干式和湿式轮缘润滑装置对比分析

王清永 张玉琢

摘 要：本文介绍了两种典型的轮缘润滑装置，并重点对两种轮缘润滑装置的各种性能指标和优缺点进行了对比分析，以便用户和设计人员权衡利弊，选择出适合于具体环境和具体项目的轮缘润滑装置。

关键词：轨道车辆；干式；湿式；轮缘润滑；轮缘磨耗

中图分类号：U260 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）17-0000-00

1概述

列车在轨道上运行，必然会产生轮轨磨耗。如何减缓轮轨磨耗，延长轮对及钢轨使用寿命，是当前国内城市轨道车辆研究的焦点[1-3]。为了减少钢轨和车轮轮缘磨耗的目的，国内城市轨道车辆普遍采用干式和湿式两种轮缘润滑装置，两种设备的采用降低了列车运行的阻力，降低了因列车轮对与钢轨摩擦产生的强烈噪音[4]，既保护了环境，节约了能源，并且提高了列车运行控制效率与运营维护费用。

2两种润滑装置的介绍

车辆运行时，采用轮缘润滑（即在轮轨上加润滑剂），能够有效减少轮缘磨耗、降低轮轨噪音，尤其是在车辆通过道岔、弯道和隧道时。当前，轮缘润滑主要采用干式（固体）润滑和湿式（液体）润滑两种轮缘润滑装置。

2.1干式轮缘润滑装置

干式轮缘润滑系统一般由润滑装置及固体润滑块组成。干式轮缘润滑装置固定在转向架上，润滑块安装于润滑装置内，用恒力弹簧压紧，均匀的向润滑块施加压力，使润滑块紧贴轮缘，安装方式如图1所示。在车轮运动过程中，润滑块先润滑接触车轮的轮缘形成一层薄膜，当轮缘与钢轨接触时，这层薄膜转移到钢轨，钢轨再润滑下一个车轮的轮缘。由于润滑剂是连续涂在轮缘上，所以在轮缘内侧形成一层均匀的、连续的金属膜；轮缘在钢轨侧面滑动时，合成树脂、聚合油便载着固体润滑材料转移到钢轨内侧面上，形成一层干式润滑膜。从润滑原理分析，干式润滑近似液体摩擦。当薄膜减少时润滑块再润滑接触车轮的轮缘，周而复始。

固体润滑块由成型树脂、润滑剂、偶联机团、亲金属机团、活性剂及其他填料组成。无石墨及金属成分不会对轨道接地及杂散迷流系统造成破坏。

一般情况下固体润滑块不需要安装全部车轮，根据线路及车轮情况一般只需要25%--50%的车轮安装即可，配置方式如图2所示。

2.2 湿式轮缘润滑装置

湿式（液体式）轮缘润滑装置一般由控制系统、压力系统、管路、油缸、喷嘴等组成，具体形式如图3所示，其系统部件多、结构复杂。一般情况下采用距离、时间及弯道（倾角）混合控制原理进行喷洒，润滑油的作用距离一般为120至200米左右。系统使用的润滑油为增加附着力及润滑效果，会在润滑油脂中添加一定量的固体颗粒，如石墨、铝粉等润滑剂。润滑剂的耐压性能好，因为车轮和轨道之间的表面压力极高，且润滑剂有很强的粘性，其粘附力大于车轮转动的离心力，润滑剂中含有较高比例的固体极压添加剂，如精细的石墨等，能使车轮的消耗及磨损大幅降低。

润滑剂喷射持续的时间设定为6-10秒，一个喷射周期结束后，系统暂停工作直到车辆运行的距离达到设定值时再开始另一个喷射周期，如此循环往复。润滑剂的喷射间隔取决于设定时间，还可以采用弯道传感器来检测弯道的位置并在车辆驶入弯道时适当加大喷射剂量。

