关于客车拉簧式翻板转轴折断的原因分析及对策

张亦煌

摘 要：翻板是普客车内的重要服务设备，是铁路机车车辆工程中的一个重要设计部分，翻板作用良好与否，直接影响到列车运行安全性和上部服务设施品质。拉簧式翻板在实际运用中也多次暴露出严重质量问题，笔者针对2019—2020年间广州车辆段深圳运用车间配属客车拉簧式翻板故障进行统计，发现转轴断裂故障问题突出，现场反馈检修困难，容易导致旅客坠落和影响到行车安全，给现场检修带来很大困扰。笔者通过深入分析查找故障原因，从运用检修管理、源头质量及作业卡控上提出了具体的防范措施，有助于减少实际使用中出现翻板转轴故障的几率，降低配件脱落导致途中列车被拦停的风险。

关键词：铁路机车车辆工程;翻板转轴;断裂;防范;减少

中图分类号：U271 文献标识码：A

0 引言

随着我国铁路客车不断改革发展，目前在运营的旅客列车正逐渐往统型化方向发展，25G型DC600V统型客车以其稳定性、舒适性等特点，已逐渐承担起我国铁路旅客列车的重要运输任务。为了满足旅客在高站台上下车，铁路客车在车门处设置了翻转踏板，其安全性能至关重要。拉簧式翻转踏板装置以其制造工艺简单、检修较为方便等优势成为25G型客车主要使用的翻板装置之一。几年来，笔者对拉簧式翻板装置进行了跟踪调查，发现在实际使用中存在不少问题，其中翻板转轴折断故障危害较大，容易出现人身伤害事故甚至危及行车安全，影响正常的铁路运输秩序。

1 客车拉簧式翻板转轴折断故障

2019年9—12月間，运行于贵阳—深圳—苏州区间的旅客列车连续发生多起拉簧式翻板转轴折断的典型故障。2019年9月6日广州车辆段某车间检修K830次2组YW25G673769时发现1位翻板转轴断裂导致拉簧装置脱开故障，9月24日又发现YZ25G350227的4位翻板转轴断，12月17日检修人员又发现K34次3组YW25G674029的1位翻板转轴断导致拉伸弹簧装置脱开故障（见表1）。

2 拉簧式翻板转轴折断原因分析

客车翻板转轴部分在日常使用中，主要受到翻板装置本身和旅客重力等产生的共同作用力。弹簧弹力过大、转轴材质强度不足、旅客携带物品过重等因素都可能引起转轴变形或产生裂纹甚至断裂。根据笔者多次现场调查分析，认为转轴材质不良是故障发生的主要原因。

笔者通过对YW25G674029、YW25G673769故障翻板装置进行全面检查分析，找出了故障发生的4个主要因素，具体如下：

（1）转轴与轴套配合面缺油干磨。

（2）转轴长期受到交变力矩的影响，从内部逐渐产生疲劳裂纹导致最后产生脆性断裂。

（3）转轴断面基本面均为螺旋型断面，材质不良。

（4）转轴折断处均发生在车下靠后支座处。即在转轴与拉簧U型卡配合的轴肩部位，且起裂点均靠车端，具体位于车下脚蹬围板与大线盒之间约130 mm宽狭窄空间内且靠里侧，日常易被油垢、淤泥等覆盖阻挡，日常检车员很难直接观察到隐患。

根据厂家提供的设计图纸，该转轴材质为圆钢45号调制钢。由于列车运行中，翻板大部分时间处于打下关闭状态，转轴受到与拉伸弹簧连接的U型钩的扭转力、转轴座销套摩擦和支撑力、旅客上下重力以及车体震动等长期交变内应力作用，再加上转轴外露长期受到外界水汽、油垢腐蚀等因素影响，导致在U型钩配合孔处的转轴从内部产生疲劳裂纹并逐渐发展，材质强度逐渐下降，最后产生脆性折断（见图1），是问题发生的直接原因。

根据现场调查，翻板转轴与U型钩连接处折断处新痕面积约占2/5，截面与轴线角度约45°、螺旋型。而U型钩配合孔处的转轴部分从孔内已开始断裂，最深处约4 mm（见图2）。另外断口小部分为垂直于轴线的横断面。

根据材料力学金属材料扭转试验显示，45号钢受到扭转力断裂时其断口截面应为与轴线近垂直的平齐断面，而铸铁材质断口呈现沿着中心线45°呈螺旋状。因此判断故障转轴材质为非45号钢或45号钢铸造材质不良。

