机车轮箍弛缓检测技术综述

【摘 要】介绍了轮箍弛缓的危害性和原因。阐述了机车轮箍弛缓检测的技术状况，指出了各检测方法的优缺点。总结了轮箍弛缓检测的主要研究难点和发展方向。

【关键词】机车；轮箍弛缓；检测

【Abstract】The harmfulness and reasons of tire relaxation were introduced. The current technologies used to detect tyre relaxation were detailed； the advantages and disadvantages of each method are pointed out. It is summarized for the main problems and development direction of tyre loose detection.

【Key words】Locomotive；Tyre loose；Detection

0 引言

机车车轮分整体轮和轮箍轮，轮箍轮是用热套装法将轮箍装在轮心上。由于轮箍轮的轮箍和轮辋是过盈配合，故正常运行时它们之间不会发生相对位移。如果由于各种原因使得轮箍和轮辋的过盈量消失，以致它们之间产生相对位移，这就是轮箍弛缓。一旦发生轮箍弛缓，轻则可能造成机车脱轨，重则造成列车颠覆以至人员伤亡和财产的重大损失。

1 轮箍弛缓的原因

轮箍弛缓的原因是多方面的，但归根到底有两大类。

1.1 轮箍长时间过热

1.1.1 机车意外制动或制动系统故障，此时，会出现不该制动时却发生了制动，轮箍和闸瓦长时间摩擦发热，从而发生轮箍弛缓。其特点是闸瓦的温度会升高。

1）意外制动

这是指驾驶员失误造成的制动。大多数弛缓都是由这种情况引起的。

机车上的制动装置有两套，一是机车停车和减速时用到的基础制动装置，另一是机车长时间停留在轨道上时用到的停车制动装置。其中基础制动装置的意外制动可以通过检测气缸压强发现，但停车制动装置的意外制动，却无法通过气缸压强来发现[1]。

2）制动系统的问题[2]

包括闸瓦间隙调整不当，闸瓦调节器存在缺陷和手制动机作用不良，等等。这些都会造成闸瓦自动上闸，轮箍和闸瓦长时间摩擦发热，发生弛缓。

制动系统故障的共同特点是气缸压强无异常，但是都会产生抱闸现象而产生弛缓。

1.1.2 轮对空转

1）在雨天或长大上坡道上时，车轮受到钢轨的摩擦力减小，车轮就会在钢轨上打滑（空转）而产生热量，时间过长的话也会发生轮箍弛缓。

2）在主电路短路情况下，牵引电机电枢在短路电流作用下产生的电磁转矩通过齿轮作用在轮对上，电磁转矩大小随机车速度上升而不断增大，当轮周粘着力不足以克服电磁转矩时，轮对与钢轨间产生滑动（空转）而产生大量热量[3]。轮对空转引起的弛缓的特点是闸瓦温度不会升高。

1.2 轮箍本身存在问题[2]

1.2.1 轮箍与轮辋过盈量不足

在轮对组装过程中，由于轮箍和轮辋间的过盈量选得过小，使得机车在正常制动时，也会发生轮箍弛缓。

1.2.2 轮箍材质不良

由于轮箍材质不良，一方面是机车运行的频繁碾压会造成车轮塑性变形，另一方面是正常制动也可能使轮箍产生热塑性变形，这些都会使轮箍周长变大，过盈量降低而弛缓。

2 国内轮箍弛缓的检测方法

根据轮箍弛缓产生的不同原因，目前国内已经采用以下几种的检测方法。

2.1 测制动缸的压强[4]

该方法是通过压力传感器测出制动缸管道的气压p。当p>10kPa时，就认为处于制动状态。由于正常制动的时间最长为106秒，所以只有p>10kPa的时间长于120s才认为是意外制动而发出报警。测气压法的优点是成本低，缺点是适用范围窄，只适用于基础制动装置的意外制动。

2.2 测制动缸鞲鞴的行程[5]

该法是在在制动缸鞲鞴处安装一个行程开关。当机车进行手制动或空气制动时，制动缸鞲鞴产生位移，行程开关输出高电平的制动信号。因此，不管停车制动系统还是基础制动系统的制动，都可以通过行程开关检测出来。本方法能适用于所有意外制动引起的弛缓。

2.3 测闸瓦的压力[6]

在闸瓦托上安装压力传感器，可以测出闸瓦的压力。机车意外制动和制动系统故障都会使闸瓦压力增加，所以通过检测闸瓦压力就可以检测这两种情况引起的弛缓。

相比于前两种方法，此时测量范围要大些。但也存在不足，一是不能测量轮对空转和轮对本身问题等造成的弛缓，另外，刹车时闸瓦受到摩擦力很大，压力传感器和安装存在较大的问题。

2.4 测轮箍或闸瓦的温度[6-7]

当轮箍过热时，其尺寸就会变大，以致发生弛缓，所以只要测出轮箍和环境的温度差，就可以测出由轮箍过热造成的弛缓。由于机车意外制动、制动系统出故障及轮对空转都会使得轮箍发热。故此法比前三种方法检测的范围都宽。

由于温度传感器的价格较昂贵，所以该法成本较高。另外，这种方法也不能检测轮箍与轮辋过盈量不足和闸瓦材质不良造成的轮箍弛缓。

2.5 弛缓位移的直接测量[8]

文献[8]利用霍尔传感器设计了一种直接测量弛缓位移的方法。相对于前面的间接测量方法，其优点是可以测量所有的轮箍弛缓。但是该法也存在磁铁和传感器安装困难的缺点，而且，随着机车速度的增大，其测量误差也越来越大。

3 结论

间接测量结果更稳定，在目前它是主要的测量方法。直接测量可以测量所有的轮箍弛缓，因此要找到一种又经济又有效的直接测量法，应该是轮箍弛缓检测的发展方向。

【参考文献】

[1]李益民.电力机车制动机[M].北京：中国铁道出版社，2008：131-142.

[2]陶景桓，黄玉皆，钟纪发.东风4型机车轮箍弛缓的原因及防止措施[J].内燃机车，1989（12）：1-6.

[3]李希彪，袁日东.8K型电力机车主电路短路引起轮箍弛缓的分析[J].机车电传动，2002（4）：62.

[4]王曙光，龚和宏，刘长礼.利用监控装置防止机车轮箍弛缓的探讨[J].机车电传动，2002（6）：51-52.

[5]李建军.一种防止动轮弛缓的新型报警器[J].机车电传动1999（3）：43-45.

[6]杨杰，王华清，钱智民.机车轮箍弛缓监测装置设计[J].机车电传动，2002（6）：46-48.

[7]刘传波，莫易敏.机车闸瓦踏面制动工况监测仪的研制[J].武汉理工大学学报，2005（6）：66-69.

[8]罗鹏，肖顺文，戚淮兵，等.机车热抱弛缓在线监测系统的设计[J].传感器与微系统，2006（6）：49-51.

[责任编辑：王伟平]