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　　摘　要：由于地鐵列車的頻繁碾壓而使得部分地段鋼軌的側(cè)面磨耗日益加劇，不但造成較大的人力、物力、財(cái)力的支出，還嚴(yán)重威脅列車的行車安全。通過對(duì)南京地鐵1號(hào)線鋼軌側(cè)面磨耗情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，選擇干式潤(rùn)滑方式對(duì)新模范馬路—南京站上行線側(cè)磨嚴(yán)重地段，進(jìn)行為期3個(gè)月的減磨、減噪涂覆試驗(yàn)。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用效果和經(jīng)濟(jì)效益的分析比較，認(rèn)為干式潤(rùn)滑技術(shù)能有效減少鋼軌側(cè)面磨耗及機(jī)車輪緣磨耗，降低車輛經(jīng)過時(shí)的噪聲，提高列車運(yùn)行平穩(wěn)性，針對(duì)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題建議：優(yōu)化干式潤(rùn)滑劑涂覆裝置及涂覆方法，以達(dá)Z大經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)對(duì)鋼軌磨耗及輪緣磨耗情況的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，以便于后續(xù)線路的維修養(yǎng)護(hù)。
　　關(guān)鍵詞：輪軌潤(rùn)滑；鋼軌磨耗；干式潤(rùn)滑技術(shù)
　　南京地鐵1號(hào)線正式運(yùn)營(yíng)以來，由于地鐵列車的頻繁碾壓使得部分地段鋼軌的側(cè)面磨耗日益加劇，尤其是曲線半徑較小的地段尤為突出，不但造成了較大的人力、物力、財(cái)力的支出，還嚴(yán)重威脅著列車的安全運(yùn)行。為改變這種現(xiàn)狀，南京地鐵運(yùn)營(yíng)分公司使用“便攜式曲線鋼軌干式潤(rùn)滑裝置”對(duì)新模范馬路—南京站上行線進(jìn)行了為期3個(gè)月的干式潤(rùn)滑劑涂覆試驗(yàn)，完成了相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)結(jié)論認(rèn)為，通過使用干式潤(rùn)滑技術(shù)，能夠達(dá)到減磨、減噪、提高列車運(yùn)行平穩(wěn)性。
　　1　干式潤(rùn)滑技術(shù)機(jī)理分析
　　干式潤(rùn)滑是近年發(fā)展起來的一種新技術(shù)。之前，輪軌潤(rùn)滑大部分采用的是油脂潤(rùn)滑方式。油脂潤(rùn)滑方式中的潤(rùn)滑劑主要是石墨油脂。石墨具有自動(dòng)潤(rùn)滑性能，對(duì)金屬表面的附著力較大，同時(shí)易于沿平面滑動(dòng)；它通過在潤(rùn)滑層接觸面上形成表面吸附分子來減輕摩擦，其作用類似于在邊界摩擦?xí)r添加劑分子的作用。因此，從理論上講，石墨油脂的潤(rùn)滑效果應(yīng)該是很好的。但是通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：石墨油脂經(jīng)高壓空氣霧化后噴蓋到鋼軌的側(cè)面磨耗區(qū)后，會(huì)形成一條石墨油脂帶；而石墨油脂易于沿平面滑動(dòng)，流動(dòng)性強(qiáng)，經(jīng)過列車碾壓后，石墨油脂會(huì)轉(zhuǎn)移到軌頂面，引發(fā)粘著系數(shù)的改變，造成牽引制動(dòng)的問題。此外，石墨油脂為易燃品，在有著空間特殊性的地鐵線路上易造成消防安全上的隱患，同時(shí)還存在對(duì)環(huán)境的污染。
