1、提速貨車120km/h環行線可靠性試驗 鐵道科學研究院機車車輛研究所7/26/2022主要內容（1）概述（2）可靠性試驗概況（3）故障統計與典型故障（4）車輪硬度及傷損測量（5）線路的主要問題1、概述為適應我國鐵路跨越式發展和鐵路提速的要求，保證鐵道貨車提速120km/h運行的安全可靠性，2003年年中，鐵道部決定在鐵科院東郊環行線試驗基地進行120km/h提速貨車運行性能可靠性考核試驗。2003年12月18日，我國鐵路史上具有開創性的120km/h貨車環行線可靠性試驗正式啟動上環試驗。第一階段與第二階段環行線可靠性試驗運行里程分別為18萬公里，總計36萬分公里。第一階段可靠性試驗已于2004

2、年8月完成，第二階段的試驗于2006年3月1日正式運行，到目前為止已運行了12萬公里。可靠性試驗要求120km/h的運行里程不少于總里程的60%，120km/h的實際運行里程點總運行里程的70%。1、概述 第一階段18萬公里可靠性試驗表明，在正常的安全監測與車輛檢查的情況下大部分車輛各主要零部件沒有出現危及行車安全的故障；動力學性能試驗結果表明，大部分被試車輛的狀態比較穩定，動力學性能基本處在良好水平。同時在試驗中也暴露出一系列的問題，例如： （1）K2轉向架出現承載鞍嚴重磨耗 （2）K4轉向架搖動座定位不良側架傾呈“八”字形，導框內側磨耗嚴重 （3）K4轉向架旁承磨耗板螺栓折斷、丟失，搖動座

3、固定塊開焊丟失 （4）車輪踏面的剝離1、概述 （5）交叉支撐裝置轉向架摩擦減振裝置減振不良 （6）鉤高互高差超限 （7）120閥局減閥漏泄 （8）空重車閥觸頭與橫跨梁間隙超限 （9）某些合成閘瓦不耐磨及對車輪踏面引發的熱損傷第二階段可靠性試驗同樣出現了一些類似的典型的故障。在第二階段可靠性試驗中一方面進行運行公里的考核，另一方面針對可靠性試驗中出現的典型故障問題，并結合第二階段參加試驗的K2改造車出現的空車動力學性能不良問題鐵道部裝備部貨車處組織成立聯合工作組進行深入的試驗研究，提出了關于此類問題的解決措施和運用技術條件。 2、可靠性試驗概況2.1試驗條件2.1.1 參試車輛 第一階段可靠性試

4、驗參試車輛為我國貨車通用車型：敞車、棚車、平車、罐車，均為新造車。具體車輛型號及數量如表 1所示。參試車輛共計48輛，其中21噸軸重的32輛，25噸軸重的16輛。實際參加運行試驗的21噸軸重車輛共計24輛，25噸軸重車輛12輛。轉向架類型共4種，分別是轉K2、轉K4、轉K5和轉K6。 2、可靠性試驗概況車輛名稱車型生產廠家數量(輛)轉向架型式軸重(噸)裝載狀態敞車C64K齊車集團31(備用)K2212重1空C64H株洲車輛廠31(備用)K4211重1半重1空棚車P64GK齊車集團31(備用)K2211重1半重1空P64GH齊車集團31(備用)K4211重1半重1空平車NX17BK二七車輛廠31

5、(備用)K2211重1半重1空NX17BH二七車輛廠31(備用)K4211重1半重1空罐車G70K西安車輛廠31(備用)K2212重1空G70H西安車輛廠31(備用)K4212重1空敞車C76齊車集團31(備用)K6252重1空C76H株洲車輛廠31(備用)K5252空1重敞車C80齊車集團31(備用)K6252重1空C80H株洲車輛廠31(備用)K5252空1重表 1 參試車輛名稱、型號、數量及裝載狀態 第二階段可靠性試驗的參試車輛 (表2)：（1）第一階段可靠性試驗的車輛共計34輛，其中24輛上環運行試驗，10輛為備用車。空重車比例仍按第一階段的狀態執行。（2）K2改造車敞、棚、平、罐共計

