王斌 于洪桥

(郑州中车四方轨道车辆有限公司 河南郑州 450100)

转向架是地铁车辆的一个重要组成部分，一旦转向架出现故障，地铁车辆的运行质量和运行安全将会受到严重影响。为避免地铁车辆转向架故障所导致的不必要事故发生，检修工作人员一定要对地铁转向架的组成及其作用做到充分了解，明确其主要故障类型，然后以此为依据，对相应的故障处理技术加以合理应用，同时也应该加强地铁车辆转向架的故障检修。通过这样的方式，使地铁车辆转向架故障得以及时发现和消除，从而为其运行效果和安全性奠定良好基础。

1 地铁车辆转向架的组成及其作用分析

1.1 地铁车辆转向架组成

通常情况下，地铁车辆转向架的主要组成部分包括对称分布在两端的侧梁与中间的横梁，通过全焊接技术来实现各个元件之间的连接。其中，侧梁是将上盖板、下盖板以及双腹板组焊到一起。按照是否存在端梁结构，可以将转向架分成两组，一是有端梁的“日”字形结构，其主要功能是承载驱动装置；二是无端梁的“H”形结构，其主要功能是承载驱动装置和制动力以及牵引力等作用。通常情况下，干线地铁车辆转向架应用的都是有端梁结构，并通过横梁来承载牵引或制动装置。

虽然地铁转向架的构造形式有很多种，但是所有的地铁转向架却都具备大致相同的基本结构，包括构架、轮对组成、一系和二系悬挂、基础制动系统、抗侧滚扭杆、轮缘润滑系统、中央牵引单元和辅助零部件等。而在实际应用中，地铁车辆转向架的技术参数还需要根据地铁车辆的实际运行需求来确定。表1为某地铁车辆转向架主要技术参数情况。

表1 某地铁车辆转向架主要技术参数情况

1.2 地铁车辆转向架作用

转向架主要安装在地铁车辆下方，在地铁车辆运行过程中，随着车轮的变化，转向架也发生变化，以此来确保地铁行驶方向与既定方向一致。当地铁车辆行驶到转弯处时，转向架中的轴承装置会随着轨道变动，以此来实现地铁车辆的顺利转弯。当地铁车辆行驶到特殊路段时，驾驶员也可以通过转向架的操控来达到紧急停车效果，以此来实现地铁车辆的安全控制。就整体而言，转向架的应用不仅可实现地铁车辆环境适应能力的提升，同时也可以让地铁车辆更加灵活。

2 地铁车辆转向架主要故障分析

2.1 轴承故障

在地铁转向架的实际应用中，轴承故障是最为主要的一个故障情况。轴承是地铁车辆转向架中的一个重要组成部分，一旦轴承发生故障，整体转向架的运行都将受到不良影响，从而很容易影响地铁车辆的运行安全，严重的情况下甚至会引发安全事故。由此可见，地铁车辆转向架轴承故障和地铁车辆的安全性之间具有非常紧密的联系。

通常情况下，地铁车辆转向架中的轴承故障主要原因是轴承油污过多或轴承受到了严重磨损。这些问题不仅会对转向架轴承的应用产生不良影响，甚至会使其使用寿命缩短，最终影响地铁车辆的安全、稳定运行。尤其是轴承的严重磨损情况，更是会直接引发轴承故障，甚至导致轴承坏死。出现这样的情况，是因为在车辆运行的过程中，其转向架轴承不可避免地会产生不同程度的磨损，当磨损到了一定程度之后，便会导致地铁车辆转向架轴承坏死，从而影响地铁车辆的安全稳定运行。

2.2 裂纹故障

在地铁车辆转向架故障中，裂纹故障也是最为常见的一种。如果地铁车辆转向架出现了裂纹，便很容易引发地铁车辆的安全事故，从而造成严重的经济损失甚至人员伤亡。通常情况下，地铁车辆转向架的使用寿命可达30 年或更久，但是在实际运行中，由于受到自身质量、操作以及恶劣环境等的不良影响，转向架自身的抗疲劳强度将会不断降低，从而导致很多裂纹的产生[1]。而地铁转向架裂纹故障的主要原因也有很多，包括转向架长期连续运行、转向架自身材料质量存在问题、多层焊接层之间的融合效果不佳等。这些情况都很容易导致地铁车辆转向架的裂纹故障产生，从而对地铁车辆的安全运行造成不利影响。

