何曉玲　徐（xú）放　黃（huáng）濤

【重慶軌道交通（集（jí）團）有限公司】

關鍵詞：接（jiē）地軸端；炭刷（shuā）；溫升；異常磨（mó）耗；接地回流

轉向（xiàng）架輪（lún）對軸箱裝置不僅起到固定軸端的作用，而且還通過一係減振彈簧連（lián）接著轉向架（jià）和輪對，是轉向架上非常重要的部件之一。軸箱通過軸承（chéng）內圈與車軸進行連（lián）接，軸承外圈固定在軸箱體內，軸承內圈通（tōng）過過盈配合固定在車軸上，滾柱跟隨車軸的轉動而轉動。軸承滾柱通過潤滑脂保持良好的運行（háng）狀態，一旦潤滑（huá）脂因外（wài）部因（yīn）素被汙染，潤滑性能下降，將會導致熱軸故障，嚴重影響行車安全。

1　轉向架軸端組成、作用和接地軸端故障情（qíng）況

重慶地（dì）鐵6號線列車采用B型車結構，轉（zhuǎn）向架（jià）軸端組成包括4種結構，分別為防滑軸端、接地軸端（duān）、普通軸端和ATP測速軸端。其中，接地軸端對當前（qián）單節車（chē）起到接地回（huí）流的作用。

接地（dì）軸端的結（jié）構主要包括軸端（duān）蓋、接地盤、炭刷、摩擦盤、軸端壓板等，接地軸端內部含有3塊（kuài）炭刷，通過炭刷與摩擦盤的接觸將（jiāng）電流引入輪對，將接地電流引入（rù）軌道。

2018年10月（yuè）重慶地鐵6號線在日常檢修過程中發現06003編組列車6車3位軸箱溫度異常升（shēng）高，用紅外線測溫槍測量軸（zhóu）箱上表麵溫度達到1159, 其他軸箱均為129-149。經對故障軸端分解檢（jiǎn）查，故障情況如下。

(1) 檢查發現端蓋內部有大量炭粉，且已有部分結塊,正常應為幹（gàn）燥粉末狀。軸承外側一圈粘結了大量泥狀炭粉且已幹結。如（rú）圖1所示。

(2) 炭刷接線全部破（pò）損斷裂，炭刷（shuā）異常過度磨（mó）耗，已變形為不正常狀態，且（qiě）個別已經碎裂（liè）。接地摩擦盤狀態正常。

(3) 拆解檢查發（fā）現軸箱內側和（hé）軸承外圈已完全結合到一起，已無法使用常規手段退出軸承外圈，軸承內圈表麵（miàn）已呈黑色，滾子和保持架之間的潤滑脂已全部被燒黑變成硬塊(如圖2)。

針對06003編組6車3位故障，更換了輪對、軸箱、接地裝置。

2018年12月06003編組列車（chē）6車6位軸箱溫度異常升高，達到659，分解檢查故障情況同06003編組（zǔ）6車3位。

2019年（nián）1月到6月對該項目所有列（liè）車進行了（le）整體排查，檢查發現2起軸箱溫度異常升高故障，分別為06001編組1車3位06020編組6車3位，故障位置同樣均為拖車接地（dì）軸端，故障仍為同一現象。

2019年6月15日檢查06003編組6車（chē）3位經處理後故（gù）障是否（fǒu）已得到有效解決，再次打開端蓋檢查，發現炭刷仍存在異常磨耗（hào），且軸承側（cè）已經附著了（le）大量（liàng）炭粉(如圖3所示)。距離故障處理間隔時間僅（jǐn）為6個月（yuè），運行公裏數63509km。

2　軸箱溫度升高原因分析

對接地軸箱分解（jiě）檢查，軸箱軸（zhóu）承內部的潤滑脂已嚴重變性，潤滑脂內可見大量金屬異物。將失效的潤滑脂分不同（tóng）點位進（jìn）行取樣，分別取軸承中央側，A列內圈（quān），A列密封蓋6列內圈6列密封蓋處，如圖對以上5個部位分別進行成分檢測，經檢查發現（xiàn），該5個位（wèi）置潤滑脂內均（jun1）可見大量金屬異物，金屬異物多為純銅、碳素鋼等，其中，潤滑脂銅粉含量嚴重超標，鐵粉含量未見（jiàn）異常(檢查成（chéng）分參見表1)。