6、24輛（段改車12輛、廠改車12輛），其中18輛上環運行試驗。空重車狀態兩空一重，有1輛段改棚車未到。（3）23噸軸重70噸級車輛敞、棚、平、罐共計16輛，全部參加運行試驗，各型空重車比例為一空一重。（4）新型C80車共計3輛，C80AH、C80B、C80C各1輛重車，均參加運行試驗。最近又新加了三輛車：2輛雙層集裝箱車和1輛PB車。2、可靠性試驗概況上環運行的車輛備用車輛 總計配重第一階段車輛21噸軸重20828按第一階段要求25噸軸重426K2改造車21噸軸重186242空1重70噸級車輛23噸軸重160161空1重新型80車25噸軸重303全重雙層集裝箱車25噸軸重2021空1重PB車2

7、1噸軸重1011重641680表 2 可靠性試驗參試車輛名稱、型號及數量 2、可靠性試驗概況2.1.2 列車編組 列車編組盡可能接近實際運用工況，掌握以下兩個基本原則：各車型在編組中均具有不同位置的工況不同車型均有互相連掛的工況 每個月度（列車運行4周3萬公里）換一次編組，每周整列調一次頭。第一階段可靠性試驗萬噸公里總計為：30966.739萬噸公里。 2、可靠性試驗概況試驗線路為鐵科院環行試驗基地（圖1），大環全長9公里，小環全長8.5公里。線路全部采用水泥軌枕，碎石道床，枕木數為1840根/公里，軌重60kg/m，大環曲線半徑1432m，超高105mm；小環半徑1000m，中間直線段長度7

8、55m。 第二階段可靠性試驗線路基本與第一階段均為小環，只是在直線段增加了側線，如圖1所示。圖 1環行線試驗線路示意圖 2.1.3 試驗線路2、可靠性試驗概況側線2.2試驗方案2.2.1 試驗里程 整個提速貨車120km/h可靠性試驗的總里程確定為36萬公里，約兩個段修期。第一階段可靠性試驗總里程為18萬公里已完成。第二階段可靠性試驗總里程也為18萬公里，截止06年12月22日已運行12萬多公里。可靠性試驗總里程累計達到了30萬公里，120km/h速度級的里程約占70%。 2、可靠性試驗概況2.2.2 試驗速度 可靠性試驗的速度控制如表4、表5。120km/h速度的運行里程比例達到70%，90

9、km/h及以上速度級的運行里程占總運行里程的90%以上。 速度km/h60708090100110120總計圈數3(通過側線)2(通過側線)5(通過側線)41111 89125日里程km25.51742.53493.593.5756.51062.5所占比例%2.41.643.28.88.871.2速度km/h60708090100110120總計圈數32551515109154日里程km25.51742.542.5127.5127.5926.51309所占比例%1.951.303.253.259.749.7470.78表 4第一階段可靠性試驗速度控制方案 表 5第二階段可靠性試驗速度控制方案

10、2、可靠性試驗概況2.2.3 列車制動 在每日的運行試驗中，安排5次列車制動試驗：調速制動2次（列車管減壓分別為100kPa和70kPa）、常用全制動停車2次（減壓量140kPa）和緊急制動停車1次。 1）調速制動：初速度120km/h，列車管減壓100kPa，列車速度降 至60km/h時緩解； 2）緊急制動停車：初速度120km/h，緊急制動停車； 3）調速制動：初速度120km/h，列車管減壓70kPa，列車速度降至60km/h 時緩解。 4）常用全制動停車：初速度120km/h，實施常用全制動停車。列車管定壓 500kPa時，減壓量140kPa以上；列車管定壓600kPa時， 減壓量17

