一、問題的提出
為適應我國鐵路跨越式發展的需要,自第六次全路大面積提速以來,隨著鐵路運用貨車的新技術運用,使得貨車提速轉向架的改造工作全面迅速展開,目前運用貨車中裝有提速轉向架的車輛已達到80%以上,在這種新的背景下,給鐵路貨車的各部配件都提出了很高的要求,尤其是輪對。進入2023年以來,我作業場不斷發現因輪對原因而直接或間接造成的車輛典型故障,如輪對踏面擦傷過限,踏面剝離,輪緣磨耗過限、缺損,輪緣缺損，踏面周圍磨耗過限,輪輻板孔裂,滾動軸承保持架裂損,制動樑端軸開焊,支柱裂損等,一旦出現漏檢,將會嚴重威脅到行車安全。
雖然目前全路各大幹線都已安裝使用了5t裝置,包括專門針對輪對故障的tpds系統,但是實際運用中還未完全磨合好,輪對故障及由輪對故障而引起的其它故障對行車安全的危害還十分嚴重,鐵道部及各路局對此也非常重視,因此有必要對輪對故障進行分析和研究,找出切實可行的辦法降低危害,以便更好的為鐵路運輸服務。
二、原因分析
造成輪對故障大幅增加的原因是什麼,它有什麼樣的規律,又有什麼樣的必然因素,下面從以下幾個方面分析一下原因:
第一、氣候因素
我國富源遼闊,從東北到西南,從華東到新疆,鐵路線的長度都在5000公里上下,而且我國跨緯度非常大,從熱帶**帶到溫帶、寒帶,當南方陽光明媚的時候東北還處在冰天雪地之中,溫差非常大,使車輛配件特別是輪對承受非常大的考驗,使得材質容易發生變化,加上車輪不斷的在滾動中不斷與閘瓦發生摩擦,使表面材質過早產生疲勞,以致剝離缺損。
第二、裝置因素
鐵路貨車車輛由於運輸的需要,不斷要進行編組,在一些大型編組站使用緩行器,有的使採取用夾板的方式夾住輪對,使車輛減速,來降低車輛速度,因此,使輪對受到不同於正常執行的阻力或打擊,當遇有缺陷的輪對時,極易發生缺損.而在一些小型編組站,由於裝置落後,還在使用鐵鞋制動,當車輪踏面接觸鐵鞋後由於慣性原因還要再向前繼續執行,但已不是滾動,而是變成了滑行,滑行距離較長時很容易擦傷輪對。
第三、車輛在執行中的因素
車輛在執行中,各種情況非常複雜,有自身的、外界的，是車輛輪對故障產生的主要因素，具體說來包括車輛自身結構方面的和機車操縱方面的及製動機效能方面。
a、車輛構造因素
今年來,車輛新技術得到大量應用,如交叉支撐裝置,窄導框結構的側架hds型整體碾鋼車輪，hdz型整體鑄鋼車輪,l-a、l-b、l-c型組合式制動梁,高磨合成閘瓦,彈簧托板,一體式構架等.使車輛效能大為改觀,特別是提高了執行速度,從過去平均時速30-40km/h,提高到了80km/h,一些直通貨場列車甚至接近100km/h，行包列車更是達到了120km/h。貨車執行速度的提高,完全得益於提速轉向架,轉k2型轉向架,轉k4、轉k5、轉k6型轉向架成為現行貨車的主型轉向架,車輛結構更加緊湊合理,這些優點是不爭的事實,但凡事有利必有弊.
