HXD1C型电力机车轮对踏面剥离的危害及预防

□党保雄

福州机务段段永安片区长期使用SS3、SS4等电力机车，首次使用HXD1C型大功率交流电力机车，牵引吨位在1，700吨以下，牵引线路主要在永安至来舟方向，线路最大坡度为7‰，该线路主要特点是弯道较多且弯道较小。前期使用过程中，发生轮对踏面早期异常剥离旋轮共计12台次。

表1 电力机车轮对踏面早期异常剥离旋轮的概况

一、概况

(一)轮对剥离周期和位置。HXD1C型机车在永安片区运用看，发生轮对剥离的时间在机车投入运用6个月以内就产生，且主要在D3位和D4位，主要在夏季产生。

(二)机车车型对比。永安片区前期主要采用SS3、SS4型电力机车，与HXD1C型电力机车相比，在轮轨硬度匹配方面，HXD1C型电力机车采用的是德国进口整体碾钢轮，在机车制动方面，SS型电力机车采用闸瓦制动方式，HXD1C型机车采用盘式制动，闸瓦制动方式相对于盘式制动而言，闸瓦对踏面的刮削作用能够清除踏面上发生相变的金属，对轮对有一定的修复作用。

二、原因分析

(一)轮对剥离的危害。轮对剥离对机车运用存在很多危害，甚至可能引起行车安全。一是轮对剥离会加大机车对钢轨的冲击，速度越高，冲击越大，造成钢轨的损伤;二是机车施加制动时，可能造成机车的滑行，破坏制动粘着力，产生制动不稳定的情况;三是轮对剥离产生的机车振动，可能造成走行部质量问题，成为行车安全隐患。

(二)机车轮对剥离的情况。如图1所示。

图1

(三)机车轮对剥离原因。HXD1C机车轮对踏面剥离与SS3、SS4型电力机车类似，分为摩擦热剥离和应力疲劳剥离。摩擦热剥离是一种轮对踏面的掉块现象，是热裂纹经受机械应力反复作用的结果，而应力疲劳剥离是由内裂纹引起的，具体为剪切应力所导致。机车在牵引运行过程中，踏面除了承受着钢轨的支撑力以外，同时还承受着纵向、横向的蠕动滑力。在这些力的反复作用下，踏面表层的金属组织就会产生形变和质变，从而形成显微裂纹，长此以往，裂纹扩大，在制动时受到闸瓦力作用就会发生掉块现象。

1.制动方式。HXD1C型电力机车采用克诺尔CCBII制动机，电制动采用再生制动方式，使用空电联锁技术，基础制动为盘式制动方式，不直接作用于轮对踏面，制动效果明显优于闸瓦制动，虽然能够减小踏面的热效应和磨损，但盘式制动不能清除踏面，会恶化轮对踏面的粘着，当粘着平衡遭到破坏时，轮对会产生滑行的情况，导致车轮擦伤，最后形成剥离。

2.牵引方式。HXD1C型机车属于重载机车，机车达到最大牵引状态时，轮对受力达到最大时，极易产生滑行，特别是在坡道启动时，机车只能通过撒砂来增加粘着力，撒砂操作不当时，机车空转、滑行、制动、高速就会使轮对踏面磨损加剧，从而产生踏面剥离。

3.线路状况。HXD1C型重载货运机车在大坡道、小曲线半径山区铁路运行时，原适应于SS3、SS4型电力机车的轨道不一定能够适应，也会加剧轮对的磨损，从而产生踏面剥离。

4.砂子的规格。HXD1C型机车是根据德国西门子的技术引进而来，对砂子的要求为20～40目的石英砂，但在运用时很多时候添加的砂子规格不能达到要求，从而加剧踏面的磨损，产生剥离。

三、改进电力机车轮对踏面剥离危害的措施

针对HXD1C型机车的踏面剥离，提出如下改进措施，以改善踏面剥离的情况。第一，从机车制动操作上，提高乘务员对撒砂的操作水平，在遇弯道、隧道或天气不好时，机车需要减速前，提前适当撒砂，降低制动力。第二，当制动力大于粘着力时，轮对极易产生滑行，加剧踏面磨损，所以在长大坡道时，尽量避免采用紧急制动。第三，网络控制系统要尽量优化制动系统功能，防止产生空转。第四，机务段在采购石英砂时，一定要保证石英砂的品质，保证按设计要求进行采购和使用。第五，机务段在机车使用过程中，要严格进行轮对踏面检查，发现擦伤时要严密监控，一旦发生踏面剥离要及时璇轮处理，并且对操作乘务员进行统计分析，预防因乘务员操作问题引发的剥离现象。

通过以上措施，轮对踏面剥离的现象正在逐步好转，但轮轨粘着、擦伤的情况始终是个大难题，随着机车网络化、智能化的发展，希望能得到更好的解决。