浅谈地铁列车转向架构架裂纹的原因

浅谈地铁列车转向架构架裂纹的原因

王晗 崔健东 张宇峥

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062

摘要：如今，国家的现代化建设正在逐步进行，其中基础性公共设施的建设是现代化建设的关键一步，地铁作为基础性设施的一部分，其在人们日常生活中的重要性不言而喻。转向架则是地铁列车中极为重要的一部分，它直接影响着地铁运营的安全性与平稳性，而构架作为转向架的主体结构，有着连接转向架各个系统的作用，是转向架的重要组成部分，因此，对构架的失效分析有着重要的意义。

关键词：地铁列车；地铁转向架；构架裂纹；失效分析

引言：转向架作为地铁车辆的重要一环，直接影响着车辆运行的安全性与平稳性，在实际的地铁列车运行当中，因线路随着车辆的运营逐渐恶化等原因，可能导致转向架构架发生裂纹，因此，对转向架构架裂纹产生的原因进行分析有着重要的作用。

一、地铁列车转向架的主要作用

地铁列车的转向架是其进行安全稳定行驶的重要结构，转向架的主体结构是转向架构架，地铁列车转向架的主要作用包括：

（1）为了满足铁路运输发展的需要，转向架的使用可以提升车辆的整体特性，如：列车容积、列车载重能力以及列车行驶速度等。

（2）由于地铁列车的车体是安装在转向架上面的，转向架也就成了列车支撑设备，转向架便可以列车行驶过程中所产生的各种作用力以及载荷均匀分布。

（3）地铁列车的车轮是沿着钢轨滚动的，通过转向架构架便可以将其转化为车辆沿着运行路线的平动，同时也保证了车体能够可靠的稳定在转向架上。

（4）地铁车辆的车体是相对较大的，通过转向架构架可以实现地铁车辆在小半径曲线路径上的顺利运行。

（5）轮轨与轨道之间具有较大的粘着力，通过转向架构架可以为地铁列车提供相应的制动力以及牵引力，以保证地铁车辆能够更快的加速和减速。

（6）转向架构架上一般都安装有弹簧减振设备，这样有利于减小轮轨对车体的作用力，提高列车运行的稳定性

（7）转向架是独立的地铁车辆部件，这就精简了列车车体与转向架之间的联接件^[1]。

二、地铁列车转向架构架裂纹成因的浅析

地铁列车的车体是由转向架构架来支撑的，车体的全部重量、列车行驶过程中轮轨对列车所产生的作用力以及列车加速以及减速所产生的力矩均匀的作用于转向架构架上，虽然转向架构架能够均匀的承受载荷，但是列车在实际的运行过程中，随着线路条件的老化等原因，难免会出现理论计算以外的工况，便会导致转向架构架的主要承载部分因疲劳产生裂纹，影响了列车行驶的安全性。一般情况下，只要转向架一系与二系悬挂参数搭配合理，便会使得出现裂纹的情况得到有效的避免，但是，由于各地铁之间线路条件存在着各种差异，而每条地铁的平均载客量之间也不尽相同，导致构架在不同线路的地铁上承受的载荷也有区别，导致在地铁列车长时间不间断的行驶时，会使转向架构架出现构架出现裂纹失效的问题。

三、地铁列车转向架构架的检修及出现裂纹失效的应对措施

1.转向架构架的检修

1.1包络分析法

包络分析法又称小波包，这种方法在地铁车辆转向架故障检测的过程中比较常用，它能够提取到故障对象的代表性和典型性特征。一般情况下，车辆转向架出现故障都会导致其出现不正常的信号，这种方法主要是通过滤波器检测转向架构架的特定频率与固有频率的震动信号，通过对比分析得出转向架构架是否出现故障以及出现故障的具体位置，该方法主要针对的是转向架轴承的检修。