　　干式潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展彌補(bǔ)了油脂潤(rùn)滑方式的上述不足。干式潤(rùn)滑方式中的潤(rùn)滑劑是由主成膜物質(zhì)（為合成樹脂、聚合油）、次成膜物質(zhì)（為固體潤(rùn)滑材料），以及抗壓抗磨劑、成膜助劑等合成的一種新型高分子復(fù)合材料。其中選用的油性劑如十二羥基硬脂酸，其極性基團(tuán)（羥基）與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，生成金屬皂，從而隔離摩擦表面，起到潤(rùn)滑減磨效果。由于潤(rùn)滑劑是連續(xù)地涂在鋼軌側(cè)面上，所以在鋼軌側(cè)面形成一層均勻的、連續(xù)的干式潤(rùn)滑膜;在列車經(jīng)過時(shí)，合成樹脂及聚合油便載著固體潤(rùn)滑材料轉(zhuǎn)移到列車輪緣上，對(duì)輪緣進(jìn)行潤(rùn)滑，從而達(dá)到近似“液體摩擦”的減摩、減磨的效果。其潤(rùn)滑機(jī)理可看做是一種界面潤(rùn)滑原理，而不是油脂潤(rùn)滑方式的流體潤(rùn)滑原理。
　　鑒于上述分析，南京地鐵1號(hào)線采用干式潤(rùn)滑作為涂覆試驗(yàn)方式。
　　2　操作方法簡(jiǎn)述
　　實(shí)際操作中，選用對(duì)比試驗(yàn)的方法對(duì)涂覆前后的效果進(jìn)行跟蹤調(diào)查。試驗(yàn)選定了上行線兩段曲線進(jìn)行涂覆，同時(shí)在下行線選取了同里程的兩端曲線作為空白對(duì)照組。對(duì)比地段的參數(shù)見表1。 　　涂覆方法：涂覆選用“便攜式曲線鋼軌涂覆裝置”一套，按照每日涂覆的方式作業(yè)。
　　觀測(cè)點(diǎn)：新模范馬路—南京站上下行線各取6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，并在鋼軌頭部外側(cè)做固定標(biāo)記；每月由專業(yè)人員測(cè)量一次，測(cè)量人員、測(cè)量器具固定。
　　數(shù)據(jù)采集：使用曲線觀測(cè)測(cè)量?jī)x及AWA6218B噪聲分析儀定期對(duì)試驗(yàn)地段的磨耗量及行車噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，記錄成表。
　　3　實(shí)際效果分析
　　通過3個(gè)月的涂覆工作，分別對(duì)6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的上下行地段鋼軌軌頭下16mm、10mm、5mm處的鋼軌軌頭寬度進(jìn)行測(cè)量，從而得出具體磨耗量大?。粚?duì)同一輛列車經(jīng)過該地段上下行區(qū)域按照20s的間隔采集7組噪聲數(shù)據(jù)，從而得出平均噪聲值大小，同時(shí)對(duì)兩組曲線的上股鋼軌輪軌作用面進(jìn)行了對(duì)比。整理數(shù)據(jù)后，得出平均磨耗率的對(duì)照（見表2）及平均噪聲對(duì)照（見表3）。 　　通過以上的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過涂覆后，上行線試驗(yàn)地段的鋼軌側(cè)面平均磨耗率比未涂覆區(qū)段要低，噪聲情況也有改觀；說明在新模范馬路—南京站上行線曲線鋼軌上涂覆干式潤(rùn)滑劑，起到了較為明顯的減磨、降噪的效果。
　　4　經(jīng)濟(jì)效益估算
　　4.1 鋼軌經(jīng)濟(jì)效益
　　4.1.1 基本參數(shù)
　　·潤(rùn)滑劑減磨效果：延長(zhǎng)鋼軌壽命42%。
　　·便攜式涂覆裝置價(jià)格：0.5萬元（3年使用壽命期）。
　　·潤(rùn)滑劑價(jià)格：12.86萬元/T。
　　·南京地鐵1號(hào)線目前曲線總長(zhǎng)度：16.381km（單股曲線）。
　　·每年裝置操作所需人員費(fèi)用：4人×3000元/月×12月=14.4萬元。
　　·估算曲線鋼軌的換軌周期：根據(jù)未涂覆月側(cè)
　　磨速率0.27mm/月，推算出換軌年限為4.32年；采用干式潤(rùn)滑月側(cè)磨速率0.19mm/月，推算出換軌年限為6.14年。
　　·潤(rùn)滑劑每日的消耗量：0.2kg/km（每三日涂覆一次）。
　　·每公里換軌費(fèi)用：50萬元/km（單股）。
