轮轨润滑技术的研究进展

轮轨润滑技术的研究进展
摘要：本文综述了目前轮轨润滑技术的发展现状，并介绍了国内外目前比较先进的的几种轮轨润滑装置以及与之对应的润滑剂，同时指出了轮轨润滑的发展趋势。

关键词：轮轨润滑；润滑装置；润滑剂
1.概述
现代轨道交通运输领域中，轮轨摩擦与润滑关系到机车牵引能量消耗、行车安全、轮轨材料消耗及维修成本等，因此受到各国铁路部门重视。

近10 年是我国铁路大发展的时期,也是新型轮轨润滑技术迅速推广应用的时期。

随着列车速度的提高，轮轨润滑问题显得越来越突出。

合理的润滑方式不仅仅可以减少轮轨的磨耗，而且机车运行的安全性和平稳性也会得到大大的提高。

近几年轮轨润滑装置以及润滑剂的发展，更好的适应了铁路高速、重载、安全运输的需要，共同为铁路运输的发展发挥了及其重要的作用。

本文主要介绍几种国内外的轮轨润滑装置以及对未来轮轨润滑的发展趋势提出几点看法。

2.国外轮轨润滑
2.1美国近年来，美国铁路运输量持续增长，相关部门也开始高度重视新型轮轨润滑装置的研究以及相应润滑剂的选择，据介绍【1】，为了在机车通过曲线的时候加大润滑剂的供给量，降低轮轨表面爬行状态，提高脱轨安全系数，美国Tranergy公司与海湾油品国际性组织、德士古研究发展中心联合研制开发了一种车载式新型轮轨润滑系统———SENTRAEN 2000。

该系统的方框图如下
该系统将采集的参数（速度、温度、牵引吨位、钢轨的曲线曲率等）传送到微处理程序，然后在送到电控器，电控器控制液压系统，根据算得的速率对钢轨轨顶以及侧面喷专门研制的润滑剂。

采用两种配套专用润滑油：轨顶润滑油（TOR 油）和轨距（角）侧润滑油（GFOR 油）。

两种润滑油作用各异，相辅相成
2.2 西欧法国阿尔斯通公司生产的大马力电力机车,近10 年来仍然沿用含有极压抗磨添加剂的稀油润滑方式,由于喷油装置管路较长,冬季常有泵送困难,夏季造成机车污染等弊端。

关于新型轮轨润滑系统的报导,尚未收集到。

德国铁路公司及多家轮轨润滑公司近几年曾来华推销其产品,至今尚未有市场。

主要原因:结构设计、使用效果与国内大量推广应用的华宝型轮轨润滑装置无明显改进,但报价高出数倍至几十倍。

与之相匹配的轮轨润滑脂(据称属可生物降解型润滑脂) ,比我国高出20 多倍。

关于该类型润滑脂在欧洲及德国本土应用
的报导,至今尚少。

2.3 俄罗斯俄罗斯产ATC10型轮缘润滑器（主要技术参数见
文献［2］），它可以用在各种系列的机车、电动车组和内燃车组上，向机车轮对轮缘定量施加液体或粘稠润滑剂，以降低钢轨和轮缘接触面的磨损强度，减小运行阻力进而降低能源消耗。

装置中的电子控制组件,可与线路本身的传感器配合工作。

在曲线区段吸收加速度的传感器工作时,其对应的喷嘴的喷脂周期减小1/ 2 ,从而自动加大喷脂量。

当机车运行速度在0 km·h- 1 ～20km·h - 1 范围内时,电子控制组件中止电空阀动作,停止喷射润滑剂。

2.3.1PCM1 型钢轨润滑车
俄罗斯研制生产的/01& 型钢轨润滑车（主要技术参数见文献［2］）是用来向钢轨内缘涂刷润滑油的内燃动车。

它既可用作牵引车来牵引总质量为34t的平车，也可用来运送旅客。

这是一种用来向钢轨侧面涂刷润滑油的内燃动车。

据称,该车在区段上行驶一次,能使钢轨的侧磨和车轮轮缘的侧磨减少75 % ,节省机车牵引运行的燃油可达10 %。

但是，显而易见，其造价比较高，而且工作是缺乏机动灵活性。

3.国内轮轨润滑方式与润滑装置
3.1 手工涂油方式使用手动涂油装置——涂油小车，隔天涂覆钢轨一次。

手动涂油装置包括预压力储油罐、手动喷射泵、油管和喷油嘴等部分。

首先油脂装入储油罐，用打气筒给储油罐加压，油脂在压力作用下进入手动喷射泵。

每天预定的列车进入管辖站后，涂油
工将设备安装好并上车。

当列车进入需要润滑的曲线区段，涂油工往
复压动喷射泵杠杆将油脂喷出。

列车到达下一站，涂油工拆除涂油装置并搭乘反向列车返回工区。

手动涂油方式的优点是喷射压力大，不易出现管路堵塞，列车风对喷射流体影响小。

缺点是压力不恒定，人为操作差别大，工人劳动强度大，喷涂过程受车辆振动影响位置不准。

为避免油脂误入轮轨踏面，安装时喷嘴位置预设偏下，因此轨距角位置不能得到足够的润滑剂。

润滑油脂选用石墨锂基脂，虽然选择高黏度矿油，仍然表现承载能力不足。

在陇海线洛阳段基本能够有效保护钢轨，但在太焦线的小半径区段，钢轨侧磨速率在0.25～0.5 mm/Mt。

采用喷涂润滑方式不可避免地产生飞溅和甩带，多次出现因踏面污染造成机车牵引失效而中断运输的事件。

3.2固-液-固润滑方式济南、南昌、西安、上海铁路局部分线路采用济南三新铁路润滑材料有限公司研究开发的“固-液-固”润
滑方式，即固体润滑剂首先在地面预热融化后，装入保温桶保持液体状态携带上车，使用时放入喷涂装置中。

