摘　要：由于地铁列车的频繁碾压而使得部分地段钢轨的侧面磨耗日益加剧，不但造成较大的人力、物力、财力的支出，还严重威胁列车的行车安全。通过对南京地铁1号线钢轨侧面磨耗情况进行实地调查，选择干式润滑方式对新模范马路—南京站上行线侧磨严重地段，进行为期3个月的减磨、减噪涂覆试验。经过对现场使用效果和经济效益的分析比较，认为干式润滑技术能有效减少钢轨侧面磨耗及机车轮缘磨耗，降低车辆经过时的噪声，提高列车运行平稳性，针对试验中发现的问题建议：优化干式润滑剂涂覆装置及涂覆方法，以达Z大经济效益，加强对钢轨磨耗及轮缘磨耗情况的测量统计，以便于后续线路的维修养护。
　　关键词：轮轨润滑；钢轨磨耗；干式润滑技术
　　南京地铁1号线正式运营以来，由于地铁列车的频繁碾压使得部分地段钢轨的侧面磨耗日益加剧，尤其是曲线半径较小的地段尤为突出，不但造成了较大的人力、物力、财力的支出，还严重威胁着列车的安全运行。为改变这种现状，南京地铁运营分公司使用“便携式曲线钢轨干式润滑装置”对新模范马路—南京站上行线进行了为期3个月的干式润滑剂涂覆试验，完成了相关试验项目。试验结论认为，通过使用干式润滑技术，能够达到减磨、减噪、提高列车运行平稳性。
　　1　干式润滑技术机理分析
　　干式润滑是近年发展起来的一种新技术。之前，轮轨润滑大部分采用的是油脂润滑方式。油脂润滑方式中的润滑剂主要是石墨油脂。石墨具有自动润滑性能，对金属表面的附着力较大，同时易于沿平面滑动；它通过在润滑层接触面上形成表面吸附分子来减轻摩擦，其作用类似于在边界摩擦时添加剂分子的作用。因此，从理论上讲，石墨油脂的润滑效果应该是很好的。但是通过实际应用发现：石墨油脂经高压空气雾化后喷盖到钢轨的侧面磨耗区后，会形成一条石墨油脂带；而石墨油脂易于沿平面滑动，流动性强，经过列车碾压后，石墨油脂会转移到轨顶面，引发粘着系数的改变，造成牵引制动的问题。此外，石墨油脂为易燃品，在有着空间特殊性的地铁线路上易造成消防安全上的隐患，同时还存在对环境的污染。
　　干式润滑技术的发展弥补了油脂润滑方式的上述不足。干式润滑方式中的润滑剂是由主成膜物质（为合成树脂、聚合油）、次成膜物质（为固体润滑材料），以及抗压抗磨剂、成膜助剂等合成的一种新型高分子复合材料。其中选用的油性剂如十二羟基硬脂酸，其极性基团（羟基）与金属表面发生化学反应后，生成金属皂，从而隔离摩擦表面，起到润滑减磨效果。由于润滑剂是连续地涂在钢轨侧面上，所以在钢轨侧面形成一层均匀的、连续的干式润滑膜;在列车经过时，合成树脂及聚合油便载着固体润滑材料转移到列车轮缘上，对轮缘进行润滑，从而达到近似“液体摩擦”的减摩、减磨的效果。其润滑机理可看做是一种界面润滑原理，而不是油脂润滑方式的流体润滑原理。
　　鉴于上述分析，南京地铁1号线采用干式润滑作为涂覆试验方式。
　　2　操作方法简述
　　实际操作中，选用对比试验的方法对涂覆前后的效果进行跟踪调查。试验选定了上行线两段曲线进行涂覆，同时在下行线选取了同里程的两端曲线作为空白对照组。对比地段的参数见表1。 　　涂覆方法：涂覆选用“便携式曲线钢轨涂覆装置”一套，按照每日涂覆的方式作业。
　　观测点：新模范马路—南京站上下行线各取6个观测点，并在钢轨头部外侧做固定标记；每月由专业人员测量一次，测量人员、测量器具固定。
　　数据采集：使用曲线观测测量仪及AWA6218B噪声分析仪定期对试验地段的磨耗量及行车噪声数据进行采集，记录成表。
　　3　实际效果分析
　　通过3个月的涂覆工作，分别对6个观测点的上下行地段钢轨轨头下16mm、10mm、5mm处的钢轨轨头宽度进行测量，从而得出具体磨耗量大小；对同一辆列车经过该地段上下行区域按照20s的间隔采集7组噪声数据，从而得出平均噪声值大小，同时对两组曲线的上股钢轨轮轨作用面进行了对比。整理数据后，得出平均磨耗率的对照（见表2）及平均噪声对照（见表3）。 　　通过以上的统计数据可知，经过涂覆后，上行线试验地段的钢轨侧面平均磨耗率比未涂覆区段要低，噪声情况也有改观；说明在新模范马路—南京站上行线曲线钢轨上涂覆干式润滑剂，起到了较为明显的减磨、降噪的效果。
