)鐵路機(jī)務(wù)組的鐵路機(jī)車車輛核心零件磨損調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，DF4型的鐵道機(jī)車運(yùn)行時(shí)，由于車輪維修更換生成成本為，每年每臺(tái)人工成本大約在35000左右，車輪磨損材料成本大約為430000左右，而車輪維修時(shí)停運(yùn)損失超出36000左右。2.2鋼軌磨損。在列車運(yùn)行時(shí)，鐵道機(jī)車車輛車輪與鋼軌間的摩擦?xí)苯佑绊戃囕喤c鋼軌。而就鐵工工務(wù)部門調(diào)研結(jié)果表明，因?yàn)殍F道行業(yè)起步晚，發(fā)展慢，而且鋼軌磨損率比較高。一般來(lái)說(shuō)，軌道磨損問(wèn)題出現(xiàn)幾率大約在25%左右。在曲線路段，由于摩擦造成嚴(yán)重磨損的幾率大約在60%。因?yàn)殍F路軌道和列車間彼此作用關(guān)系太過(guò)復(fù)雜，造成的磨損也各式各樣，即鐵路壓潰、鐵軌剝離、鐵軌側(cè)磨等等。一般來(lái)說(shuō)，鐵軌磨損將會(huì)導(dǎo)致鐵道機(jī)車車輛輪軌使用壽命嚴(yán)重縮減，減弱其與從車輪的作用，造成列車運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性大大降低，甚至出現(xiàn)脫軌事故，引發(fā)安全事故，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[3]。

3鐵道機(jī)車車輛輪軌的節(jié)能降耗策略

3.1添加潤(rùn)滑劑。鐵道機(jī)車車輛輪軌在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生磨損現(xiàn)象，這主要是由于車輛的擺角剛度太高，或者曲線半徑過(guò)小，導(dǎo)致車輪嚴(yán)重磨損，從而降低車輪使用壽命。對(duì)此，一般情況會(huì)選擇添加潤(rùn)滑劑的方式，潤(rùn)滑噴涂的位置大多在輪緣同軌側(cè)的接觸表層，在表層涂抹潤(rùn)滑劑，能夠降低磨損。現(xiàn)階段主要的潤(rùn)滑方式大概分為車載干式固塊潤(rùn)滑與車載油脂噴涂潤(rùn)滑兩種。3.1.1車載干式固塊潤(rùn)滑。車載干式固塊潤(rùn)滑的作用原理是以干式固塊潤(rùn)滑系統(tǒng)為載體，此系統(tǒng)的安裝比較間，且自主調(diào)節(jié)能力良好。能夠在初步設(shè)計(jì)時(shí)完成安裝，還可以在后續(xù)改造優(yōu)化安裝。而干式固塊潤(rùn)滑系統(tǒng)的突出優(yōu)勢(shì)在于不會(huì)由于輪軌擠壓轉(zhuǎn)移物質(zhì)到軌頂，節(jié)能環(huán)保效果較好，不會(huì)造成污染。因?yàn)榇朔绞剿褂玫氖枪腆w潤(rùn)滑劑，因此必須詳細(xì)處理安裝比例與具體位置，以此強(qiáng)化潤(rùn)滑效果。同時(shí)，還能夠針對(duì)輪緣進(jìn)行潤(rùn)滑處理，在軌頂與車輪踏面間進(jìn)行有效潤(rùn)滑，而在車輪踏面潤(rùn)滑處理的時(shí)候，可通過(guò)車載自主調(diào)節(jié)機(jī)械涂覆器進(jìn)行涂抹。但是現(xiàn)階段最常用的水基液體摩擦調(diào)節(jié)也屬于一種潤(rùn)滑劑，能夠安裝到地面道旁涂覆系統(tǒng)。此潤(rùn)滑劑作用機(jī)制是通過(guò)機(jī)車運(yùn)行引導(dǎo)涂覆范圍潤(rùn)滑劑，在反復(fù)引導(dǎo)下，潤(rùn)滑軌頂，并揮發(fā)水分，以此在鋼軌接觸表層與車輪間構(gòu)建固體薄膜，從而降低輪軌磨損，延長(zhǎng)使用壽命。3.1.2車載油脂噴涂潤(rùn)滑。車載油脂噴涂潤(rùn)滑的作用機(jī)制是利用油脂噴涂系統(tǒng)，此方式在設(shè)計(jì)初步時(shí)能夠完成安裝，因?yàn)橛椭瑫?huì)隨意流轉(zhuǎn)，因此精確化控制也是一大關(guān)鍵。并且在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，很容易造成油脂快速擴(kuò)散，蔓延到軌頂，從而影響機(jī)車制動(dòng)力與牽引力，發(fā)生車輪打滑的不良現(xiàn)象。而相關(guān)調(diào)研對(duì)比了此兩種方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，車載干式固塊潤(rùn)滑在降低輪軌磨損，延長(zhǎng)使用壽命方面更具優(yōu)勢(shì)，效果更加顯著。3.1.3地面道旁軌側(cè)潤(rùn)滑系統(tǒng)。減少車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。3.2利用耐磨損車輪踏面。鐵道機(jī)車車輛由于磨損太過(guò)嚴(yán)重，導(dǎo)致失效主要體現(xiàn)在踏面磨損超出極限，車輪邊緣損耗超出極限。為確保鐵路安全穩(wěn)定運(yùn)行，鐵道管理部門針對(duì)機(jī)車車輛輪軌的踏面檢修維護(hù)都制定了相對(duì)健全的標(biāo)準(zhǔn)。即在維修規(guī)程中，明確指出，踏面磨耗深度應(yīng)嚴(yán)格控制在7mm以內(nèi)。而在應(yīng)用踏面輪緣的高度為25mm的情況下，踏面磨耗程度應(yīng)嚴(yán)格控制在10mm內(nèi)。此外，檢修技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照維修標(biāo)準(zhǔn)，一一審核磨損程度，并全面開(kāi)展車輛檢修與維護(hù)工作。而在磨損程度超出規(guī)定的時(shí)候，勢(shì)必會(huì)直接威脅車輛運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。以前機(jī)車車輪踏面形式主要為錐形踏面，其前期磨損指數(shù)比較高，但是在磨損到既定程度的時(shí)候，磨損速率就會(huì)快速下降，并處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)技術(shù)人員科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)，在車輪踏面設(shè)計(jì)時(shí)，合理利用耐磨損的車輪踏面廓形，能夠大大降低輪軌接觸應(yīng)力，降低磨損，保證車輪與鋼軌使用壽命得以延長(zhǎng)。3.3利用徑向轉(zhuǎn)向架。傳統(tǒng)鐵道機(jī)車車輛轉(zhuǎn)向架，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，曲線設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范性，為基于滿足牽引力順利運(yùn)轉(zhuǎn)，可通過(guò)曲線設(shè)計(jì)加以優(yōu)化完善。合理設(shè)置鋼軌與輪胎沖角，在可控范圍內(nèi)，縮減曲線半徑，減小磨損，在此過(guò)程需要科學(xué)利用徑向轉(zhuǎn)向架。3.4做好日常維護(hù)工作。不僅要添加潤(rùn)滑劑，引用良好的潤(rùn)滑模式，減少車輪與踏面磨損，同時(shí)還應(yīng)重視日常檢修與維護(hù)，制定健全的巡檢制度，嚴(yán)格規(guī)定鐵道與機(jī)車車輛檢查事項(xiàng)，構(gòu)建相應(yīng)的維護(hù)部門，以此保證維修水平與效率，確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找出原因，并采取科學(xué)合理措施進(jìn)行有效解決[4-5]。

