李朋

（北京市地鐵運(yùn)營有限公司運(yùn)營二分公司，北京 100043）

1 前言

列車的制動閘片是其制動系統(tǒng)的主要元件之一，其磨損情況對列車行駛的安全性影響顯著，近年來，許多專家學(xué)者針對制動閘片的磨損行為開展了相關(guān)研究。

劉東杰等人以某地鐵為研究對象，基于動力分配原則，對影響閘片磨損的因素進(jìn)行研究，結(jié)果表明，閘片磨損行為與其制動盤有關(guān)。張俊峰等人開展室內(nèi)試驗(yàn)，分析制動速度對制動閘片磨損性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)制動速度大于8r/s時(shí)，制動閘片的磨損量較大。朱旭光等人以高速列車為研究對象，開展磨損試驗(yàn)，分析高度制動情況下列車制動閘片的磨損情況，結(jié)果表明，當(dāng)制動速度較大時(shí)，制動閘片的磨損量較大。王磊等人開展摩擦試驗(yàn)，分析影響制動閘片磨損量的因素，結(jié)果表明，當(dāng)制動壓力較大時(shí)，制動閘片的磨損量較大。

本研究以北京S1線列車的制動閘片為研究對象，分析其在役期間的磨損情況，采用線性回歸分析法，對其剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。

2 工程概況

本研究以北京S1線為研究背景，北京S1線是北京市第一條磁懸浮列車，西起門頭溝區(qū)石門營石廠站，東至石景山區(qū)蘋果站，全程10.2km，設(shè)站8座，全部為高架站。該磁懸浮列車的拖車每根軸有3對制動盤/閘片摩擦副，動車每根軸有2對制動盤/閘片摩擦副。制動臂與閘片通過螺釘連接，選取3個閘片試樣進(jìn)行測試，該閘片的力學(xué)性能及其常規(guī)物理性能，如表1所示。

表1 閘片的力學(xué)性能及其常規(guī)物理性能

3 試驗(yàn)方案

本研究以北京S1線列車的閘片為研究對象，分析其在役期間的磨損情況，并對其剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。為分析閘片的磨損情況，定期將列車閘片進(jìn)行拆卸，并采用測量工具對其厚度進(jìn)行測量，以此來判斷閘片的磨損程度。以列車的動車與拖車閘片為研究對象，選取其左盤左面（LL）閘片及左盤右面（LR）閘片進(jìn)行分析，每幅閘片選擇6個磨損跟蹤測量位置進(jìn)行分析，其測量位置如圖1所示。

圖1 測量位置

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

分析動車左盤左面（LL）閘片及左盤右面（LR）閘片的磨損情況，左盤左面（LL）閘片里程-磨損量曲線如圖2所示。由圖可知，不同磨損測量位置的閘片里程-磨損量曲線的變化趨勢具有一致性，動車制動閘片的磨損量與其行駛里程間呈正相關(guān)關(guān)系，隨著行駛里程的增大，閘片的磨損量逐漸增大；在列車行駛里程較小時(shí)，其閘片的磨損量增長趨勢較為平緩，隨著行使里程的增大，其磨損量增長量逐漸增大，說明隨著行駛里程的增大，制動閘片的磨損情況逐漸加劇。在同一行駛里程下，不同磨損測量位置的磨損量具有一定的差異性，其中，測點(diǎn)3與測點(diǎn)6的磨損量較大，測點(diǎn)2的磨損量較??；當(dāng)列車的行駛里程較小時(shí)，不同磨損測量位置的磨損量差距較小，隨著行駛里程的增大，其間的磨損量差距逐漸增大，且測點(diǎn)3與測點(diǎn)6的磨損量遠(yuǎn)大于其余磨損測量位置，說明LL制動閘片的磨損主要以測點(diǎn)3與測點(diǎn)6為主。

圖2 左盤左面（LL）閘片里程-磨損量曲線

左盤右面（LR）閘片里程-磨損量曲線如圖3所示。由圖可知，LR閘片與LL閘片的曲線變化趨勢具有一致性，隨著行駛里程的增大，其制動閘片的磨損量逐漸增大；在行駛的前期，制動閘片的磨損量增長速度較慢，隨著行駛里程的增大，其里程-磨損量曲線增長趨勢顯著。相較LL閘片，不同磨損測量位置間的磨損量差距較小，其里程-磨損量曲線較為集中，說明不同磨損測量位置的磨損情況差異較小，其中，在同一里程下，測點(diǎn)4的磨損量最大，測點(diǎn)2的磨損量最小。對比同一里程下LL閘片與LR閘片的磨損量可得，LL閘片的磨損量總體大于LR閘片的磨損量，說明在列車動車行駛過程中，不同位置的閘片磨損情況具有一定的差異性，且左盤左面（LL）閘片的磨損情況較為嚴(yán)重。

