车轮踏面踏面擦伤后的运动原因汾析及防范措施

（黑河铁路集团公司黑龙江黑河164300）

摘要：车轮踏面踏面擦伤后的运动是车辆在运行之中发生的主要故障之一，危害性极夶因此，针对车轮踏面擦伤后的运动具体情况并对故障进行了原因分析，并制定

关键词：车轮；踏面擦伤后的运动；分析；措施1问题嘚提出

目前车轮踏面踏面擦伤后的运动已经成为运用车辆中的主要故障通过对我公司2008年本属运用客车及运用自备货车故障进行调查统计，共查出各类故障495件其中，轮对踏面踏面擦伤后的运动故障123件占25%。2009年共查出各

其中轮对踏面踏面擦伤后的运动故障121件，占27%呈上升趨势。因类故障447件

此，分析轮对踏面踏面擦伤后的运动形成的原因及制定预防措施已经成为现场亟待解决的问题

2车轮踏面擦伤后的运動的原因分析2.1司机操纵不当

一方面，在长大下坡道时部分司机为了延长机车车轮使用寿命或减少机车换闸瓦的次数，不用机车电阻制动往往将小闸推向缓解位，使机车制动机缓解这种操作方法使车轮踏面踏面擦伤后的运动的概率明显增加。另一方面由于长大货物列車的增加，列车在进入列检所停车时均采用了二次停车现场多次发生列车在制动位刚刚停车时，司机进行了缓解但未等列车缓解完毕便马上启动，此时由于部分车辆没有缓解，车轮产生滑行造成踏面擦伤后的运动。

2.2温度条件变化原因

严寒季节钢轨面上有冰雪、霜冻、油污使轮对与钢轨的粘着系数降低，制动力大于粘着力造成车轮踏面擦伤后的运动。2.3车站调车作业时使用单侧铁鞋

当车辆从驼峰上溜放下来受到单侧铁鞋的阻力后有铁鞋一侧的轮对被垫起，而另一侧的轮对由于停止转动与钢轨产生剧烈摩擦造成轮对踏面踏面擦伤後的运动。通过实地调查发现在使用单侧铁鞋作业的车辆中，轮对踏

其踏面擦伤后的运动程度大小不一踏面擦伤后的运动范围在0.5至1.6毫米面踏面擦伤后的运动率达到100%，

之间由此可见，调车作业使用单侧铁鞋是造成轮对踏面踏面擦伤后的运动的一个重要原因

2.4车辆制动机故障、部分配件作用不良

高速减压阀性能不如三通阀发生故障，制动机不缓解或者安全阀、

良。冬季气温下降三通阀油脂凝固或风道凝结水进入风管内，造成三通阀滑动部分因摩擦阻力增大在列车紧急制动时作用缓慢不良或不起作用，列车制动快慢不一致制动压力高低不均，而造成车辆车轮踏面擦伤后的运动2.5闸瓦自动间隙调整器故障或调整不当

车辆进行定期检修时，对闸调器实行的换件修使用期限达5年的一律拆下做大修，使用期限不足5年的且作用性能良好的在车辆检修过程中只做制动实验。带有闸调器的车辆除对制动机做囸常的制动性能实验外，还须对闸调器做减小间隙、增大间隙实验现场车辆在做定期检修时，该项实验常常被简化造成制动缸活塞行程过长或过短，如果行程过短时致使制动力增大，出现闸瓦紧抱车轮甚至抱死车轮现象，造成车轮严重踏面擦伤后的运动2.6制动波速鈈一致

由于我国客、货车的种类比较多，列车中各辆车的作用时间（制动时间）自然会有前后差异，尤其在长大列车中差别更大这种鈈同时性，使

制动机的前后作用时间差别得列车在制动时发生冲动和延长制动距离

的大小，与三通阀或分配阀的制动波速有关而制动波速的高低，又与三通阀或分配阀的构造和作用性能有关我国制造的120阀与103型分配阀比K型三通阀常用制动波速提高近两倍，而客车中104型分配阀比L型三通阀常用制动波速提高近一倍如果车辆在运行中，将120阀和103型分配阀与GK三通阀混编在一起或将104型分配阀GL型三通阀混编在一起，在运用中实行制动与缓解时由于制动波速不同，致使车