根據上（shàng）述檢測結果，軸承潤滑脂失效的原因為“潤滑脂內銅粉含量超標”；因潤滑脂內（nèi）含有（yǒu）大（dà）量（liàng）銅粉引起軸承潤滑脂溫度升高，溫度的升高及銅粉的不斷增加加速潤滑（huá）脂失效，造成熱軸。

接地軸箱部（bù）位（wèi）含有（yǒu）銅元素的部件有“接地炭（tàn）刷”及 “接地摩擦盤”，經檢查，接地摩擦盤並未磨耗過限，但接地炭（tàn）刷存（cún）在（zài）嚴重的異常磨耗現象。

(1)炭粉進入軸（zhóu）承內部原因分析（xī）

接地軸端內炭粉的正常堆積狀態如圖5紅色部分所（suǒ）示，摩擦盤（pán）安（ān）裝在軸端（duān）壓（yā）板上，接地裝置體安裝在前蓋側，前（qián）蓋（gài）與壓板間有迷宮密封，炭粉堆積量在前蓋側，正常情況下可以（yǐ）防止炭粉進入軸承（chéng），但是，若炭粉在前蓋側堆積（jī）量過多則可以通過“迷宮結構”到達軸承。

(2)接地（dì）炭刷磨耗（hào）

故障位置接地炭（tàn）刷均存在嚴重的異常磨耗，且（qiě）存在偏磨現（xiàn）象,故障（zhàng）接地炭刷的尺寸為43.8mm，比新品炭刷短9.2mm；根據接地（dì）炭刷設計文件及其餘（yú）車輛的實際（jì）使用情況，接地炭刷12-13萬km磨耗量約為2-3mm,但故障車（chē）輛在更換新品炭刷後僅運營42336km。

同時，接地炭刷異常磨耗（hào）的現象僅出現在拖車，溫升異常的接地軸端也僅發生在拖車。

綜上所述（shù），拖車因（yīn）接地炭（tàn）刷異常磨耗產生大量炭粉堆集在軸箱前蓋側，堆（duī）集的大量（liàng）炭粉通過軸箱“迷宮結構”到達軸承，從而汙染軸承（chéng）油脂使軸箱溫度升高，溫度的升高及不斷滲入炭粉再次加速軸承油脂的失效。

3　接地炭刷異常磨耗分析

炭刷磨耗主要分為機（jī）械磨耗和電磨耗。

機械磨耗和炭刷安裝工藝、刷架尺寸、炭刷材質、摩擦盤材質、機械振動等相關，針對各項分析如下：

(1)軸溫異（yì）常（cháng）位（wèi）置的安裝工（gōng）藝、刷架尺寸進行了仔細分析（xī），尺寸和安裝均?合標準要求。

(2)炭刷材（cái）質、摩擦盤材質經分析均符合標準要求，且同一批次大量的接地炭刷及摩擦盤安裝於同一列（liè）車，僅拖車出現接地炭刷異（yì）常磨耗。

(3)拖車車（chē）輛存在振動可能性（xìng）電磨耗和整車接（jiē）地回流方式、電流大小等有關。針對電流大小（xiǎo）的問題，對拖車接（jiē）地回流進行理論計算與實際測量，結果如下：

拖車理論工作接地電流:210kVA/1.5kV=140A,拖車有2個接地軸端，平（píng）均分配到一個拖車接地軸端的電流為70A。

空載（zǎi）狀態下（xià），拖車實測電流數據如表（biǎo）2。

根據實測電流，可（kě）得出如下（xià）結論（lùn）：

(1)拖車的實測電流比理論計算電流（liú）大(6車實測總電流（liú）170A,較計算總電流值多出30A；1車實測總電流250A,較（jiào）計算總電流值多出110A)。

