地鐵車輛輪緣潤滑裝置選型分析

謝雨衡

摘 ?要：本文對地鐵車輛中采用的的兩種典型的輪緣潤滑裝置進行了介紹，并且著重對干式、濕式兩種輪緣潤滑裝置的各方面性能指標和優缺點進行了對比分析，設計人員可根據具體環境和具體項目進行選擇。

關鍵詞：地鐵車輛;輪緣潤滑;干式;濕式

1 ?概述

軌道車輛在軌道上運行，車輪輪緣均會與軌道側面接觸摩擦，形成運行阻力，必然會產生輪軌磨耗。此問題在地鐵的多曲線線路中表現尤為明顯，因此如何減緩輪軌磨耗，延長輪對及鋼軌使用壽命，是當前國內城市軌道車輛研究的焦點。對軌道車輛車輪進行潤滑，能夠有效改善車輪和軌道間摩擦性能，降低運行阻力，減少輪軌噪聲排放和動力損耗，提高車輪和軌道壽命，從而降低車輛的運營和維護成本。國內城市軌道車輛普遍采用干式和濕式兩種輪緣潤滑裝置。

2 ?兩種潤滑裝置的介紹

車輛運行時，采用輪緣潤滑（即在輪軌上加潤滑劑），能夠有效降低輪軌磨耗、減小輪軌噪音，特別是在車輛通過道岔、彎道和隧道時，效果更加明顯。當前，輪緣潤滑主要采用干式（固體）潤滑和濕式（液體）潤滑兩種輪緣潤滑裝置。

2.1 ?干式輪緣潤滑裝置

干式輪緣潤滑系統包括潤滑裝置及固體潤滑塊。干式輪緣潤滑裝置通過支架組成固定在轉向架上，潤滑塊安裝于潤滑裝置內，用恒力彈簧壓緊，均勻地向潤滑塊施加壓力，使潤滑塊緊貼輪緣，安裝方式如圖1所示。

在車輪運動過程中，潤滑塊先潤滑接觸車輪的輪緣形成一層薄膜，當輪緣與鋼軌接觸時，這層薄膜轉移到鋼軌，鋼軌再潤滑下一個車輪的輪緣。由于潤滑劑是連續涂在輪緣上，所以在輪緣內側形成一層均勻的、連續的金屬膜;輪緣在鋼軌側面滑動時，合成樹脂、聚合油便載著固體潤滑材料轉移到鋼軌內側面上，形成一層干式潤滑膜。從潤滑原理分析，干式潤滑近似液體摩擦。當薄膜減少時潤滑塊再潤滑接觸車輪的輪緣，周而復始。固體潤滑塊不含石墨及金屬成分，不會對軌道接地系統造成破壞。

一般情況下固體潤滑塊不需要安裝全部車輪，根據線路及車輪情況一般只需要25%-50%的車輪安裝即可。

2.2 ?濕式輪緣潤滑裝置

濕式（液體式）輪緣潤滑裝置一般由控制系統、壓力系統、管路、油缸、噴嘴等組成，其系統部件多、結構復雜。兩位兩通電磁閥根據控制器的信號閉合使壓縮空氣管路接通，壓縮空氣經電磁閥到達氣動泵，氣動泵將精確定量的潤滑劑與壓縮空氣混合形成油氣混合物注入系統，在壓縮空氣的推動下，油氣混合物經管路輸送至分配器，被均勻分配的至各噴嘴并被噴射至輪緣表面，實現輪緣潤滑。輪緣潤滑劑通過車輪的不斷轉動和軌道接觸，潤滑劑被依次傳遞至下一輪對輪緣，使得車輛的所有輪緣都被潤滑。

一般情況下采用距離、時間及彎道（傾角）混合控制原理進行噴灑。

系統使用的潤滑脂是合成潤滑油并添加極壓抗磨、防銹、抗氧添加劑精制而成，具有穩定性能好、承載能力強、高低溫性能優異、附著力強等特點，能夠顯著降低輪緣和鋼軌間的摩擦，降低車輛能耗。