　　4　经济效益估算
　　4.1 钢轨经济效益
　　4.1.1 基本参数
　　·润滑剂减磨效果：延长钢轨寿命42%。
　　·便携式涂覆装置价格：0.5万元（3年使用寿命期）。
　　·润滑剂价格：12.86万元/T。
　　·南京地铁1号线目前曲线总长度：16.381km（单股曲线）。
　　·每年装置操作所需人员费用：4人×3000元/月×12月=14.4万元。
　　·估算曲线钢轨的换轨周期：根据未涂覆月侧
　　磨速率0.27mm/月，推算出换轨年限为4.32年；采用干式润滑月侧磨速率0.19mm/月，推算出换轨年限为6.14年。
　　·润滑剂每日的消耗量：0.2kg/km（每三日涂覆一次）。
　　·每公里换轨费用：50万元/km（单股）。
　　·涂覆周期：采取每三日涂覆一次的方式。
　　4.1.2 每年涂覆所需的费用
　　涂覆所需费用=所用润滑剂费用（涂覆公里数×每公里消耗量×润滑剂价格×涂覆天数）+人工费+装置折旧费=29.945万元/年
　　4.1.3 每年节省的换轨费用
　　每年节省换轨数量：1.124km/年；
　　每年节省费用：56.2万元。
　　4.1.4 每年节省费用
　　每年节省换轨费用-每年涂覆所需费用=26.255万元。
　　4.2 车轮经济效益
　　对曲线实施干式润滑后，在曲线钢轨侧面磨耗降低的同时，也会对车辆的轮缘磨耗产生减磨作用。在试验过程中可以看到，在运行车辆的轮缘上附着有干式润滑剂。所附着的干式润滑剂对车轮轮缘有明显的保护作用，可降低其磨耗（见图1）。 　　车轮磨损报废并不限于轮缘磨耗，还有车轮踏面磨耗等方面。采用干式润滑技术后，可以保守地估计车轮的平均使用寿命延长20%。由此则可计算出实施干式润滑技术后因车轮减磨而带来的经济效益：
　　1）车轮在未实施干式润滑涂覆时，平均使用寿命按5年计算，则每个车轮每年投入的费用为0.22万元（车轮单价为0.9万元/个，人工费为0.2万元/个）；
　　2）实施干式润滑涂覆后，假设机车车轮的平均使用寿命延长20%，则每个车轮每年投入更换车轮的费用为0.183万元；
　　3）实施干式润滑涂覆后，每年每个车轮节省费用为：0.22万元-0.183万元=0.037万元；
　　4）一列地铁列车有6节车辆，每节车辆8个车轮，因此每辆车每年节省费用为：0.037万元×6×8=1.776万元；以南京地铁目前20列车计算，每年因车辆轮缘减磨可节约35.52万元。
　　4.3 总经济效益
　　每年总经济效益=每年钢轨经济效益+每年车轮经济效益=26.255万元+35.52万元=61.775万元。
　　5　结语与建议
　　采用干式润滑技术进行涂覆后，可以降低曲线钢轨磨耗速率，使轨距更加稳定，降低了养护的工作量，提高了线路的平顺性;同时在涂覆了干式润滑剂后，轮轨接触面积增加，提高了轮轨吻合性，可以减少机车、车辆轮缘磨耗，节约能源动力，降低噪声，节能、环保效果明显。
　　为了在后续线路中更好地推广干式润滑方式，针对试验中发现的问题，提出如下建议：
　　（1）优化干式润滑剂涂覆装置及涂覆方法，一是要加强对涂覆装置的改进，使涂覆效果更加稳定，智能化程度进一步提高；二是要改进涂覆方法，以达到Z大的经济效益。
　　（2）加强对钢轨磨耗及轮缘磨耗情况的测量统计，主要是建立钢轨侧面磨耗及轮缘磨耗数据库，研究磨耗规律，便于后续线路的维修养护。
　　参考文献
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