湿式轮缘润滑装置的使用大幅减少了车轮轮缘的磨损，减少了由于轮缘磨损而对车轮进行修磨的次数及维修费用；降低了噪音，尤其是在弯道和隧道中；维护量小，轮缘润滑装置尽可能少地设置运动部件，因此几乎不需要维修，只需定期加油即可；耗油量很小，车辆平均行驶5000公里的耗油量只有1L；湿式轮缘润滑装置初装费用高，但由于湿式轮缘润滑装置润滑剂的喷射间隔是取决于时间或取决于行驶距离，这样减少了润滑剂的消耗，节省了运营成本，也降低了维护成本[8]。

湿式轮缘润滑装置基本安装在50%的车辆编组上，且只在每列车前后两端Tc的导向轮对上各安装一套，配置方式如图4所示。

3干式与湿式轮缘润滑装置对比分析

3.1 润滑效果对比

从润滑效果上来分析，综合分析了国内地铁运营情况，湿式润滑效果更好，表1为国内地铁运营情况汇总分析，明显看出，采用湿式轮缘润滑装置的轮缘磨耗率为0.05mm/万公里，优于干式轮缘润滑装置。

3.2 润滑原理对比

湿式轮缘润滑系统通过带润滑油箱的气动活塞泵将压缩空气与润滑剂的混合物经分流器输送到喷嘴，进而对轮缘与轨道之间的摩擦副进行润滑。其中弯道传感器将其输出的控制信号传送给控制单元，从而实现控制单元对整个润滑系统工作周期的准确控制。

干式轮缘润滑系统采用点对点的固体润滑方式，实时润滑，在车轮运动过程中，润滑块先润滑接触车轮的轮缘形成一层薄膜，当轮缘与钢轨接触时，这层薄膜转移到钢轨，钢轨再润滑下一个车轮的轮缘。由于润滑剂是连续涂在轮缘上，所以在轮缘内侧形成一层均匀的、连续的金属膜。润滑介质与轮轨的附着力强，润滑剂在固定界面内转移，不产生飞溅，对转向架及车下设备、通信设备不会造成污染。

3.3 安装组成及故障率

液体式轮缘润滑系统结构复杂、系统部件多。轮缘润滑系统基本上是免维护的，泵也是自润滑的。过滤器在润滑剂和压缩空气都很脏的情况下才需要清洗。但由于系统的动力来在于压缩空气，常会发生油气混合不均匀，分配器堵塞，无法顺利喷出润滑油。干式轮缘润滑系统结构简单，稳定可靠，故障率比较小，不会破坏踏面黏着。

3.4 采购成本和后期使用费用

从采购成本上分析，湿式轮缘润滑装置部件多，系统复杂，成本明显高于干式；从后期使用费用上考虑，湿式费用少于干式，如果列车使用寿命按照30年计算，总体费用湿式占优，具体如表2所示。

3.5 从其他方面进行优缺点分析

针对两种润滑方式，从其他角度来讲，各有优缺点，具体如表3所示。

4结语

轨道车辆采用轮缘润滑装置，不仅可有效降低轮缘的磨损程度，延长更换轮对的使用年限，更可提高列车的行驶速度与载重能力，在整体上降低车辆的维修成本，大大提升其经济效益。具体采用何种轮缘润滑装置，需要根据具体环境和具体项目进行综合分析，从根本上，对轮缘磨耗率来讲，湿式优于干式轮缘润滑装置。

参考文献

[1]吴胜权，黄振晖，曹源.有轨电车路权配置与信号系统选择[J].中国铁路，2014，（8）：97-99.

[2] 赵克楠.轮缘润滑装置在轨道车辆上的应用[J].科学技术创新，2016，（26）：127-127.

[3]曹源，唐涛，徐田华，穆建成.形式化方法在列车运行控制系统中的应用[J].交通运输工程学报，2010，10（1）：112-126.

[4] 马永靖.动车组电控湿式轮缘润滑系统设计简介[J].铁道车辆，2015，53（10）：21-22.

收稿日期：2018-06-05

基金项目：国家重点研发计划，名称：时速250公里以上货运动车组研制--走行姿态检测（2017YFB1201304）。

作者简介：王清永（1983—），男，漢族，山东菏泽人，硕士研究生，高级工程师，就职于天津市地下铁道运营有限公司，职务：车辆中心经理，研究方向：城市轨道交通车辆运用管理。