11、0kPa以上。 5）常用制動停車：初速度120km/h，列車管減壓100kPa，停車后緩解。2、可靠性試驗概況2.2.4 車輛檢查 在試驗中，對于車輛的檢查在嚴格按照車輛運用管理規程的基礎上，針對120km/h提速貨車和可靠性試驗的特點制定了一系列的車輛檢查方案。提速貨車120km/h環行道可靠性試驗的車輛檢查分為初始狀態檢測、運用檢查、試驗結束后的檢查三大部分，其中運用檢查又分為日常檢查、周檢查、月度檢查和輔修檢查，具體見下表 7。2、可靠性試驗概況2、可靠性試驗概況2.3可靠性試驗測試項目2.3.1 動力學性能試驗 為了比較全面地掌握參試車輛在可靠性試驗中的動力學性能狀態，參試車輛的動力學

12、性能試驗分為以下幾個部分：參試車輛每18萬公里前的初始動力學性能試驗每18萬公里結束后的動力學性能試驗部分參試車輛及狀態不良車輛階段性的動力學性能試驗2.3.2 相對摩擦系數的測試在參試車輛可靠性試驗過程中，對車輛轉向架關鍵參數之一相對摩擦系數進行測試。同時，研究分析： 轉向架的相對摩擦系數隨運行里程變化的穩定性； 轉向架的相對摩擦系數的變化對車輛動力學性能的影響。 2、環行線可靠性試驗概況2.3.3 主要部件動應力的測試 對主要部件進行動應力測試，以研究長時間高速運行時動應力的變化，并對各主要部件的疲勞強度(可靠性)進行評估。 2.3.4 制動性能測試 在試驗的不同階段對參試車輛的制動性能進

13、行試驗。試驗分為單車制動試驗和列車制動試驗，測試120閥、空重車閥、閘調器，以及制動缸行程等性能與作用是否正常，研究車輛的制動性能與運行里程的關系。 2.3.5 主要部件（配件）性能測試 對車輛的主要部件，如軸承、閘瓦、旁承等均在試驗臺進行測試，以研究分析運行里程對部件性能的影響。對踏面磨耗定期測量。2、可靠性試驗概況2.4可靠性試驗依據的標準、規范與規程 2.4.1 動力學性能試驗規范 鐵道車輛動力學性能評定及試驗鑒定規范 2.4.2 車輛及線路檢查標準 鐵路貨車運用管理規程 鐵路技術管理規程 鐵路線路維修規則 鐵路接觸網維修規則2.4.3 其它項目相應的規范2、可靠性試驗概況2.5試驗安全

14、監測 環行線試驗基地有一套完善的列車運行安全監測系統，對列車運行安全實行不單斷地實時監測，確保試驗列車在環行線試驗的運行安全。安全監測系統主要由中心服務器、紅外軸溫監測、地面安全監測、圖像監測裝置等組成(圖 2)。 2、可靠性試驗概況圖 2可靠性試驗列車運行安全監測系統 參加第一階段環行線可靠性試驗的37輛車，共出現了38種不同類型故障，累計進行740次故障處理（包括制動試驗、制動軟管水壓試驗、軸承檢測中發現的故障）。 在不計入閘瓦的情況下，罐車故障發生次數、處理次數居首位，其它三種車型情況相當，反映了罐車的總體車況較其它三種車型要差一些。C76、C80 、C76H、C80H車由于參加試驗時間

15、短，運用里程少，故障發生次數不高。 3、故障統計與典型故障3.1第一階段可靠性試驗故障統計3、故障統計與典型故障第一階段可靠性試驗21t軸重被試車各車故障數統計表 圖 3 第一階段可靠性試驗21噸軸重各車型故障分配情況 3、故障統計與典型故障3、故障統計與典型故障第一階段可靠性試驗25t軸重被試車各車故障數統計表 圖 4 第一階段可靠性試驗25噸軸重各車型故障分配情況 3、故障統計與典型故障第一階段可靠性試驗主要故障匯總情況在環行線可靠性試驗運行到151105km時，試驗檢查人員發現G70K6283954車（空車）1、2位承載鞍頂面磨耗已非常嚴重（圖 5）。地面安全監測結果顯示該車的TPDS