4結(jié)語(yǔ)

總而言之，在鐵道運(yùn)輸中，機(jī)車車輛輪軌經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的牽引力與制動(dòng)力，以保證鐵道機(jī)車運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。但是輪軌間的磨損程度相對(duì)偏高，還會(huì)嚴(yán)重消耗能源。當(dāng)前，我國(guó)鐵路運(yùn)行速度與承載力都實(shí)現(xiàn)了顯著提升，而由于輪軌磨損引發(fā)事故的幾率也隨之增大。輪軌運(yùn)行過(guò)程中由于磨損導(dǎo)致設(shè)備損耗嚴(yán)重，不僅會(huì)大大減少輪軌使用壽命，還會(huì)造成設(shè)備使用功能遺失，從而直接威脅行車安全與穩(wěn)定。對(duì)此，必須重視技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新，并科學(xué)合理配置各項(xiàng)資源，以此增強(qiáng)鐵道機(jī)車車輛運(yùn)行節(jié)能性，在此基礎(chǔ)上，將輪軌磨損降到最低水平，以有效降低機(jī)車運(yùn)行資源消耗，促使鐵路交通機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而為社會(huì)帶來(lái)良好綜合效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王娟，崔晶，楊會(huì)玲.鐵道機(jī)車車輛輪軌的摩擦磨損與節(jié)能降耗措施分析[J].科技與創(chuàng)新，2018，116（20）：89-90.

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[5]唐凌.鐵道機(jī)車車輛輪軌的摩擦磨損情況及與節(jié)能降耗分析[J].卷宗，2016（11）：642.

作者:田棟棟 單位:陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院