　　·涂覆周期：采取每三日涂覆一次的方式。
　　4.1.2 每年涂覆所需的費(fèi)用
　　涂覆所需費(fèi)用=所用潤(rùn)滑劑費(fèi)用（涂覆公里數(shù)×每公里消耗量×潤(rùn)滑劑價(jià)格×涂覆天數(shù)）+人工費(fèi)+裝置折舊費(fèi)=29.945萬元/年
　　4.1.3 每年節(jié)省的換軌費(fèi)用
　　每年節(jié)省換軌數(shù)量：1.124km/年；
　　每年節(jié)省費(fèi)用：56.2萬元。
　　4.1.4 每年節(jié)省費(fèi)用
　　每年節(jié)省換軌費(fèi)用-每年涂覆所需費(fèi)用=26.255萬元。
　　4.2 車輪經(jīng)濟(jì)效益
　　對(duì)曲線實(shí)施干式潤(rùn)滑后，在曲線鋼軌側(cè)面磨耗降低的同時(shí)，也會(huì)對(duì)車輛的輪緣磨耗產(chǎn)生減磨作用。在試驗(yàn)過程中可以看到，在運(yùn)行車輛的輪緣上附著有干式潤(rùn)滑劑。所附著的干式潤(rùn)滑劑對(duì)車輪輪緣有明顯的保護(hù)作用，可降低其磨耗（見圖1）。 　　車輪磨損報(bào)廢并不限于輪緣磨耗，還有車輪踏面磨耗等方面。采用干式潤(rùn)滑技術(shù)后，可以保守地估計(jì)車輪的平均使用壽命延長(zhǎng)20%。由此則可計(jì)算出實(shí)施干式潤(rùn)滑技術(shù)后因車輪減磨而帶來的經(jīng)濟(jì)效益：
　　1）車輪在未實(shí)施干式潤(rùn)滑涂覆時(shí)，平均使用壽命按5年計(jì)算，則每個(gè)車輪每年投入的費(fèi)用為0.22萬元（車輪單價(jià)為0.9萬元/個(gè)，人工費(fèi)為0.2萬元/個(gè)）；
　　2）實(shí)施干式潤(rùn)滑涂覆后，假設(shè)機(jī)車車輪的平均使用壽命延長(zhǎng)20%，則每個(gè)車輪每年投入更換車輪的費(fèi)用為0.183萬元；
　　3）實(shí)施干式潤(rùn)滑涂覆后，每年每個(gè)車輪節(jié)省費(fèi)用為：0.22萬元-0.183萬元=0.037萬元；
　　4）一列地鐵列車有6節(jié)車輛，每節(jié)車輛8個(gè)車輪，因此每輛車每年節(jié)省費(fèi)用為：0.037萬元×6×8=1.776萬元；以南京地鐵目前20列車計(jì)算，每年因車輛輪緣減磨可節(jié)約35.52萬元。
　　4.3 總經(jīng)濟(jì)效益
　　每年總經(jīng)濟(jì)效益=每年鋼軌經(jīng)濟(jì)效益+每年車輪經(jīng)濟(jì)效益=26.255萬元+35.52萬元=61.775萬元。
　　5　結(jié)語(yǔ)與建議
　　采用干式潤(rùn)滑技術(shù)進(jìn)行涂覆后，可以降低曲線鋼軌磨耗速率，使軌距更加穩(wěn)定，降低了養(yǎng)護(hù)的工作量，提高了線路的平順性;同時(shí)在涂覆了干式潤(rùn)滑劑后，輪軌接觸面積增加，提高了輪軌吻合性，可以減少機(jī)車、車輛輪緣磨耗，節(jié)約能源動(dòng)力，降低噪聲，節(jié)能、環(huán)保效果明顯。
　　為了在后續(xù)線路中更好地推廣干式潤(rùn)滑方式，針對(duì)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題，提出如下建議：
　　（1）優(yōu)化干式潤(rùn)滑劑涂覆裝置及涂覆方法，一是要加強(qiáng)對(duì)涂覆裝置的改進(jìn)，使涂覆效果更加穩(wěn)定，智能化程度進(jìn)一步提高；二是要改進(jìn)涂覆方法，以達(dá)到Z大的經(jīng)濟(jì)效益。
　?。?）加強(qiáng)對(duì)鋼軌磨耗及輪緣磨耗情況的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，主要是建立鋼軌側(cè)面磨耗及輪緣磨耗數(shù)據(jù)庫(kù)，研究磨耗規(guī)律，便于后續(xù)線路的維修養(yǎng)護(hù)。
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