淺析車載式智能鋼軌涂覆裝置在重載線路上應用

淺析車載式智能鋼軌涂覆裝置

在重載線路上的應用

王興明，姜瑞林

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（1.濟南鐵路局工務處，山東濟南，250001；

2.濟南三新鐵路潤滑材料有限公司，山東濟南，250001）

摘要：文章以朔黃鐵路所應用的車載式智能鋼軌涂覆裝置為例，分析了車載式智能鋼軌涂覆

裝置對重載線路曲線鋼軌減磨所起到的作用。

關鍵詞：重載鐵路；曲線鋼軌；減磨

1前言

根據中國鐵路運營特點和實際需求，在貨物運輸方面以發展重載鐵路運輸作為主攻方

向。發展重載鐵路運輸是鐵路擴能增效的一種有效途徑，但隨著列車軸重的增加，輪軌動力

作用隨之加劇，曲線鋼軌與機車輪緣的磨耗異常顯著，導致鋼軌的使用壽命降低、車輪鏇修

周期縮短。尤其是一些重載線路，鋼軌側磨已成為曲線鋼軌更換的決定因素。為減緩曲線鋼

軌側磨，鐵路工務和機務部門先后采用了機車輪緣潤滑、鋼軌涂油、調整內軌軌底坡和曲線

超高、改變輪軌接觸幾何匹配等方式，雖起到了一定的作用，但作用效果持續性欠佳、實施

較為復雜。

2干式潤滑技術的應用

經國內外專家研究表明，鋼軌軌頭側面之間實施干式潤滑，能夠有效地減緩曲線鋼軌側

面磨耗。鋼軌干式潤滑劑是一種以界面潤滑原理取代油脂流體潤滑原理的新型高分子復合潤

滑材料，主要由主成膜物質（合成樹脂、聚合油）、次成膜物質（固體潤滑材料）、極壓抗磨

劑、稀土化合物及高聚物等添加劑組成，它具有很高的抗極壓性，且摩擦系數很小，能在摩

擦界面間形成干式潤滑膜，可以防止金屬表面微觀凸起穿透潤滑膜，隔開摩擦副表面，從而

起到減磨作用。

濟南鐵路局于1995年研制成功的鋼軌專用干式潤滑劑，具有長效性突出、抗極壓性強、

減磨效果好、不加速鋼軌剝離、不污染道床等特點，對減緩曲線鋼軌磨耗具有明顯效果。先

后在濟南、上海、沈陽、西安等鐵路局應用，均取得了顯著的經濟和社會效益。

3車載式智能鋼軌涂覆裝置的研制

3.1研制背景

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為了滿足貨運重載線路曲線鋼軌減磨需求，自2008年起，濟南鐵路局組織技術人員展

開了機車車載式智能鋼軌涂覆裝置（以下簡稱裝置）的研制工作。裝置安裝在機車上，當機

車通過曲線鋼軌時，自動向曲線鋼軌噴涂干式潤滑劑，起到減緩曲線鋼軌側磨的作用。

3.2裝置基本構造

裝置由裝置主體、智能控制器、隔離變壓器、車下輔助安裝架組成。

3.2.1裝置主體

裝置主體內部的直融加熱器將所存放的干式潤滑劑（固體）進行加熱融化，使其成為液

態。通過電機帶動齒輪泵轉動，齒輪泵將液態潤滑劑泵入輸料管道中，經過噴嘴準確、均勻

地噴涂到曲線鋼軌內側面上。

3.2.2智能控制器

智能控制器是裝置的核心控制部分，是實現裝置智能化控制的關鍵。通過智能控制器可

以極為簡便的實現曲線位置識別，實現噴涂智能化控制、噴涂作業過程監控以及數據交換等

功用。智能控制器基于嵌入式Linux操作系統和ARM9T處理器平臺技術。它集噴涂自動控

制、反饋電子測量、數據現場通信、遠程移動通信等功能于一體（見圖1）。

圖1智能控制器組成框圖

左/右噴涂

驅動控制

反饋檢測

加熱控制單元

單元

TAX2信息采集

ARM9+LINUX基本系統

GPRS遠程數據

狀態指示

數據交互模塊

3.2.3隔離變壓器

為確保機車安全，采用隔離變壓器進行電氣隔離，裝置設置了一臺隔離變壓器，引入機

車AC380V電源，輸出AC48V，為裝置提供動力電源。

3.2.4車下輔助安裝架

根據不同的機車類型，選取合適的位置，安裝車下輔助安裝架，為輸料管、噴頭提供固

定。

3.3裝置工作過程

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裝置采用“固—液—固”的加熱方式，將干式潤滑劑（固體）投入裝置主體內部，通過