16、13級的報警頻次明顯上升。 3、故障統計與典型故障3.2第一階段可靠性試驗典型故障3.2.1 承載鞍頂面非正常磨耗3、故障統計與典型故障承載鞍頂面磨耗嚴重承載鞍頂面磨耗嚴重圖 5G 70K6283954空罐車1、2位承載鞍嚴重磨耗（運行到151105km時） 3、故障統計與典型故障3、故障統計與典型故障圖 7G 70K6283954空罐車1、2承載鞍磨耗外觀情況 3、故障統計與典型故障圖 8G 70K6283954空罐車承載鞍及側架擋邊磨耗情況 3、故障統計與典型故障針對這種情況試驗項目與車輛生產廠家一道進行了細致的試驗研究，對磨耗最嚴重的承載鞍進行金相化學性能檢測。由檢測結果可知，磨耗最嚴重

17、的1位承載鞍和磨耗最輕的8位承載鞍其硬度（HB）相差不大，耐磨性也相當。這說明除了承載鞍硬度偏低、不耐磨的原因導致承載鞍磨耗嚴重外，還存在轉向架本身的問題導致1位、8位承載鞍的磨耗相差很大。在第二階段可靠性試驗中聯合工作組結合K2改造車反映出的問題對該問題進行了深入的試驗研究，提出了改造措施與方案，目前正在第二階段可靠性試驗中進行考驗。 3、故障統計與典型故障第一階段可靠性試驗進行到61727公里時。參試車輛G70H6450103空罐車輪緣及承載鞍的檔邊磨耗已非常嚴重，如圖 9、圖 10所示。輪緣磨耗呈現對角現象。觀察側架發現兩轉向架的兩側架不同程度地呈現內“八”字現象。在第二階段可靠性試驗中

18、同樣地生產廠家和聯合工作組進行了深入的試驗研究，提出了改造措施與方案，目前也正在第二階段可靠性試驗中進行考驗。 3.2.2 搖動座定位不良3、故障統計與典型故障3、故障統計與典型故障與制動性能有關的問題： （1）120控制閥 有4輛車120閥的局減閥膜板破損； 局減閥膜板漏泄。3、故障統計與典型故障（2）空重車自動調整裝置空重車傳感閥觸頭與橫跨梁觸板的間隙不合格；空重車傳感閥觸頭與橫跨梁觸板的間隙檢查困難；空重車調整裝置輸出的制動缸壓力偏差較大或“失調” 。3.2.3 其它典型故障（3）與制動性能有關的問題 制動缸活塞間隙 空車時制動缸活塞行程為：15510 15510 mm；重車時制動缸活塞

19、行程為： 17015 17020 mm。 25t軸重貨車制動缸壓力偏高 制動缸平衡壓力均明顯高于規定值。3、故障統計與典型故障（4）與結構和制造工藝有關的問題 6輛罐車中曾有5輛車的雙室風缸與風管連接處開焊，表明此處結構或焊接工藝存在問題 3、故障統計與典型故障（5）罐車車體裂紋問題 有4輛罐車車體與枕梁連接處出現裂紋，4輛車全為重車。第二階段可靠性試驗前根據專家組的意見對期中2輛進行焊補，對另外2輛沒有進行處理，繼續試驗跟蹤觀察。到目前沒有處理的2輛沒有變化。3、故障統計與典型故障鉤高互高差超限 累計在7輛車上出現，共進行12次處理，主要發生在罐車和平車上。分析認為前后從板座與緩沖器所產生的

