CRH380D型动车组车轮踏面缺陷原因分析邵迥姜海青摘要：对CRH380D型动车组车轮踏面异常缺陷，经过系统分析，找到了问题原因，采取应对措施后未再发生。关键词：车轮；踏面缺陷；问题原因；建议措施DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.0461故障描述1.1基本信息2017年11月至2018年5月，配属上海局的CRH380D型动车组集中发生76例车轮踏面缺陷，缺陷导致车轮临时镟修且镟修量较正常镟修量增大，进而导致轮径集中到限，路局周转轮对数量不足，给路局运输生产组织造成极大影响。（1）缺陷特征：76例缺陷中，LU/LD超声波探伤发现41例、库内检查发现23例、车轮镟修过程中发现12例，如图1。缺陷的共同特征：库内检查发现的显性缺陷，随着镟修进刀量增加，缺陷面积呈扩大趋势，可见缺陷是由踏面浅表层向踏面外部扩展。LU/LD超声波探伤或镟修过程中发现的缺陷，也证明缺陷初始发生于踏面浅表层，尚未扩展至踏面。缺陷位置横向位于滚动圆左右约6mm处，深度位于踏面下4-8mm处。2原因分析2.1缺陷车轮材质分析CRH380D型动车组车轮材质为ER8。根据车轮供货技术条件，选取两片具有代表性的缺陷车轮（序号分别为E1002079-0066和E1302102-0075），从化学成份、拉伸性能、冲击性能、轮辋硬度、显微组织及晶粒度、低倍检验和非金属夹杂等方面进行分析，结果各项性能均符合ER8材质车轮技术条件。2.2缺陷车轮数据分析（1）缺陷发生时间集中。缺陷集中发生在2018年5月至9月，占77.6%。而CRH380D型动车组自2015年4月开始投入运营，之前未发生过此类缺陷。（2）缺陷集中发生在特定交路车组上。有53例缺陷发生在CRH380D型动车组前10组小号车上（1501～1510），占69.7%。经与路局了解，这10组小号车在上述踏面缺陷发生期间，有超过90%的时间固定担当特定交路（沪宁城际）。（3）缺陷发生位置集中。有60例缺陷发生在列车左侧车轮上，占78.9%。（4）缺陷车轮里程分析。最小里程68万公里，最大里程225万公里，平均里程179万公里，里程较为分散，没有规律性。（5）缺陷车轮最近一次镟轮数据分析。从轮径切削量、轮缘厚度恢复量、Qr值等參数分析。轮径切削量介于2-3mm的占35.5%，切削量3mm以上的占47.4%。轮缘厚度恢复至32-33mm的占17.1%，恢复至33-34mm的占48.7%，恢复至34-35mm的占32.9%。Qr值均在标准范围内。基于分析，说明最近一次镟修为有效镟修。（6）缺陷距最近一次镟修走行里程。里程介于15-20万公里占56.6%，介于20-25万公里占27.6%。CRH380D型动车组车轮镟修周期为25万公里，缺陷车轮均未超镟修周期。2.3踏面缺陷形成机理分析轮轨接触时车轮接触斑会因超常应力引发塑性变形。根据轮轨接触状态，车轮所受最大应力在浅表层，横向范围在接触点12mm内，深度4-8mm，为剪应力，方向与车轮切向成小角度。当轮轨不匹配或因异物入侵时，车轮首先在该深度范围内发生损伤。车轮发生损伤后，随着持续运行，损伤处受到周期性的轮轨接触应力，逐渐积累演变成疲劳裂纹扩展（棘轮效应）。裂纹扩展受多种因素影响，如车轮受力状态、轮轨接触状态、初始损伤状态、轮轨表面摩擦状态、车轮磨耗状态、车辆牵引制动状态及环境温度湿度等。当裂纹扩展时，是在次表层及表层的剪应力作用下扩展的，而较大剪应力横向只存在于轮轨接触点周围约12mm范围内，考虑轮对常用左右横移接触点15mm的移动，则裂纹在横向扩展范围约27mm，不会向轮缘或外侧扩展；在深度方向，最大剪应力距踏面4-8mm范围，随深度急剧下降，且剪应力方向与车轮切向成小角度，裂纹不能沿径向深层扩展。因此，此类裂纹在最恶劣条件下扩展为踏面局部剥离，不会形成贯穿性裂纹，不会导致辋裂故障。3结论综上分析，铁路局反馈的踏面缺陷特征完全符合上述机理分析，且缺陷具有“三集中”的特点：集中发生在2018年5月至9月，集中发生在特定交路（沪宁城际）车组上，集中发生在列车左侧。因此判断缺陷跟沪宁城际线路特定的轨道状况有关，属于轮轨关系不匹配造成的。经与铁路局了解，在同一时间段，担当沪宁城际交路的其它型号动车组，如CRH1B、CRH380B/L等，也发生了类似车轮踏面缺陷，铁路局采取对钢轨打磨等措施后未再发生类似踏面缺陷。参考文献：[1]ER8车轮技术条件[M].[2]GB2585-2007铁路用热轧钢轨[S].-全文完-