综合上述调查分析认为，断裂处转轴材质不良强度不足，是造成转轴断裂的根本原因。

3 客车段修规定

根据《铁路客车段修规程（试行）》（铁总运〔2014〕349号）有关规定，段修时对于翻板转轴检修要求为“转轴注润滑脂，磨耗大于1 mm时更换”，未明确探伤要求。实际使用中转轴由于受到较复杂的交错应力及表面长期受到雨水污水等综合因素的影响，容易产生变形或从内部产生疲劳裂纹并逐渐扩展，导致材质强度逐渐下降，最终产生脆性断裂。

4 拉簧式翻板转轴折断故障处理及对策

4.1 故障的处理

运用检修中发现转轴或U型钩存在腐蚀变形、裂纹等异常情况的，一律按作业指导书工艺要求更新处理，同时对翻板装置磨耗部位全数油润处理，并重点做好运行跟踪工作。

4.2 厂段修预防措施及建议

（1）从严管控配件质量。主机厂严格审核翻板转轴生产厂家资质，加强转轴入厂验收工作，采取抽样测试强度等方式，从源头材料方面入手，确保配件材质、强度符合规定。

（2）加强作业卡控。建议主机厂结合厂段修施修，全数分解检查翻板装置。由于段修规程规定“转轴注润滑脂，磨耗大于1 mm时更换”，实际为状态修。根据实际使用以及45号钢国内制造工艺水平参差不齐的情况，部分转轴无法维持一个段修周期，建议A2修或者A3修程时即更新转轴装置或全数落地进行探伤。另外，转轴组装、装车时严格按照作业指导书工艺要求，减少装配误差。从厂段修源头严格落实安装工艺方面入手，提高转轴的可靠度，确保客车运用安全。

（3）建议可结合厂段修施修时将该型翻板改造成液压撑杆式翻板。从运用检修和故障统计来看，拉簧式翻板装置车下转轴、U型钩等配件运用检查难度非常大，容易漏检，而液压撑杆式翻板故障率明显较低，具有配件少，且液压杆具备缓冲特性，转轴在使用中受冲击力较小，检修维护方便，因此建议可结合A4修以上修程将拉簧式翻板改造成液压撑杆式翻板。

4.3 运用检修措施及建议

（1）掌握故障特点，重视动态、静态的检查。日常运用车间检车员作业时，发现：一是翻板开启弹起角度大于90°能自动锁定的，应及时调整拉簧弹力以减少对转轴的作用力;二是翻板开启弹力不足或翻板面错位的，应重点检查转轴特别是车下与转轴相连装置，必要时拆解检查，发现有腐蚀变形、异常磨耗、裂纹等异常现象时一律更新处理。

（2）定期进行翻板专项维修检查。开展定期翻板装置专项检查，做好车上车下翻板装置检查，并对转轴销套等磨耗部位油润处理;A1修施修时加强对转轴、U型钩与转轴配合处等配件的检查，发现问题及时处理。

（3）做好旅客列车181故障交接制度。对乘务员反映的翻板弹力不足、弹力过大、翻板面错位等故障，应引起高度重视，必须及时进行全面检查处理，确保列车运行安全。

5 总结

分析了拉簧式翻板转轴故障发生的原因，从源头质量、运用检修管理及作业卡控上提出了具体的防范故障排查措施，进一步提高检修效率，降低实际使用中出现翻板转轴故障的几率。

幾项总结：

（1）拉簧式翻板装置受制于结构因素，转轴在承受拉簧扭转拉伸力矩的同时，又受到销套摩擦力和支撑力、旅客上下重力、开启翻板时撞击锁座受到的反作用力等交变力矩作用，容易从内部发生疲劳裂纹导致材质强度逐渐降低并最终发生折断故障。

（2）由于翻板转轴加工、组装存在误差，使用过程中产生移位增大转动同轴度误差，进一步增大了转轴受力的复杂度。

（3）结合厂段修施修，更换成优化过的液压撑杆式翻板装置，这种装置经实践证明故障率明显较低。

（4）安装新翻板转轴时，注意在转轴座销套内加注油脂，另外建议对转轴与U型钩连接处点焊加固处理，降低折断的几率。

（5）加强日常维护保养。及时对磨耗部进行油润，调整拉簧拉伸力，清除油污等，减少因保养不到位造成的转轴问题。

参考文献：

[1]中国铁路总公司.铁路技术管理规程（普速铁路部分）：TG/01-2014[S].北京：中国铁道出版社，2014.

[2]中国铁路总公司.铁路客车运用维修规程：TG/CL 109-2015[S].北京：中国铁道出版社，2015.

[3]中国铁路总公司.铁路客车段修规程（试行）（铁总运〔2014〕349号）[M].北京：中国铁道出版社，2015.