貨車執行速度的提高使制動距離延長,閘瓦與車輪踏面的磨擦加劇,特別是使用高磨合成閘瓦後,閘瓦本身雖然耐磨但對車輪的損傷卻非常大,一方面摩擦時間長造成輪踏面表面的溫度上公升非常快,使材質變軟;另一方面溫度公升高後閘瓦本身變化,將踏面表層較軟的部分粘住,在不斷滾動中使表層材質不斷脫落,另外乙個重要因素是整體輾鋼車輪的踏面耐磨性減小，在實際運用中我們經常可以看到高磨合成閘瓦磨下的金屬鐵屑及踏面被磨出的構槽形狀及明顯的磨耗過限狀況,甚至有的輪踏面凹下情況非常嚴重,圓周磨耗嚴重超限。而對於一部分仍使用轉8a型轉向架的運用貨車來講,由於各部配件的配合尺寸較為不緊湊,所以車輛在執行中各部配件出現的偏磨現象較多,如車輛在通過曲線時靠外一側的輪緣與鋼軌緊貼,造成輪緣的偏磨。上述情況都是在列車正常執行中發生的，因此也可以稱之為必然現象。
b、機車操縱方面的因素
由於目前我國的國情原因,客貨車尚不能實現分專線行駛,貨車只能在客車通過的間隙中通過,而在繁忙線路上,如我作業場在京廣上、下行線的關鍵位置,京廣、下上行的貨車和石太綫部分上行的貨車都要到這裡進行檢修作業及編組,要想保證運輸暢通列車就要不斷的加速減速,才能正點到達,而在此過程中,如果由於機車操縱原因加速過快必須減速,就必須加大制動力，另外在長大下坡道上,列車由於長時間帶閘執行使得閘瓦與車輪的磨耗加劇。在上述兩種情況下很容易引起車輪踏面擦傷,這種屬於一種必然因素。
c、制動機效能的影響
目前我國鐵路貨車的制動機型別主要有gk型、103型、120型三種及新生產的120-1型,120型制動機是運用貨車的主型制動機,效能較好,但不足之處就是在與gk型.103型制動機混編時容易出現不穩定的情況,如引起緊急制動,制動後緩解不良,制動力過大等情況.尤其是後面兩種情況危害很大,它是目前導致車輪踏面擦傷的罪魁禍首。
在目前情況下,這是一種必然引起的現象,相信經過一段時間的制動機改造,這種情況會有好轉。
第四、材質不良
造成輪對故障的另乙個因素是材質不良。目前我國鐵路貨車裝用的輪對主要有整體碾鋼輪對、新型提速減重碾鋼或鑄鋼輪對。如：
hds型、hdz型、hdsa型、hdzb型等，新型提速減重輪對的踏面剝離、擦傷、圓周磨耗較多，而整體碾鋼輪對由於自身結構特性發生輻板孔裂紋的現象較為集中,造成這種情況的主要原因是在鑄造的過程中,材質缺陷或工藝未達到要求而造成的。從實際運用情況看，發生踏面剝離的新型提速減重整體碾鋼輪或整體鑄鋼輪，使用時間都不長，車輪在出廠質量上存在缺陷，會導致車輪的區域性凹下等情況。
第五、其他因素
除以上幾方面外，發生輪對故障的還有其他因素。如：車輛在專用線上裝車時，鋼軌上石礦渣等其他硬物會造成車輪踏面的大面積麻點，逐步發展為其它危害較大的故障。
還有車輛在執行中的離心力，在吊裝過程中的損傷等都容易造成輪對故障。
三、輪對故障的危害分析
輪對故障的存在，不僅僅是對輪對本身不利，更重要的是它還會造成一些比輪對本身危害更大的危害。綜合分析起來有：
1、輪對自身故障危害
a、輪緣與踏面偏磨所造成的危害
踏面偏磨後，容易引起輪徑差過大，造成車體重心偏向小輪徑一側，加劇了踏面偏磨。
b、輪緣磨耗超限後的危害
輪緣磨耗超限後會導致輪緣根部斷面減薄，強度下降，在輪緣根部易產生裂紋和缺損，還會使輪緣與鋼軌間的游間增大，減少了車輪的安全搭載量，而且加劇了輪對的橫向運動，在通過道岔時爬上尖軌，造成脫軌或軋傷尖軌，而且在磨耗超限後，當通過曲線時，不僅增加了執行阻力還加劇了輪緣的磨耗。
c、車輪踏面擦傷及區域性凹下超限後的危害
踏面擦傷及區域性凹下超限後，輪對的圓弧面上會出現較大的區域性平面，使輪對不能圓滑滾動，增加了輪對的衝擊震動，當輪徑為840mm，擦傷深度為2mm時，其弦長為82mm，就是說有82mm的平面參與了滾動，車輛每執行一公里，該平面打擊鋼軌約2700次左右。試想一下，一輛重60t的敞車，加上自重20t，總約80t，每個車輪所承受的重量為10t，這是靜止狀態下，如果車輛再以每小時80公里左右的速度執行，那對鋼軌的打擊振動以及車輛上的其它配件都是乙個極為嚴重的考驗。
