天津地铁1号线制动闸瓦替代研究

摘要: 天津地铁1号线经过15个月时间完成闸瓦国产化试验，证明国产闸瓦在性能及使用寿命等方面都能够满足使用要求。

关键词：闸瓦；试验；国产化

中图分类号： U231 文献标识码： A

1 概况

自2010年起，天津地铁1号线车辆闸瓦月消耗量较前几年同期出现大幅增长。其中，闸瓦磨耗率为2009年的2倍以上，并且在使用过程中闸瓦表面出现金属镶嵌、剥落和偏磨等缺陷，部分轮对踏面出现沟槽、飞边现象[1][2]，如图1所示。

图1 闸瓦及轮对磨耗状况

为了解决闸瓦磨耗过快和各种缺陷问题，降低车辆维修成本，保证运营安全和维修质量，天津地铁在对国内科研和生产单位以及国内同行业进行了调研之后，决定寻找符合天津地铁各项要求的国产闸瓦进行替代试验[3]。

2 技术要求

2.1环境要求

干燥轨面，环境温度0℃-40℃；

列车自重（空载AW0） 201 t。（其中TC车 32 t, M车 35 t。）

制动方式：混合制动，再生制动和闸瓦制动；

试验用列车车轮直径： 805～840mm；

最大运行速度：80km/h。

2.2闸瓦技术要求

试验闸瓦的物理、机械性能、制动距离等各项指标必须满足铁道部关于合成闸瓦的有关规定，并且完成1:1试验台型式试验[4]。

闸瓦技术参数见见表1：

长度(mm) 宽度(mm) 厚度(mm) 洛氏硬度 密度(g/cm3) 重量(Kg) 平均摩擦系数 常温压缩强度（MPa） 制动磨耗量（cm3/MJ） 参考价格（元）

352±3 85±2 45±1 55～100HRR 2.05 3.9±

0.05 0.26～0.34 ≥25 ≤1 115

80km/h紧急制动平均摩擦系数要求：0.27—0.32；

试验过程中，车轮踏面温度不得超过400℃；

闸瓦磨耗量小于 1.0cm3/MJ。

制动过程中不能有明显的火花，车轮踏面表面应平整光滑，不应出现沟状划痕、严重热斑、裂纹等现象；闸瓦不得有贯穿裂纹、严重掉块、大块金属镶嵌、结构失效现象。

2.3车辆要求

为满足试验条件，运用天津地铁1号线制动性能良好（车轮踏面旋削过）、闸瓦磨耗较为严重的列车进行试验。

3试验方案

闸瓦装车试验分三个过程：静调实验、磨合实验、正线载客实验，三个过程依次进行，在试验过程中，若发现任何一项不能满足要求，立刻终止试验。

利用PTU记录试验过程中的速度、平均减速度，将温度纸贴于车轮的三个不同位置与闸瓦的侧面，记录试验过程中车轮与闸瓦所达到的最高温升。利用红外测温仪测量制动后车轮的温度，记录试验前后车辆的运行公里数、闸瓦厚度、车轮直径，并定期检查闸瓦的物理状态。

3.1静调试验

对安装试验闸瓦的车辆进行所有制动、缓解动作，观察闸瓦动作，检查闸瓦与闸瓦托以及闸瓦与车轮的贴合情况。静态试验一切正常后，将温度试纸贴于试验车轮与闸瓦上（闸瓦外侧一处，轮缘外侧一处），进行试车线试验。

3.2试车线磨合试验

闸瓦装车后，在试车线进行反复常用制动30次，直到闸瓦与车轮的磨合接触面积＞80%。磨合时的起始温度低于60℃或每次制动间隔15分钟，确认有无异常噪音。磨合实验完成后，应满足以下要求：

闸瓦使用均匀性良好，制动过程中无火花、噪声小，无刺激性气味。

闸瓦表面无金属镶嵌和严重龟裂等缺陷，闸瓦钢背无裂纹、无明显变形，车轮踏面无异常磨耗、无热斑、剥离、裂纹、龟裂等缺陷。

车轮踏面不应有宽度≥20mm，深度≥1mm的沟槽。

紧急制动平均减速度符合以下规定要求：≥1.2m/s2。

3.3正线载客试验

静调及磨合试验合格后按照日常运营标准进行正线试验。每天对闸瓦物理状态进行检查。运营一段时间之后，对闸瓦摩擦面和车轮踏面表面状况进行检查，直至3万公里运营结束。正线试验阶段必须满足以下要求，否则立即终止试验：

闸瓦应与天津地铁1号线车辆目前使用的闸瓦具有互换性，耐磨性好；

闸瓦使用均匀性良好，制动过程中无火花、噪声小，无刺激性气味；

每次检验闸瓦表面不应有金属镶嵌和严重龟裂等缺陷，闸瓦钢背无裂纹、无明显变形，车轮踏面无异常磨耗、无热斑、剥离、裂纹、金属镶嵌等缺陷；

每次检验车轮踏面不应有宽度≥20mm，深度≥1mm的沟槽，直至3万公里运营试验结束；

车轮踏面最高温度不得超过390℃；

完成3万公里运营试验后，检测闸瓦每万公里的磨耗量以及对车轮踏面的磨耗情况，确定是否符合要求。

4试验结果

国产闸瓦正线运行共37567公里，试验期间无任何异常，经计算：闸瓦的平均磨耗率为3.64mm/万公里，较原有闸瓦磨耗率降低约36%。

5结论

通过国产化替代试验，结果证明国产闸瓦互换性、耐磨性、制动效果等性能良好，完全能够到达天津地铁使用要求。而且国产滤芯价格低廉，采购周期短，售后服务及时，能够降低天津地铁运营维护成本，提高采购及售后服务的时效性。

参考文献

[1] 李 霞 温泽峰 金学松. 地铁车轮踏面异常磨耗原因分析[J]. 机械工程学报，2010.

[2] 金学松，刘启跃.轮轨摩擦学[M]. 北京：中国铁道出版社，2004.

[3] 南京地铁. 南京地铁新型合成闸瓦研究报告[R]. 2010.[4] 上海铁路局机车车辆配件供应段. 地铁合成闸瓦理化检验报告[R]. 2007.

[4] 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站. 地铁合成闸瓦摩擦性能检验报告[R]. 2007.