喷涂装置利用列车电能，在加热保温条件下通过齿轮泵将润滑剂喷涂到钢轨表面，液体遇冷凝固。

喷涂装置的喷嘴需加热，应保温在90℃以上。

喷嘴固定
在未经减振的轴箱簧座上，减少了喷嘴的横纵向摆动，提高了喷射的准确性，涂覆量500 g/km。

其优点是不受列车停站间隔限制，无毒害，消除了钢轨剥离掉块。

缺点是具备喷涂方式共有缺点，需要大功率电力供应保证系统恒温在90℃以上，需要预热熔化，操作繁琐耗时，日常消耗成本高，润滑剂承载能力一般。

在半径500 m以上的曲线、车速较快的区段减磨效果明显，如津浦、胶济、沈大、昌九线等。

在
宝成、太焦线等小半径曲线集中的线路，特别是重车下坡区段，可减少钢轨磨损30%，优于涂油效果。

根据现场检测，涂覆一次润滑剂，50列重车通过后钢轨表面基本上没有存留润滑剂。

3.3 HB型轮轨润滑装置我国铁道部科学研究院金属及化学研究所研制的HB型系列轮轨润滑装置现普遍应用于国内运行机车上。

该装置具有机构及控制系统简单，能定距定量喷脂，且全程润滑，油脂无毒阻燃等优点［3］。

运用结果表明：减磨效果十分显著，能延长机车镟轮周期2-10 倍，还有效减少脱轨倾向，降低机车车辆通过曲线时的噪声，对于延长机车车辆轮轨使用寿命，提高列车安全性、舒适性和保护环境起到了良好作用［4、5］。

根据我国南北方气温的差异,J H21 型轮轨润滑脂分为南方脂、北方脂和极寒脂三个品种。

均选用优质122羟基高级脂肪酸锂皂为稠化剂,分别稠化不同粘度、凝点的基础油(矿物油和合成油) ,并加入一定量的粘附剂、抗氧剂、缓蚀剂等作为基础脂,再加入较大比例的天然鳞片石墨,按确定的配方、工艺炼制、均化而成。

它是为华宝(HB) 型轮轨润滑装置相匹配的专用润滑脂。

4 发展与展望
为了更好的适应了铁路高速、重载、安全运输的需要，现在的轮轨润滑方式有待进一步的发展，主要从润滑装置与润滑剂的选择两个方面来改进与发展现存的轮轨润滑技术。

4.1 润滑装置车载式轮轨润滑装置具有固定式、润滑车等模式不可比拟的功效，将成为轮轨润滑装置发展的主流［4］。

针对涂油不
均的情况要引进软件处理控制的智能化系统。

使用精密仪器严格控制涂油周期和涂油量，以更好地适应复杂多变的工况，真正实现“因地制宜”，“随机应变”。

为解决涂油位置有偏差，油脂易蔓延到轮轨踏面及滴漏等问题，要深入探讨轮轨润滑装置在机车上的合适安装部位和方式及其结构设计［6］，并研制相应的高质量润滑剂。

另外，尽管全线润滑模式投入较大，但相对于更大的收益，仍是值得的，应该作为今后发展的方向［7］。

4.2 润滑剂用于减少轮轨磨损而开发的轮轨专用润滑剂已有多种。

稀油和润滑脂有较好的润滑减磨效果，但均存在污染踏面，诱发空转等缺陷［8］。

轮缘专用固态润滑剂润滑减磨效果不亚于液态润滑剂，但能克服上述缺陷，且固态润滑装置的结构简单、运用可靠、维护方便、经济效益显著（每万km 的润滑成本只有液润的1/3），是今后研究的重点［8、9］。

此外，随着绿色运输和可持续发展战略的实施，高效、可生物降解、无毒害、无污染轮轨润滑剂明显是倍受欢迎的理想产品。

先进的轮轨润滑新技术，能给铁路运输带来巨大
的技术经济效益和社会效益，顺应铁路运输高速、重载的发展趋势。

今后的研究重点应是引入研究加装曲线曲率传感器等软件处理程序的智能化控制系统，研制开发与润滑装置配套使用的高效或可降解的固态轮轨润滑剂。

参考文献
［1］Railway Age ,1998 ,5.
［2］轮轨润滑装置［9］- 国外内燃机车，1998，（2）
［3］郑箭锋，田明，金郁静- ，HB型轮轨润滑装置的改进［J］- 机车车辆工艺，2002，（6）
［4］杨启淳，刘晓峰，近10 年新型轮轨润滑剂的发展与展望［J］- 中国铁道科学，2003，（3）
［5］李凯，再论使用轮轨润滑装置的广阔前景［J］，机车电传动，1995，（6）
［6］谢述武，轮轨润滑装置的运用效果和使用经验［J］- 铁道技术监督，2000，（12）
［7］王春林，使用轮轨润滑喷脂器是铁路节支降耗的新途径［J］，内燃机车，2000，（6）
［8］萧育光，轮轨磨损与固体润滑［J］，机车电传动，1996，（4）
［9］梁绍敏，机车轮缘固态润滑的研究及应用［ J］-，内燃机车，1998，（1）。