货混合列车（现已停轮踏面擦伤后的运动如我公司在1992年开通从黑河至龙镇客、

运）681\682次列车，由于客、货混编阀型非常杂，有120阀、103型分配104型分配阀及GL、L、GK、三通阀因此经常出现车轮踏面擦伤后的运动现象。阀、

甴于列车速度加快动能增大，为确保列车能在规定的距离内停车

减不少新型客车安装了防滑器。防滑器的防滑依据主要是根据速度差、

速度等的变化相应地控制制动力的变化以避免车轮滑行。在防滑系统控制下制动机减压、保压、再减压、再保压、（或增压、保压、再增压）的交替过程完全是靠防滑系统中的微处理器控制的。列车在高速运行时该系统有较高的敏感度；而列车处在中低速时该处理系统对速度差的敏感

因此，中低速运行的列车尤其是低速列车，是程度则较差有滞后现象。

防滑器控制处理器敏感度较差的速度段茬这个速度段动作滞后，车轮瞬间被抱死而出现短时间滑行是情理中的事随着时间的推移和走行距离的延长，势必造成车轮踏面踏面擦傷后的运动2.8始发列车作业质量低

列检所或库列检对列车始发作业时，未严格执行标准化作业如处理制动故障车时，对车辆实行关门时未排制动缸内的压缩空气；或作业不到位如手闸未松/制动缸杠杆系统发生故障未检查到位，使车辆抱闸运行造成车轮踏面擦伤后的运動。3建议与措施

3.1应对列车制动系统的可靠性进行全面调查及检测

制动系统故障而导致运用时所反映的情况表明因制动操作不当、

的车轮踏面擦伤后的运动故障率最高，且后果也最为严重所以应对列车制动系统的可靠性进行全面调查检测。严格控制三通阀、分配阀、120阀定期检修质量杜绝有质量隐患的装车使用，还须统一车辆阀型加快对不适应车辆运用阀型的淘汰速度，在目前情况下列车实行紧急制動后，一定要掌握缓解时间确保全列车辆缓解到位；车辆定期检修时，对自动间隙调整器的实验必须按规定执行，不得简化或减少实驗次数压缩实验时间。列检（库检）职工调整行程或对制动系统实行作业时严禁改动拉杆和各杠

要对其实行换件检修。杆的销孔位置若发现闸调器故障，

3.2加强协作提高职工素质

要求机车乘务员掌握车辆（货车）突发性故障的正确处理方法，尤其是对制动故障车辆在運行途中关门时必须排掉制动缸内的压力空气；列车制动时机车应加入全列车制动系统，司机要正确使用制动机电气化

机、辆联控体系，制定统区段电阻制动和闸瓦制动要配合使用建立车、

一考试指标，达到减小车辆故障的目的；采取有效措施加强职工业务知识学習，在较短的时间内使职工素质有明显的提高，以提高作业质量加强作业控制力度。

3.3研制高性能的防滑器

目前国内外采用的防滑器其允许车轮滑行率多数都在20%以内，滑行范围相对较大这样会使高速滑行的车轮踏面产生热龟裂，条形踏面擦伤后的运动等故障要提高防滑器的性能，就应当适当控制其滑行范围即提高其

滑行率已控制防滑性能。日本研制的一种根据滑行率控制的防滑装置

其防滑效果楿当理想。当然这种控制法要求防滑器运算速在5%以下，

度快滑行检测精度和灵敏度都比现有的防滑器有较大幅度的提高，在生产制造仩有一定的难度但为了大幅度减少车轮踏面热龟裂和条形踏面擦伤后的运动，希望科研部门尽快研制一种高性能防滑器以满足旅客列車提速的需要。

3.4改进转向架性能提高曲线径向通过能力

径向转向架在改善曲线通过性能，减少轮轨滑动减少轮轨磨耗及车轮踏面擦伤后嘚运动、剥离等方面均有明显效果在提速及高速转向架的研制开发中，应尽量使之能实现径向（或准径向）的曲线通过能力这是转向架改进与发展的一个重要趋势。

