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摘 要：本文从统计转向架横向加速度监控报警故障发生情况出发，通过转向架横向加速度监控报警机理，研究转向架失稳的基本规律，分析失稳的初步原因，深入剖析动车组失稳检查检测工作中存在的问题。
关键词：动车组；转向架；横向加速度；报警
高铁开通运营以来，CRH3C系列动车组连续发生转向架横向加速度监控报警故障，对动车组运行稳定性造成影响，对动车组运行安全构成威胁。由于此故障发生在高速运行的动车组上，短时间内报警后故障代码消失，加之失稳故障涉及到动车组转向架和工务线路，因而在故障的判断上存在较大难度。
1 转向架横向加速度监控报警故障发生情况
2015年以来，CRH3C系列动车组共发生145起动车组转向架横向加速度监控报警故障，铁路局和主机厂对动车组进行了检查和测量，车轮各项技术指标均在检修限度范围内。工务部门利用天窗点上线对报警区段线路也进行了检查，线路几何尺寸符合要求。
2 转向架横向加速度监控报警机理
由于动车组运行过程中轮轨关系与稳定性有直接的影响，当动车组在直线范围内运行时，车轮踏面斜度为一个常数（等效锥度），当轮对中心产生向左或向右横移时，直接导致转向架横向晃动。等效锥度是衡量动车组稳定性的一个重要技术指标，轮径差和车轮滚动圆磨耗影响等效锥度值。
从横向加速度传感器报警机理来看，CRH3C系列动车组在每台转向架均装有一个横向加速度传感器，适时检测运行状态时转向架加速度变化情况，并将检测情况传至制动控制单元，当横向加速度传感器连续10次检测出转向架加速度值超过8m/s2时，中央控制单元报出“转向架横向加速度监控报警”。
3 转向架失稳的基本规律
3.1动车组存在轮缘偏磨现象。调阅CRH3C型动车组轮对数据统计分析发现，动车组每运行一个镟修周期轮缘厚度平均磨耗3.5mm左右，平均轮缘偏磨率为0.927mm/十万公里，随着CRH3C系列动车组运行公里数的增加，轮缘偏磨现象越来越严重。
3.2失稳的转向架踏面磨耗较大。从检查失稳报警车轮的情况看，虽然同轴两车轮的轮径差不超限度，但有的轮径差达到0.9mm，且车轮踏面均存在较为明显的凹形磨耗。与轮径差相对应，CRH3C系列动车组轮缘偏磨也较为严重。车轮偏磨使得左右两个车轮重量不均匀，车轮动平衡将打破，运行中轮对由于重心偏移中心线而产生振动。由于轮径差较大，加之凹形磨耗较大，使得等效锥度值偏大，增大了转向架失稳的几率。经检测，失稳的转向架车轮的等效锥度值普遍较大，发生失稳的转向架的等效锥度值在0.3至0.5之间。
3.3动车组失稳概率随走行里程增大。通过统计分析发现，失稳报警动车组大多发生在动车组走行15万公里以上，在选取38次失稳故障动车组中，15万公里以下发生故障报警的2次，15至20万公里的18次，20至26万公里的18次。随着走行里程的增加，动车组失稳故障的次数也随之增加。
3.4失稳故障发生地段相对固定。分析发现，CRH3C系列动车组失稳故障发生地段集中在津京城际武清至永乐区间和京沪高铁德州东-沧州西、泰安-曲阜东-滕州东-徐州东间。虽然各工务部门对报警地段进行了钢轨打磨，但发生报警地段轨面的碾轧光带较宽，最大达到35毫米，说明报警地段车轮横向位移量较大。
4 失稳原因初步分析
根据动车组失稳机理、失稳检测技术综合分析，动车组失稳不是动车组和线路某个单一因素造成，而是轮轨均处在不良状态时，虽然尺寸限度在检修标准范围内，但由于耦合作用造成失稳。随着运行里程增大，动车组车轮等效锥度值越来越大，等效锥度值大的动车组运行至线路技术状态相对较差的区段，车轮受到激扰，产生较大的横向加速度。当加速度值达到计数标准时，动车组报出“转向架横向加速度监控报警”故障。