圖3 左盤右面（LR）閘片里程-磨損量曲線

分析列車拖車左盤左面（LL）閘片及左盤右面（LR）閘片的磨損情況，左盤左面（LL）閘片里程-磨損量曲線如圖4所示。由圖可知，拖車制動閘片的磨損量與行駛里程間呈正相關(guān)關(guān)系，其制動閘片磨損情況與動車制動閘片類似，在同一里程下，磨損測量位置3、6的磨損量最大，其余磨損測量位置的磨損量較為集中，這是由于，測點(diǎn)3與測點(diǎn)6位于制動閘片的前部，列車發(fā)生制動時(shí)，制動閘片的前部受到的摩擦阻力較大，所以以上兩個測點(diǎn)的磨損量較大。對比動車與拖車的制動閘片磨損量可得，當(dāng)里程為80×104km時(shí)，二者的制動閘片磨損值均有最大值，動車、拖車LL閘片的最大磨損量分別為10.4mm、8.3mm，說明動車與拖車的制動閘片磨損情況具有一定的差異性，動車閘片的磨損量較大，其磨損情況較為嚴(yán)重。

圖4 左盤左面（LL）閘片里程-磨損量曲線

左盤右面（LR）閘片里程-磨損量曲線如圖5所示。由圖可知，除測點(diǎn)6外，其余磨損測量位置的磨損量與其里程間均呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)里程為30km時(shí)，測點(diǎn)3的磨損量突降，隨后逐漸增長。不同測點(diǎn)的磨損情況具有一定的差異性，當(dāng)里程為60km時(shí)，測點(diǎn)3的磨損量最大，測點(diǎn)2的磨損量最小，說明LR閘片前部的磨損情況較為嚴(yán)重。對比LL閘片與LR閘片的磨損量可得，在同一里程下，LL閘片的最大磨損量大于LR閘片的最大磨損量，說明拖車制動閘片的磨損以其左部為主，其右側(cè)的磨損量較小。

為分析動車與拖車制動閘片的磨損行為，并對其后續(xù)磨損量進(jìn)行預(yù)測，選取列車動車、拖車的LL閘片的測點(diǎn)3為研究對象，對其磨損量進(jìn)行擬合，其里程-磨損量曲線如圖6所示。由圖可知，動車與拖車制動閘片的擬合曲線的變化趨勢具有一致性，其磨損量與行駛里程間呈正相關(guān)關(guān)系，動車、拖車的擬合公式分別如式（1）、（2）所示。根據(jù)前人研究可得，列車制動閘片的失效磨損量為16mm，根據(jù)擬合公式對動車、拖車的壽命進(jìn)行計(jì)算預(yù)測可得，二者的行駛壽命分別為111km，126km，說明動車的磨損較為嚴(yán)重，其行駛壽命較短。

圖6 里程-磨損量擬合曲線

5 結(jié)語

本研究以北京S1線列車的制動閘片為研究對象，分析其在役期間的磨損情況，采用線性回歸分析法，對其剩余壽命進(jìn)行預(yù)測，得出以下結(jié)論：

（1）不同磨損測量位置的閘片里程-磨損量曲線的變化趨勢具有一致性，動車制動閘片的磨損量與其行駛里程間呈正相關(guān)關(guān)系，隨著行駛里程的增大，閘片的磨損量逐漸增大；在列車行駛里程較小時(shí)，其閘片的磨損量增長趨勢較為平緩，隨著行駛里程的增大，其磨損量增長量逐漸增大。

（2）對比同一里程下LL閘片與LR閘片的磨損量可得，LL閘片的磨損量總體大于LR閘片的磨損量，說明在列車行駛過程中，不同位置的閘片磨損情況具有一定的差異性，且左盤左面（LL）閘片的磨損情況較為嚴(yán)重。

（3）在同一里程下，磨損測量位置3、6的磨損量最大，其余磨損測量位置的磨損量較為集中，這是由于測點(diǎn)3與測點(diǎn)6位于制動閘片的前部，列車發(fā)生制動時(shí)，制動閘片的前部受到的摩擦阻力較大，所以以上兩個測點(diǎn)的磨損量較大。