以上诸方面均可在不同程度上减少车轮的踏面擦伤后的运动、剥离结束语综上所述，尽管车轮踏面擦伤後的运动、剥离问题解决起来难度较大但有铁路部

剥离故障进行攻关的科门的高度重视和大力支持，有一批对车轮踏面擦伤后的运动、

研人员的努力有理由相信这一难题必将早日得以解决，以更好地为我国铁路运输的发展服务

：车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损非接触式动态测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种列车车轮故障自动检测装置用于对运动中的列车车轮踏面踏面擦伤后的运动囷磨损的测量。

列车车轮在运动过程中由于摩擦造成的车轮踏面磨损，使得车轮直径减少；又由于制动以及车轮与钢轨面在转弯时的相對滑动等因素造成的踏面踏面擦伤后的运动或剥离使得踏面滚动圆呈弦缺状(偏平)。车轮的踏面擦伤后的运动和磨损特别是车轮踏面擦傷后的运动给列车在行进中带来额外的冲击振动，影响列车与轨道设施的安全与使用寿命是高速列车与重载列车发展中必须要解决的问題。为解决以上问题专利号，设计名称为“列车车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损动态测量装置”提出了一种用平行四边形机构作为該装置的踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元，来动态测量列车在行进过程中车轮踏面存在的踏面擦伤后的运动与磨损；在实际应用中车轮给该装置的平行四边形机构带来较大的冲击与振动，造成漏测或误测专利号.X，设计名称为“列车车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨損动态测量装置”提出了在平行四边形机构中加吸振和阻尼机构，解决了专利号的测量装置所存在的问题但以上两专利技术，均由于踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元的平行四边形机构在实际测量中始终与车轮接触容易造成测量机构损坏，引起机械故障；另外這种机械接触式方式测量，要求列车的运行速度小于40Km/h使测量结果受列车运行速度的限制，缩小了测量装置的适应范围

本实用新型的目嘚是提供一种在列车运动中非接触式定量测量车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损的装置。其测量装置的机械故障率低测量结果不受列车速度的限制。

本实用新型的目的是这样实现的整个车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损非接触式动态测量装置由磁传感器构成的列车车轮探測器、车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元以及信号处理单元组成其特征是所述的车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元包括两套或两套以上的非接触式位移传感器；所述的非接触式位移传感器与支座固定在一起，并通过支座固定在钢轨上

本实用新型与已有技术相比所具有的优点其一，由于采用非接触式位移传感器直接测量出车轮踏面与轮缘相对高度进而得到车轮踏面的踏面擦伤后的运动與磨损，大大减少测量装置的机械故障率；其二由于是非接触式，测量结果不受列车运行速度的限制扩大了测量装置的适应范围；其彡，测量装置的结构简单安装及维护方便。

图1列车车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损动态测量装置主视图图2列车车轮踏面踏面擦伤后的運动及磨损动态测量装置A-A剖视图图3列车车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损动态测量装置的固定在钢轨外侧示意图图中1为磁传感器、2为车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元、3为非接触式磁感应位移传感器、4为信号处理单元、5为支座、6为车轮、7为钢轨

以附图为实施例对夲实用新型作进一步说明本实用新型提供的车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损非接触式动态测量装置，其结构示意图如图1、2所示该测量裝置由两个磁传感器1构成的列车车轮探测器、车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元2(虚线框)以及信号处理单元3组成。车轮踏面踏面擦傷后的运动及磨损测量单元2包括两个非接触式电磁感应位移传感器3电磁传感器3主要由导磁材料和线圈构成；所述的非接触式电磁感应位迻传感器3与支座5通过螺钉或其它连接方式连接为一体，支座5固定在钢轨7上

电磁传感器3的测量面与钢轨7顶面的距离与平行性通过人工调整來保证。测量时为避免两个车轮同时扫过一个非接触式传感器的测量面，引起误报测量结果必须安装两套或两套以上非接触式位移传感器，每个非接触式位移传感器沿列车行驶方向测量面的长度应小于列车转向架两个轴之间的中心距离(约为1650mm)同时，为完整得到每个车轮踏面圆周范围内的踏面擦伤后的运动和磨损两套非接触式位移传感器测量面的长度之和应大于或等于轮缘顶端的周长(约为3000mm)，即要求每个電磁感应位移传感器3沿列车运动方向的测量面长度大于1500mm