(2)拖車電流回流存在不均的現象。根據上述結論，對重慶（qìng）地鐵6號線接地回流（liú）電路進行分析。

4　車輛接地回（huí）路分析

地鐵車輛接地回路按（àn）照布置分為功能回流接地和安全接地（dì）#功能回流接地是高壓電源（yuán）負端的回流，通過接地回流裝置與列車（chē）軌道（dào）相連，高壓電源（yuán）的負端首先通過導（dǎo）線與車體絕緣的匯流排相連，然後通過導線與轉向架上接地回流裝置相連，經軌（guǐ）道臨末回到變電站高壓負端#接（jiē）地係統特性要求，回（huí）流的功能接地與保護接地應分（fèn）開，高壓電路與低壓電路接地應分開，即（jí）在（zài）工作接地與保護接地中（zhōng）間設置一個接地電阻，可以避免雜散電（diàn）流通過動車流向其他車。

重慶地鐵6號線車輛接地回（huí）流電路如圖（tú）6所示（shì），拖車(TC)和動車(MP、M)設備功能接地回路分別經過本車接地匯流排，再接入接地軸端，而車體安（ān）全接地同樣匯集在本車接地匯流排，且本車功能接地和安全接地之間未設置接地電阻（zǔ）#拖（tuō）車每個轉向架隻有1個（gè）接（jiē）地軸端，正常情況下，拖車的2個接地軸端回流（liú）裝置隻給輔助電源裝置回流#而動車每個轉向架有2個接地軸端，即動車的4個接地軸端（duān）回流（liú）裝置隻給（gěi）當（dāng）前動車（chē）的牽引係統回流#車體之間通（tōng）過2根95mm²跨接電纜連通，所以拖（tuō）車（chē）增加的電（diàn）流來自動車。

若拖車一（yī）個軸端的3個炭刷接（jiē）線全部斷裂，則另一個接地軸端內部的3個炭刷將會（huì）承受所有的電（diàn）流（liú）。尤其在AW3載（zǎi）荷下，電流更大，大電流又會反作用於炭刷，拖車炭刷長期承受大電流，又會（huì）加速（sù）炭刷的磨耗，形成惡性循環。

5　接地回流電路整改的探（tàn）索

重慶地（dì）鐵（tiě）6號（hào）線其他項目列車均為動車回流方式，且接地軸端（duān）炭刷及軸箱結構各部件均屬相同產品，一直以來運營良（liáng）好，從未發生類似問（wèn）題#具（jù）體方法為將拖車接（jiē）地電流引入相鄰動車進行回流，拖車不設置（zhì）接地軸端（duān），現對該故障批次列車（chē）拖車接（jiē）地回流方式進（jìn）行探索性試改,來驗證其是否會減少電磨耗，且該方案（àn）也可消除因拖車（chē）振動較（jiào）大導致（zhì）炭刷機械磨耗較嚴（yán）重（chóng）的可能性。從而根本解決炭刷異常（cháng）磨耗，解決熱軸（zhóu）問題。

具體整改方案如（rú）下：

(1)取消原拖車接地匯流排到拖車軸端接地線，將拖車的工作接地引至相鄰的動車匯流排接地回流。

(2)將車體（tǐ）的安全回流（liú）電路與工作接地電路完全隔開。

6　整改驗證

選取06020編組進行首列車試改（gǎi），對MP車（chē）整改後的接地電流進（jìn）行運行（háng）測試,電流數據符合車輛設計要求#經過近1個月的運行驗證，拖車接地炭刷在隻有機械磨耗的情況（kuàng）下，未出現異常磨耗情（qíng）況，MP車（chē）接地炭刷未出現異常磨耗。

7　結束語

軸箱軸承及軸（zhóu）端裝置等各部件的正（zhèng）常工作對保障整個列車安全運行有著非常重要的意義，而列車電路合理且正確的設計對（duì）全車各部件的（de）正常工作又有著長期且深遠的（de）影響#所以對於軸箱（xiāng）高溫故障這類運營問題，不能單純從機（jī）械角度進行分（fèn）析處理，而（ér）要綜合考慮，多方分析驗證。本文詳細論述了接地軸端高溫故障的分（fèn）析過程、分析方法,從機械、電氣角度分別進行（háng）分（fèn）析（xī），並模擬正常（cháng）運行（háng）模式進行接地電流檢測，發現接地（dì）電流異常，再結合車輛電路（lù）設計圖紙，對比其他項目列車的（de）正常運（yùn）營情況，進行探索性試整（zhěng）改，並對整改結果進行驗證跟蹤，整改效果良好，從根本上解決了接地（dì）軸端的高溫故障（zhàng）。

來（lái）源：《鐵（tiě）道機車車輛》

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