3 地铁车辆转向架主要故障处理技术分析

3.1 轴承故障处理技术

对于地铁车辆转向架轴承故障，具体检修中，技术人员可通过小波包-包络分析法来进行检修。该方法的主要原理是借助于滤波器来实现特定频率振动信号的获取，让转向架轴承故障检修中固定频率无法确定的难题得以有效解决，然后再通过故障识别搜索技术来进行轴承故障搜索，并将反馈的变量值作为依据来实现转向架轴承故障位置的准确确定。具体分析中，可将每一层原频带都一分为二，以此来达到良好的频带细分效果，这样便可实现时域分辨率的显著提升。通常情况下，三层小波包分解法在地铁车辆转向架轴承故障检修中最为常用。分解中，将其原始信号设为S0，将信号中的低频部分设为A，将信号中的高频部分设为D，从而按照8 个频带对原始信号进行划分，以此来实现任一频带的信号分析。地铁车辆转向架轴承故障检修中的三层小波包分解示意图如图1所示。

图1 地铁车辆转向架轴承故障检修中的三层小波包分解示意图

例如：某地铁车辆转向架中的故障频率约为90 Hz，计算机所能搜索到的最大频率便是其故障的特征峰值。为防止故障诊断失误，在进行故障搜索的过程中，一定要保障其谱峰超出频带中的其他全部频率数值。在对谱峰信息收集之后，再进行故障特征频率的搜索频带设定。通过这样的方式，便可实现故障转向架轴承故障诊断效率的显著提升，从而让转向架轴承故障得到及时、准确的检测。

在确定了轴承故障位置之后，检修人员需要对其故障原因展开科学分析，如果是因为油污过多而导致的轴承故障，则需要将附着在转向架轴承上的油污清除，这样轴承可及时恢复正常运转。如果是因为磨损所导致的轴承故障，则需要确定磨损程度，对于轻度磨损情况，可通过润滑油等方式做好防磨损保护工作；对于中度磨损情况，可通过高温补焊或纳米聚合材料修补的方式进行修复；对于无法修复的重度磨损，则需要更换轴承。通过这样的方式，才可以及时遏制轴承磨损问题对地铁车辆转向架的不利影响，以此来确保地铁车辆的安全、稳定运行。

3.2 裂纹故障处理技术

针对地铁车辆转向架中的裂纹故障，检修技术人员可通过以下几个方面的措施来进行处理：第一，在进行转向架焊接的过程中，一定要对母材做好预热处理，在结束了焊接工作之后，需要及时将焊渣等杂质去除，以免转向架焊接层处理不当所导致的裂纹故障；第二，检修技术人员需要根据转向架裂纹故障的主要原因来对其焊接层进行全面分析，看焊接层中是否有残渣存在，以此来确保焊接层焊接的均匀性；第三，在日常检修中，检修技术人员应充分注重转向架的裂纹检测工作，具体检测中，可通过渗透法、磁粉法等进行检测，以便及时发现转向架裂纹故障；第四，如果检测发现了转向架中的裂纹故障，检修技术人员需要对裂纹存在区域内进行全面打磨，一直打磨到裂纹根部，然后再重新进行转向架焊接。焊接中，Ar 气体与CO2气体的配制比例需要控制在8∶2，焊接方式应选择分层焊接，每完成一层焊接，都需要通过磁粉法进行一次探伤，在确保焊接效果的情况下才可以进行下一层焊接，直到补焊工作逐层完成为止。通过这样的方式，才可以让地铁车辆转向架裂纹故障得以有效防治，在确保转向架使用寿命的同时提升地铁车辆运行的安全性[2]。

4 地铁车辆转向架的故障检修技术分析

为有效防止地铁车辆转向架故障所引发的地铁运行问题和安全事故，在地铁车辆运行期间，检修技术人员一定要对其转向架故障进行定期检修。具体检修中，其主要的技术措施包括转向架分解、转向架清洗和防护、构架检修、转向架落成组装以及转向架试验。地铁车辆转向架检修流程如图2所示。

图2 地铁车辆转向架检修流程示意图

主要的检修技术措施如下。

4.1 转向架分解

在对地铁转向架进行检修的过程中，其分解过程主要包括转向架、牵引电机、车轮、垂直减震器等的分解。具体分解中，检修技术人员需要采取以下几项技术措施来进行处理：第一，不可让空气弹簧接触到油、酸、碱以及其他溶剂，以此来防止人为损伤和热损伤的情况发生；第二，螺栓拆卸中，不可以使用冲击扳手，以免将SURFA 上的防锈涂层与紧固件损坏；第三，在拆除了需要修理的部件之后，需要做好搬运工作，并用白油笔做好转向架形式及其待检修零部件的序号标识；第四，如果需要将转向架中的轴箱体、轴箱弹簧、牵引电机以及空气弹簧等零部件拆下，则需要用白油笔对其敲击位置做好标记；第五，对不需要在检修现场进行组装的转向架零部件，拆卸后一定要记录好其厚度，以此来确保转向架后续组装厚度与原装厚度相符。