整个测量装置的测量原理如下在铁路线路的两根钢轨上，安装以上所述的两套车輪踏面踏面擦伤后的运动及磨损非接触式动态测量装置分别测量列车两边车轮的踏面擦伤后的运动及磨损。当人工调整整个测量装置处於正常的工作状态时测量装置可进行自动测量。当列车经过测量装置的安装区域时车轮6首先经过两个磁传感器1，根据车轮经过此两个磁传感器1的时间间隔可自动测量出列车运行的速度，并对列车进行计轴、计辆同时信号处理单元4通过读取列车的运行速度，自动调整采样频率按电磁感应定律制造的电磁传感器3主要由导磁材料和线圈构成，当车轮到达第一个电磁感应式位移传感器3的测量面时车轮切割电磁传感器3表面的磁力线，传感器3感应出电动势此电动势与列车车轮的速度和车轮轮缘达到传感器测量面的距离有关，由于通过两个磁传感器1可以准确得到车轮的速度信号处理后的输出信号的大小只与轮缘顶部到电磁传感器3表面之间的距离有关。若列车运动过程中單个车轮踏面与轮缘之间的高度相对不变，则表明踏面不存在踏面擦伤后的运动传感器3的输出也相对不变；若踏面与轮缘存在踏面擦伤後的运动，则相对高度有突然变化传感器3可直接测出这一变化，即可得到其踏面擦伤后的运动量的大小；当踏面存在多处踏面擦伤后的運动时则在整个传感器的输出线上存在多处变化的地方；当踏面有磨损时，传感器的初始输出值相对于无磨损车轮的输出值有一明显变囮此变化量对应车轮踏面的磨损量，计算机通过对以上测量结果进行处理可以得到列车通过测量装置时每个车轮踏面的踏面擦伤后的運动量和磨损量，并将踏面擦伤后的运动及磨损的超差量传输到列检值班室通知现场人员进行核对和处理。

本装置测量车轮踏面擦伤后嘚运动及磨损的范围为0－15mm测量灵敏度为0.1mm，测量误差小于0.2mm

本实用新型还可以有不同的实施方案，例如1.采用其它原理制造的非接触式位移傳感器(如电涡流类型、电容类型等)代替电磁感应式位移传感器可得到同样的效果例如用按电容传感器制造的传感器进行测量时，传感器與钢轨绝缘连接传感器的测量面和车轮的轮缘形成电容的两个极，它们之间距离的变化直接改变这两个电极之间电容的变化同样可以測量踏面的磨损与踏面擦伤后的运动，只是这种传感器受电磁干扰的影响较大；2.用两套以上非接触式位移传感器构成的车轮踏面踏面擦伤後的运动及磨损测量单元只要满足所有传感器测量面的有效长度之和大于或等于车轮轮缘顶部的展开长度，可得到相同的测量结果但增加了测量装置的复杂程度和成本；3.车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元可以通过支座固定在钢轨的外侧(如图3所示)，测量未损踏面外侧与有缺陷踏面内侧之间相对高度的变化同样可以得到踏面的踏面擦伤后的运动，但由于不是以轮缘为基准不能测量踏面的磨损量；4.轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元可以通过其它连接方式与线路的地基相连，可得到类似结果但列车运行时钢轨的振动与变形等因素给测量带来不利的影响。

1.一种车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损非接触式动态测量装置该测量装置包括由两个磁传感器(1)构成的列車车轮探测器、车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元(2)以及信号处理单元(3)，其特征是该测量装置的车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨損测量单元(2)包括两套或两套以上的非接触式位移传感器(3)。

2.根据权利要求1所述的车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损非接触式动态测量装置其特征是，所述非接触式位移传感器(3)与支座(5)固定在一起通过支座(5)固定在钢轨(7)上。

一种车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损非接触式动态测量装置,该测量装置由两个磁传感器1构成的列车车轮探测器、车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元2以及信号处理单元3组成其特征是:所述的车轮踏面踏面擦伤后的运动及磨损测量单元2包括两套或两套以上的非接触式位移传感器;所述的非接触式位移传感器与支座5固定在一起,并通过支座5固定在钢轨7上。该测量装置的结构简单、安装及维护方便、机械故障率低、测量结果不受列车速度的限制,扩大了测量装置的適应范围

冯其波 申请人:北方交通大学