潤滑劑的噴射間隔取決于設定時間，還可以采用彎道傳感器檢測彎道位置并在車輛駛入彎道時適當加大噴射劑量。

濕式輪緣潤滑裝置的維護量小，由于其運動部件很少，幾乎不需要維修，只需要定期加油即可。此外，其耗油量很小，車輛平均耗油量1L /5000公里。濕式輪緣潤滑裝置初次安裝費用較高，但由于潤滑劑的噴射間隔是取決于時間、傾角或行駛距離，這樣減少了潤滑劑的消耗，節省了運營成本，也降低了維護成本。

濕式輪緣潤滑裝置基本安裝在50%的車輛編組上，且只在每列車前后兩端Tc的導向輪對上各安裝一套。

3 ?干式與濕式輪緣潤滑裝置對比分析

3.1 ?潤滑效果對比

從潤滑效果上來分析，綜合分析了國內地鐵運營情況，濕式潤滑效果更好，根據國內地鐵運營情況匯總分析，采用濕式輪緣潤滑裝置的輪緣磨耗率為0.05mm/萬公里，優于干式輪緣潤滑裝置的0.09mm/萬公里。

3.2 ?潤滑原理對比

濕式輪緣潤滑系統通過帶潤滑油箱的氣動活塞泵將壓縮空氣與潤滑劑的混合物經分流器輸送到噴嘴，進而對輪緣與軌道之間的摩擦副進行潤滑。其中彎道傳感器將其輸出的控制信號傳送給控制單元，從而實現控制單元對整個潤滑系統工作周期的準確控制。

干式輪緣潤滑系統采用點對點的固體潤滑方式，實時潤滑，在車輪運動過程中，潤滑塊先潤滑接觸車輪的輪緣形成一層薄膜，當輪緣與鋼軌接觸時，這層薄膜轉移到鋼軌，鋼軌再潤滑下一個車輪的輪緣。

3.3 ?安裝組成及故障率

液體式輪緣潤滑系統結構復雜、系統部件多。輪緣潤滑系統基本上是免維護的，泵也是自潤滑的。過濾器在潤滑劑和壓縮空氣都很臟的情況下才需要清洗。但由于系統的動力來在于壓縮空氣，常會發生油氣混合不均勻，分配器堵塞，無法順利噴出潤滑油。干式輪緣潤滑系統結構簡單，穩定可靠，故障率比較小，不會破壞踏面黏著。

3.4 ?采購成本和后期使用費用

從采購成本上分析，濕式輪緣潤滑裝置部件多，系統復雜，成本明顯高于干式;從后期使用費用上考慮，濕式費用少于干式，如果列車使用壽命按照30年計算，總體費用濕式占優，具體如表1所示。

3.5 ?從其他方面進行優缺點分析

針對兩種潤滑方式，從其他角度來講，各有優缺點，濕式在沖擊振動的抑制、自行修補、能耗控制及運營檢修等方面更占優，而干式在結構形式上更簡單。

4 ?結束語

軌道車輛采用輪緣潤滑裝置，不僅可有效降低輪緣的磨損程度，延長更換輪對的使用年限，更可提高列車的行駛速度與載重能力，在整體上降低車輛的維修成本，大大提升其經濟效益。具體采用何種輪緣潤滑裝置，需要根據具體環境和具體項目要求進行多方面綜合分析，從根本上，對輪緣磨耗率來講，濕式優于干式輪緣潤滑裝置。

參考文獻

[1] ?吳勝權，黃振暉，曹源.有軌電車路權配置與信號系統選擇[J]. 中國鐵路，2014，（8）：97-99.

[2] ?趙克楠.輪緣潤滑裝置在軌道車輛上的應用[J].科學技術創新，2016，（26）：127-127.

[3] ?曹源，唐濤，徐田華，穆建成.形式化方法在列車運行控制系統中的應用[J].交通運輸工程學報，2010，10（1）：112-126.

[4] ?馬永靖.動車組電控濕式輪緣潤滑系統設計簡介[J].鐵道車輛，2015，53（10）：21-22.