4.2 转向架清洗和防护

在地铁车辆转向架检修中，清洗和防护也是一项关键技术。首先需要对分解之后的转向架零部件做好完整性检查，然后再对轮对和车架进行清洗，最后再通过高压空气将零部件吹干[3]。在轮对清洗时，一定要通过人工和高压水相结合的方式进行清洗，通过汽车布、钢球、圆头刷、方头刷等做好零部件清洁工作。在此过程中，为防止水进入轴承内，不可直接通过高压水枪进行轴承清洗，而是需要采用人工清洗模式。在完成了轮对清洗之后，需要检查其是否清洁干净，并对其进水情况进行检查和处理。最后需要对电线接头和空气管道接口等位置做好保护，以免电线积水和气室积水等问题发生，这样才可以让地铁车辆转向架达到良好的清洗与防护效果。

4.3 构架检修

在进行地铁车辆转向架构架的具体检修中，首先，需要吹净其构架螺纹孔，并做好转向架构架的整体外观检查，尤其应注重其电机吊耳与定位臂等的检查，以此来及时发现其毛刺、螺钉、卡扣等位置的缺陷。其次，再依次进行转向架构架的管路、未解决件以及制动单元的检修，在确认了转向架的具体组成之后，需要将其螺栓扭矩与修补油漆找出[4]。在此过程中，需要让所有的空隙都保持清洁干燥，以免异物进入其中，造成其他故障。最后，需要对整体的转向架构架结构进行检查，看其表面是否存在可见的裂缝、气孔等缺陷，如果存在，则需要及时做好焊接和修补处理。在各个管道的安装与修复过程中，应避免松动和脱落情况，且需要做好各个管道的表面探伤，在确保无损的情况下才可以继续使用，对于损坏的管道，应及时进行更换处理。通过这样的方式，才可以让地铁车辆转向架架构得到科学检修，以免架构问题所导致的转向架故障。

4.4 转向架落成组装

在完成了地铁车辆转向架的故障检修之后，需要对转向架重新进行装配。具体装配中，检修技术人员可采取以下几个方面的技术措施：第一，对轮对油箱、车架和附件进行装配，并在完成装配后对轮对进行吊装；第二，对温度传感器、齿轮箱吊杆、齿轮箱限位螺栓进行装配，在此过程中，需做好转向架实际尺寸测量，并根据其测量尺寸来做出适当调整；第三，将垂直油压降低，进行振动器、牵引电机、联轴器以及齿轮箱悬挂器安全支架的安装。

具体检修过程中，为确保地铁车辆转向架的落成组装效果，检修技术人员还需要对以下几项内容做到足够重视：第一，螺栓应通过防松钢丝绳做好固定，并通过白漆做好紧固标记，尤其是对已经完成修理并符合规定的螺母和螺丝，一定要做好防松标记[5]；第二，装配过程中，对带有标签的螺栓，一定要重新使用，并在使用之前对其表面上的污垢、油脂等杂质做好清理；第三，对拆卸下来的防松螺丝、止动垫圈、开口口哨以及弹簧垫圈等，一定要做到及时更新，并严格按照规定做好其他所有紧固螺母的标记；第四，在组装之前，检修技术人员一定要做好各项零部件的检查和归档工作，在经检查合格之后才可以进行转向架的组装。组装中，应确保所有零部件都与之前拆卸下来的零部件一致；第五，组装过程中，一定要严格按照地铁车辆转向架的安装图纸进行组装，不可出现错装、漏装和倒装等情况。通过这样的方式，使地铁车辆转向架的检修质量得以良好保障，从而为地铁车辆的安全稳定运行奠定良好基础[6]。

4.5 转向架试验

在完成了转向架的检修工作并将其重新安装好之后，需要通过试验的方式来确定其运行效果[7]。具体试验中，其主要的技术措施包括以下几个方面。第一，将转向架安置到综合试验台上，使其踏面清扫器以及制动片开始动作，做好保压试验。第二，将试验台从静载转为重载，对转向架中的油箱体、轴距、车架等基准面尺寸进行检查，并检查好油箱接头位置的拧紧力矩。然后，对车钩高度及其尺寸进行调整，再对其空气弹簧中的管路进行气密性、转向架压差阀压力以及油箱橡胶盖安装等试验。试验中，对于出现的问题，应及时查明原因并做出针对性的调整。在完成试验并确定转向架运行良好、完全符合地铁车辆实际应用需求的情况下，转向架的检修工作才得以顺利完成。

5 结语

综上所述，地铁车辆转向架对整体地铁车辆的运行质量及其安全性都具有至关重要的影响作用。基于此，在地铁车辆的运行过程中，检修技术人员一定要做好其转向架的检修工作。通过对转向架主要构成、作用及其主要故障类型的科学分析，来制订合理的检修计划，然后运用先进的技术、设备等进行转向架故障检修。同时，检修技术人员也应该定期对地铁车辆转向架进行科学、全面的维修保养工作。通过这样的方式，才可以让地铁车辆转向架的故障问题得以有效防治，在保障其运行质量、提升其使用寿命的同时促进地铁交通运输的安全、稳定运行。