20、摩擦力大于車鉤緩裝置的重量，造成車輛運行中鉤尾上翹，車鉤高度過低，互高差超限。通過試驗項目專家組的討論，提出在鉤尾框加焊檔塊予以解決。3、故障統計與典型故障旁承磨耗板螺栓切斷 K4及K5轉向架旁承磨耗板固定螺栓折斷、磨耗板松動竄出是一個比較典型的故障，共進行了53次旁承更換。新結構旁承將磨耗板的固定M8螺釘改為20銷釘(底面鉚緊)，在后面的試驗中有較大改觀，但仍存在問題，是否能滿足更長時間的運行要求還需第二階段可靠性試驗的驗證。 3、故障統計與典型故障搖動座固定塊開焊丟失 試驗初期就發現轉K4、K5轉向架的承載鞍導框搖動座固定塊不斷出現開焊、脫落的故障，共在9輛車上發生，進行了27次處理。搖動

21、座定位問題解決以后，固定塊開焊問題得到了緩解。如何徹底解決還需進一步地分析。 3、故障統計與典型故障車輪踏面損傷 輪對的故障主要表現為踏面剝離、局部凹下，從24輛21t軸重被試車的試驗情況看，有11輛車的15條輪對由于損傷超過運用限度被換下，換輪比率為15.6%。車輪踏面損傷的問題比較復雜，并且涉及多種專業。解決該問題需要多方面的合作，有待于進一步的試驗分析研究工作。 第二階段可靠性試驗目前參試的車輛共計63輛車，車型基本覆蓋了我國提速120km/h的所有車型，其中包括K2改造車、70t級車、X2K、PB車型。截止2006年12月20日已運行完119212.5km，其中120km/h的運行里程

22、為80240km，占運行里程的67.3%。車輛狀態基本正常，運行狀態良好。牽引噸位最大3300多噸，日運行里程約1020公里，到目前第二階段可靠性試驗累計萬噸公里為：38376萬噸公里。可靠性試驗總累計萬噸公里為：66120萬噸公里。3、故障統計與典型故障3.3第二階段可靠性試驗故障統計3、故障統計與典型故障表 9第二階段可靠性試驗參試車輛主要故障統計 3、故障統計與典型故障圖 16 第二階段可靠性試驗主要故障分配情況（1） 3、故障統計與典型故障圖 17 第二階段可靠性試驗主要故障分配情況（2） 3、故障統計與典型故障K2改造車中出現的故障類型：承載鞍與側架導框磨耗、承載鞍頂面磨耗、上心盤鉚

23、釘松動、車輪剝離、罐體卡帶斷或松動、罐體托架裂、車輪輻板孔裂紋、旁承橡膠體裂、旁承與滾子間隙超限、空重車自動調整閥漏泄、制動缸作用不良、車鉤托梁磨耗板丟失、交叉桿安全鏈螺母丟失、心盤磨耗盤裂、橫跨梁空重閥觸頭板焊縫橫裂、120閥防盜箱安裝耳折斷、車鉤高超限、車鉤后從板座鉚釘松、上拉條圓銷開口銷折斷、折角塞下堵泄露、車頂走板欄桿裂。 3、故障統計與典型故障70t級車中出現的故障類型：承載鞍與側架導框磨耗、制動梁滑槽磨耗板竄出、搖枕B區鑄造缺陷、旁承橡膠體裂、承載鞍導框搖動座固定塊開焊、上拉桿與牽引梁下翼板磨耗、車輪踏面剝離過限、車鉤高超限、空重車節制閥帽丟失。 3、故障統計與典型故障第一階段試驗

24、的21t軸重車中出現的故障類型：承載鞍與側架導框磨耗、承載鞍頂面磨耗、導框搖動塊竄位及磨耗、搖動座固定塊開焊丟失、軸端螺栓松動、車輪踏面剝離過限、空重車自動調整閥漏泄、旁承橡膠體裂、旁承盒斷裂、側架立柱磨耗板裂、制動梁端襯套鉚釘折斷、鉤身托板螺母丟、鉤尾框托板螺母、主管卡子螺母丟、軸承擋鍵開口銷丟、120閥防盜箱安裝耳折斷、車鉤托梁磨耗板磨耗過限、鉤舌銷開口銷丟、上心盤鉚釘松動、車號標簽安裝架裂、鉤提桿座裂、旁承與滾子間隙超限、空重閥支管折斷、車鉤高超限、上心盤鉚釘折斷、心盤中心銷彎曲、雙室風缸支管裂。 3、故障統計與典型故障 80t級車出現的故障類型：立柱磨耗板折斷、搖動座固定塊開焊、鉤舌銷