智能控制器控制直融加熱器進行加熱，使潤滑劑融化成為液態。智能控制器采集TAX2型機

車安全信息綜合監測裝置所提供的機車運行時速、里程、上下行等信息，確定機車所處位置，

與其內部預置的作業曲線位置進行匹配運算，當機車到達需要進行涂覆作業的曲線，智能控

制器根據機車運行時速，選擇適合的噴涂間隔控制電機帶動齒輪泵轉動，通過輸料管道噴涂

到曲線鋼軌內側面上，經車輪碾壓后形成固體潤滑膜，起到減緩曲線鋼軌磨耗的作用。智能

控制器對裝置實行作業全過程監控，一旦加熱區的溫度超限，或者作業電流、電壓過高，智

能控制器將控制隔離變壓器動作，切斷裝置動力電源，保證作業的安全性。

此外，智能控制器還融合了GPRS遠程數據傳輸技術，地面客戶端發送訪問需求后，智

能控制器通過GSM模塊將裝置當前的工作狀態發送至網絡服務器，經過服務器處理后，傳

送至各客戶端。

4車載式智能鋼軌涂覆裝置在朔黃鐵路應用情況分析

4.1應用背景

朔黃鐵路作為西煤東運第二大通道重要組成部分，在運量不斷增加的情況下，要完成3.5

億噸的擴能改造。曲線鋼軌磨耗嚴重超限，直接影響了線路的正常運營狀況，不但加大了運

營成本，而且對行車安全構成了一定的威脅，如何有效的減緩曲線鋼軌磨耗，保持線路的良

好狀態，成為了現階段的主要任務。為徹底解決這一問題，經鐵道部眾多專家研究決定，將

曲線鋼軌干式潤滑減磨技術列為朔黃鐵路減磨方案之一。為此，決定應用車載式智能鋼軌涂

覆裝置減緩曲線鋼軌磨耗。

4.2裝置應用情況

2008年8月—2009年8月，在朔黃鐵路原平分公司進行為期一年的人工涂覆試驗。為

驗證潤滑劑的減磨效果，鐵科院組織專家選取朔黃鐵路原平南—北大牛區間內的K69+781

km至K70+252km處的曲線作為使用效果的試驗曲線，先后對試驗曲線鋼軌進行了6次磨

耗量的測量，測量結果見表1：

表朔黃鐵路試驗曲線磨耗量測量記錄表

1

測量時間最大磨耗量距上次測量磨耗量通過總重

初始觀測萬噸

二次觀測萬噸

三次觀測萬噸

四次觀測萬噸

五次觀測萬噸

六次觀測萬噸

1.91mm1.91mm6259.5

3.49mm1.58mm9288.6

4.32mm0.83mm11891.9

5.41mm1.09mm15633.3

6.56mm1.15mm18943.0

7.90mm1.34mm22412.0

涂覆后通過總重為22412萬噸時，曲線鋼軌最大磨耗為7.90mm，歷史上通過相同總重

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時，曲線鋼軌最大磨耗為11.1mm；，可以看出，通過涂覆潤滑劑后，延長曲鋼軌使用壽命

28.82%。

2008年11月至2009年2月，裝置的原理機試制成功，在朔黃鐵路軌道車上進行試驗

性應用，應用結果表明，裝置滿足自動作業的條件。

2009年3月，裝置研制成功，4月，在北京交通大學電磁兼容實驗室（鐵路電務設備電

磁兼容檢測中心）對控制器進行了電磁兼容檢測，順利通過檢測；5月，裝置在鐵道部產品

質量監督檢驗中心通過了型式試驗檢測。

2009年10月，在朔黃鐵路管轄的韶山4型機車中的3臺機車上安裝了車載式智能鋼軌

涂覆裝置（機車號分別為：SS4B0173、SS4B0175、SS4B0176），對朔黃鐵路神池南—黃

驊港區間內的所有曲線鋼軌進行涂覆作業。

4.3應用結論分析

在朔黃鐵路應用車載式智能鋼軌涂覆裝置對曲線半徑R≤1000m的曲線鋼軌進行涂覆

作業后效果明顯，由此可見，車載式智能鋼軌涂覆裝置適合重載鐵路曲線鋼軌的減磨作業。

下一步，將繼續追蹤裝置的應用狀況，通過對裝置進行性能改良，力求達到預期的減磨效果。

5參考文獻

【1】耿志修．《大秦鐵路重載運輸技術》．北京：中國鐵道出版社，2009年

【2】周平．《鐵道概論》．北京：中國鐵道出版社，2007年

作者簡介：王興明（1971，11），工程師，濟南鐵路局工務處。聯系電話：152****7518。

姜瑞琳（1986，11），助理工程師，濟南三新鐵路潤滑材料有限公司。聯系電話：*************。

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