浅谈城市轨道车辆用轮缘润滑装置

浅谈城市轨道车辆用轮缘润滑装置

王欣宇 刘永攀

中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022

摘要：本文主要介绍城市轨道车辆用轮缘润滑装置，提出了将轮缘润滑装置安装在轨道车辆上的必要性，并基于此介绍了轮缘润滑装置的类型、工作原理，最终详细阐述了城市轨道车辆安装轮缘润滑装置的优势。

关键字：轮缘润滑装置；轮轨磨耗；轨道车辆

1轮缘润滑装置应用必要性

轮对作为地铁车辆走行部中重要部件之一，承受着较大的静载荷和动载荷。而随着轮轨技术的迅速发展，加上轮轨硬度的合理匹配，整体辗钢车轮已在地铁车辆中普遍使用。由于车辆通过曲线是靠轮缘进行导向的，加之在地铁线路的设计过程中存在不少小半径曲线，因此轮轨间磨耗异常严重。对于城轨车辆而言，轮轨间接触状态是确保其稳定运行的主要保障，二者间的配合会直接影响车辆运行的平稳性。线路上小曲线线路越多，车轮轮缘与钢轨接触就越多，轮缘磨损就越严重。而且，在车辆段检修过程中常碰到因轮缘到限造成整体辗钢车轮来不及供应的问题。

由于轨道和车轮是一对摩擦副，不仅要考虑减少轮缘的磨损，还要考虑钢轨的磨耗。如果钢轨磨损到限而更换，在经济上也是一次很大的投入^[2]。为了解决轮缘和钢轨的磨耗问题，确保车轮的使用寿命，在城市轨道车辆加装轮缘润滑装置，减少轮轨间的磨耗是十分必要的。目前，绝大多数城市的轨道车辆均安装有轮缘润滑装置。

2轮缘润滑装置的类型及工作原理

轨道车辆轮缘润滑装置通常分为干式轮缘润滑和湿式轮缘润滑两种类型。而湿式轮缘润滑装置又可分单线、双线两种形式。

干式轮缘润滑采用点对点的固体润滑方式实时润滑，通常由固定支座、润滑器、恒力弹簧以及固体润滑块组成。该装置固定在转向架构架端部，无需电气控制。固体润滑块安装于润滑器内，用恒力弹簧压紧，恒力弹簧会均匀地向润滑块施加压力，使润滑块固定并紧贴轮缘部位。在车轮运动过程中，润滑块与车轮间摩擦温度上升，融化固体材料，会在轮缘上形成一层薄膜。当轮缘与钢轨接触时，这层薄膜会转移到钢轨上，从而润滑下一个车轮的轮缘，周而复始。一般情况下，根据线路及车轮情况，固体润滑块只需要安装在25%-50%的车轮上即可。

而单线湿式轮缘润滑装置由控制系统、电磁阀、气动泵、油气混合块、分配器和喷嘴组成。当系统工作时，电磁阀得电接通压缩气体。气动泵通过车辆的压缩空气将润滑剂压入油气混合块，润滑剂和压缩空气在油气混合块中混合，借助压缩空气的压力，经分配器分配供送至两侧喷嘴，直接喷射到轮缘根部上。

双线轮缘润滑装置由控制器、电控阀、油脂罐、喷嘴组成，经电控阀的压缩空气分两路输出，一路经油脂罐、喷头进脂口将定量油脂压入喷头；另一路压缩空气进入喷头进气口，将喷头内的油脂雾化从喷嘴喷出。该润滑装置在铁路机车上使用比较广泛，系统利用风源将油脂罐内的专用润滑脂经喷头间断地喷射到轮缘根部，以达到减少车辆轮缘与钢轨之间有害磨损。其中电控器是实现该系统自动控制的关键部件，可在电控器上设定两次喷油之间走行的距离。

随着社会智能化快速发展，目前已有设计团队开发出一款智能控制轮轨润滑装置，来实现自动定时喷脂控制。其中设计人员利用车载地面数据提供的线路断面信息开发了相应软件，能够与弯道传感器配套使用，实现多种润滑形式，具备弯道智能化加量润滑功能。它可以正确识别线路断面，对直线和曲线采用不同的喷脂控制模式。通过上述措施，可以使车辆通过曲线时保持更加合理的润滑状态，进一步减少轮缘磨耗，也可减少曲线路段钢轨磨耗。

3采用轮缘润滑装置的优势

(1)轮缘磨损大大降低，极大延长了车轮与轨道的使用寿命。德国联邦铁路局技术中心经过调研发现，在实际应用中，在一条多弯道的线路上，以往车轮在下一次修磨周期到来之前能够行驶的距离仅有1万到2万公里，而在安装使用了轮缘润滑设备后，同样的线路条件下，这个距离可以增加到10万到20万公里。目前，在使用了性能优良的轮缘润滑设备后，在下一次修磨周期到来之前，车辆行驶的距离已经达到40万公里甚至更多。

(2)在弯道和道岔上显著降低了噪声。车辆行驶时的噪声以往能达到100dB，在弯道和隧道中行驶时甚至更高。而地铁在城市或居民区中穿行，噪声直接影响乘客的舒适度，并打扰沿线居民。采用性能优良的轮缘润滑装置，在减轻车轮及轨道之间磨损的同时还降低了噪声。在匈牙利布达佩斯的测量结果表明，采用性能优良的轮缘润滑装置后，噪声值降低了30dB，减弱了原来车辆运行时吱吱刺耳的噪声，也避免了转弯时在车轮和轨道之间蹭出火花。

(3)减少车辆的运行阻力，降低了列车的脱轨概率。轮缘、钢轨角摩擦力过大容易导致列车车轮出现攀爬出轨。采用轮缘润滑后钢轨角粗糙度降低，摩擦阻力减少。

(4)润滑剂安全环保。现在轮缘润滑装置使用的润滑剂一般是生物可降解的合成油，是流动性的脂类。另外在合成油中添加高比例固体颗粒成分，如石墨、二硫化钼、铝粉等，可显著改善轮缘的抗磨损性能，不会增加环境污染。

结束语

总而言之，将轮缘润滑装置安装在轨道车辆上能够大大减少轮缘磨损，极大延长了车轮和轨道的使用寿命，并且具有显著降噪效果，有效控制噪声的传播途径，减少车辆运行过程中对于周边环境和居民生活带来的噪声污染问题，同时有效地减少列车运行阻力，降低轨道交通运营成本。

参考文献：

[1]Rudolf Otte,杨和中.采用轮缘润滑装置降低轨道磨损[J].城市轨道交通研究, 2006(5):58-59,62.

[2]张念.我国铁路轮轨润滑技术的发展[J].中国铁路,2009(9):38-43.