d、踏面剝離、缺損超限的危害
發生踏面剝離及缺損超限後，不但增加了輪對的衝擊振動，更嚴重的是隨著車輛的執行，剝離及缺損部位不斷加劇，尤其發生缺損後，當缺損部位至相對輪緣之距離小於1508mm時，通過曲線時就有可能發生車輛脫軌造成行車事故。
e、輻板孔裂損超限的危害
車輪輻板孔雖吊裝方便，但這種輪對經過長時間使用後，輻板孔處的裂損情況非常嚴重，特別是當輪對經過多次鏇削加工後輪輞減薄，很容易發生輻板裂損故障。近幾年因輻板裂損而造成車輪崩裂的事故不在少數。我作業場一職工曾經發現一起輻板裂300mm的重大故障，情況已岌岌可危，如果漏檢必然會造成車輪崩裂，車輛脫軌、顛覆事故。
2、由輪對故障引發的其它故障
a、大部件斷裂
車輛的搖枕，側架各梁等大部件是受力較為集中的地方。當輪對擦傷、凹入、剝離、缺損過限時，加大了車體的衝擊振動，當遇到大部件存在缺陷，貨物裝載超重情況時，容易使大部件受力過於集中而發生斷裂。如：
搖枕斷裂、側架斷裂冷切軸等等，而造成行車事故。
b、損傷鋼軌
輪對擦傷、凹入、剝離、缺損過限時，會加大對鋼軌的打擊力度。特別是在兩根鋼軌的接縫處，因用鉚釘和夾板連線，在承受較大的打擊時，鉚釘孔處易發生裂損或使鉚釘折斷，鋼軌發生位移，而造成脫軌，另外輪對其他部位磨耗超限後，也可能會損傷尖軌，岔尖等裝置。
c、引發軸承故障
滾動軸承是與輪對聯絡最為緊密的部件，當輪對擦傷、凹入、剝離、缺損過限後軸承所承受的衝擊載荷和交變載荷會加大，使軸承的運**生異常，而逐步發展為保持架裂損，滾子破裂，外圈裂損等，會引導熱切軸而造成行車事故。
d、制動梁故障
制動梁是車輛在執行當中與輪對接觸很頻繁的配件，當遇有超限的輪對時，制動梁所承受的衝擊力和振動力會加大，進而引發制動梁支柱裂損、梁體裂損、端軸開焊、折斷等故障，危及行車安全。
e、其它故障
除上述情況外，輪對故障還可能引起車鉤托樑螺栓鬆動、脫落，鉤尾框托板螺栓鬆動、脫落後造成鉤尾框托板脫落，從而造成列車分離等事故，還可能引起貨物重心發生位移造成車體傾斜超限，損壞建築物或行車裝置，以及在空車時引發枕簧竄出、丟失，重車時造成搖枕彈簧，軸箱彈簧折斷等故障而危機行車安全。
四、制定有效的防範措施
既然輪對故障存在之多，危害那麼大，在分析存在的原因及發生的規律後，應制定有效的防範措施。
1、在車輛檢查維修過程中，檢車員要嚴格按照作業指導書去檢查維修車輛，落實各項維修質量標準，蹲輪到位，全面檢查。最為切實可行而且有效的辦法是做好列車進站時的接車工作，做到接車到位，嚴格執行接車四注意制度，早到位，接滿車，特別是在尾部檢車員要盡到責任，在接車過程中發現車輪振動力較大和特大的情況時，用對講及時與相關人員聯絡，對異狀車輪做好跟蹤檢查，如有必要須與機後檢車員聯絡好讓機車把異狀車輪的異狀部位拉到便於檢查和測量的位置，當出現列車連續到達的情況時，工長和尾部檢車員及時通知各對作業人員轉線接車並做到接車到位。檢車員發現有超限的輪對故障時要和同對人員做好會診檢查，並及時通知工長到位鑑定，然後妥善處理，把相關情況及時準確的記載到車統-15上，方便hmis系統輸入及日後檢查。
2、與5t系統的室內檢車員做好溝通，及時聯絡，tpds系統發現和預報的輪對故障有著非常重要的作用，它能相對準確的預報故障輪對的編掛位置，故障部位及故障級別。在貨車不斷提速的大前提下，它能有效的提高室外檢車員的工作效率，因此在日常工作中，對室內檢車員預報的輪對故障一定要做好全面細緻的檢查和測量，準確判斷，妥善處理，努力做到不放過乙個超限的故障輪對上路。
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