1.2智能识别法

传统上，工程人员检测列车转向架构架是否出现故障主要是观察故障谱缝，这种故障识别技术相对来说比较麻烦，而且浪费时间。如今，科技在不断进步，构架故障识别当中出现了智能识别方法，但是由于这种方法不仅需要大量的故障样本作为故障数据库，而且还需要相应的训练才能准确无误地发现故障，因此，这种方法准确率相对比较低，并没有得到广泛的应用^[2]。

2.构架出现裂纹失效的应对措施

地铁列车转向架构架出现裂纹失效，可能的原因有以下几点：一是因为在焊接时可能存在的原始缺陷，二是地铁列车在运行时安排不合理，三是因线路老化导致车辆运营在恶劣的工况。针对转向架构架出现裂纹失效的问题，给出以下几点建议：

2.1 注重焊接构架的焊接质量

在转向架进行焊接的过程中，会出现两种比较常见的问题：母材的预热温度没有得到测量，而导致不规范预热情况的发生；焊接完成之后，没有清除构架上的氧化物和焊渣，这两种问题都会导致焊接的质量出现下降。另外，转向架一般有很多焊接层，在进行不同焊接层焊接的时候，应该确保没有杂物存在，这就要求焊接工程人员具有较高的焊接技术水平。综上，相关机构需要对转向架构架焊接人员严格要求，通过培训提升他们的焊接技术，相关工程技术人员也应该利用更多的实践来发现实际焊接过程中出现的各种问题，不断地改进焊接技术，规避焊接过程中可能出现的各种不利情况，从而保证焊接的质量，才能确保构架不易出现出现裂纹失效的情况。

2.2构架缺陷的预检

当转向架构架已经设计制造完成之后，需要对即将投入使用的构架进行检测。其中比较常用的检测方法就是磁粉检测法，这种检测方法的基本原理是：由于转向架构架属于铁磁性材料，构架发生磁化之后，在构架不连续变化以及截面出现变化的位置会产生漏磁现象，根据构架表面磁粉的分布状况，可以明显地发现构架出现缺陷的位置。通过对构架在应用前进行检测，可以快速地发现构架的缺陷，及时做出相应的处理，减少了构架出现裂纹失效的可能^[3]。

2.3加强对构架的核检和保养

地铁列车在实际的运营中，各种设备都在经历不断地磨损消耗，随着使用时间的不断增加，转向架构架相关问题出现的概率就大大增加。因此，需要相关企业单位定期的对转向架构架进行核检和保养，减少转向架构架出现裂纹的概率，增加构架的使用期限。

2.4合理安排列车运行

在地铁列车实际的运行过程中，可能会有不合理的安排地铁列车运行的情况发生，比如超负荷运行或者长时间不间断的运行，这都可能会导致列车的转向架构架出现疲劳开裂的情况发生，严重影响了列车的行车安全以及列车的使用寿命，这就要求对列车运行安排进行相应的优化，通过优化列车的运行安排，不仅可以保证地铁列车达到使用年限的要求，而且可以降低列车转向架构架出现裂纹失效的概率。

结束语：

为了保证国家现代化建设的稳步进行，地铁这一基础性设施的建设是必不可少的，如今地铁已经成为了我国交通运输业的重要组成部分。其中地铁列车的转向架构架是列车的重要构件，它直接影响了地铁行驶的安全性以及乘客乘坐的舒适性，而构架出现裂纹失效的情况时有发生，这就严重增加了地铁列车的运行成本，并且存在安全隐患。因此，通过深入分析研究地铁列车转向架构架出现裂纹失效的问题，能够有效避免构架出现裂纹失效的情况，保证列车平稳运行。

参考文献：

[1]李承忠，地铁列车转向架构架开裂的失效分析[J].技术应用，2017（16）：256-256.

[2]曾琦，地铁车辆转向架的故障检修分析[J].科技尚品，2016（88）：125-125.

[3]肜景鑫，地铁转向架检修中磁粉检测技术的应用分析[J].中国高新科技，2019（06）：103-105.