25、開口銷丟、承載鞍與側架導框磨耗、旁承與滾子間隙超限、車輪踏面剝離過限、交叉桿安全鏈斷。副構架與側架磨耗嚴重、立柱磨耗板橫裂、制動軟管與鉤提桿磨、軸承擋鍵螺母松、閘條器調整桿開口銷丟、旁承與滾子間隙超限、副構架連接軸折斷、枕簧竄出。3、故障統計與典型故障 （1）K2轉向架承載鞍與側架非正常磨耗承載鞍與側架非正常磨耗的故障在第二階段與第一階段類似，第二階段可靠性試驗由于有K2改造車的加入，這種故障較第一階段試驗范圍廣。截止到06年4月7日，在4輛裝K2型轉向架的空車被試車中出現承載鞍頂面非正常磨耗，分別是NX17BK5283868車、G70K6229883（段改空）車、G70K6227972（段改

26、空小輪徑）車、C62BK4659181車(輕微)。G70K6227972車除了承載鞍異常磨耗外，罐體卡帶斷裂、墊木松動故障。 3.4第二階段試驗典型故障3、故障統計與典型故障 典型故障圖片K2轉向架承載鞍頂面非正常磨耗（1）3、故障統計與典型故障 典型故障圖片K2轉向架承載鞍頂面非正常磨耗（2）3、故障統計與典型故障 典型故障圖片K2轉向架承載鞍頂面非正常磨耗（3）3、故障統計與典型故障 典型故障圖片K2轉向架承載鞍頂面非正常磨耗（4）3、故障統計與典型故障 典型故障圖片K2轉向架承載鞍檔邊與側架非正常磨耗（1）3、故障統計與典型故障 典型故障圖片K2轉向架承載鞍檔邊與側架非正常磨耗（2）3、

27、故障統計與典型故障 典型故障圖片K2轉向架承載鞍檔邊與側架非正常磨耗（3）3、故障統計與典型故障出現承載鞍頂面非正常磨耗車輛具有下列特征（1）都是空車（包括第一階段的G70K6283954車）；（2）罐車所占比例較大，包括第一階段的1輛罐車，出現此類問題的共有3輛罐車、1輛平車和1輛敞車；（3）出現承載鞍頂面非正常磨耗車輛地面安全監測裝置TPDS監測表明車輛運行狀態不良狀況名列前列。（4）這種故障情況下車輛的動力學性能趨于惡化，運行安全性得不到保證。針對這種情況聯合工作組進行認真的理論分析與試驗研究，最終提出了改進方案（主要是組合式斜楔和旁承），改進方案經環行線動力學性能比較試驗取得了比較理想的效果，目前正在進行可靠性考核，還沒有出現明顯的磨耗現象。 3、故障統計與典型故障 （2）K4轉向架承載鞍與側架非正常磨耗第一階段18萬公里試驗后已發現K4型轉向架承載鞍與側架磨耗嚴重，部分車磨耗已過段修限度，在第二階段初期這種現象還十分普遍。針對K4、K5轉向架反映出的問題，生產廠家高度重視，從第一階段試驗中發現問題后應開始進行分析研究，并提出改進方案。第二階段試驗以來聯合工作組與生產廠家一道進行了大量的試驗驗證。改進方案車輛的動力學性能也取得了比較理想的效果，改進方案的效果還有待于進一步的可靠性試驗考驗，目前為止還比較穩定正常。3、故障統計與典型故障 典型