5 动车组失稳检查检测工作中存在的问题
5.1加速度传感器检修标准不完善。一是动车组日常修没有横向加速度传感器检查、检测标准。当失稳故障发生后，工厂售后服务技术人员利用软件下载数据对加速度传感器进行检测，判断其是否存在故障，但也只是检测了故障车，对其它关联车不进行检测，不清楚各个传感器检测精度是否存在较大差异，不利于故障分析和判断，动车组加速度传感器运用检测标准和检测方法需要进一步明确。二是动车组高级修的检修规程不统一。查阅动车组三级检修规程发现，不同型号动车组的加速度传感器在三级修时的检修检测标准不一致，即使是同一技术平台的动车组也存在检修标准不统一的问题。
5.2动车组应急故障处置还存在漏洞。按照动车组失稳故障控车技术和应急处置手册要求，动车组横向加速度故障发生后，第一次报警、第一阶段报警至第二阶段报警均进行了明确。当报警降速至220Km/h后仍维持运行，没有停车检查的要求。若报警故障是因为动车组运行途中发生了转向架关键部件损害所致，不立即停车检查确认，存在冒险行车的严重安全隐患。
5.3故障报警触发标准不统一。查阅CRH3系列和CRH380AL型动车组技术资料发现， CRH380AL型动车组转向架横向加速度触发条件为失稳装置检测到加速度超过10m/s2，连续检测到10次后将发生报警；而CRH3系列动车组触发条件为制动控制单元检测到加速度超过8m/s2，连续检测到10次后将发生报警。当动车组在同一线路上运行时，检测到同样的横向加速度后，动车组自动控车要求不相同。
5.4动车组车轮镟修周期需要进一步检验。为了减少动车组失稳故障报警几率，总公司已要求对CRH3系列动车组车轮镟修周期进行了调整，将每运行25-30万公里进行一次踏面修型调整为20-25万公里。分析失稳动车运行里程，如果执行现行轮对修型标准，报警故障只能减少一半。车轮镟修周期的合理性需要进一步验证。
6 几点建议
6.1建立健全传感器检查检测标准。建议总公司组织车辆部门和主机厂制定加速度传感器日常检查和检测标准，指导动车组运用检修部门日常检修。进一步完善高级修加速度传感器检修标准，对同一平台动车组高级修检修标准进行统一，确保动车组出库时加速度传感器处于良好技术状态。
6.2补充完善转向架失稳应急处置条件。建议总公司组织相关部门对转向架横向加速度进行动力学测试，规范和统一故障报警触发标准，减少报警频率。研究转向架关健部件损害严重情况下的横向加速度值，建立立即停车的控车条件，或在应急处置手册中补充停车检查的要求，当检测到加速度值较大导致的68C9故障时，立即停车检查，防止发生恶性事故。
6.3进一步研究动车组轮对镟修标准。建议各部门要高度关注前期采取措施的有效性，组织相关部门对动车组失稳故障开展联合攻关，对动车组的运行情况、轮对数据和线路的品质情况进行综合检测分析，找出失稳时轮轨匹配规律。 把等效锥度引入到动车组检修限度之内，明确技术标准，通过动车组对轮对等效锥度的动态监测，对等效锥度较大的轮对及时采取镟修或更换轮对，提高转向架的稳定性。
6.4建立车辆和工务系统联合整治机制。当发生报警后，由车辆部门将动车组中央控制单元数据中具体的故障发生时间点进行统计，与电务部门确定具体的公里标，以便工务部门有针对性地开展检查和监测。车辆和工务部门要交换信息，若发现线路参数存在问题，可以在工务部门没有整治之前，对该区段采取临时限速措施。限速期较长时，修正动车组ATP控车数据，保证动车组运行安全。
6.5严格落实轮对镟修制度。严格执行相关技术规章和文件要求，制定严格的动车组检修计划，确保动车组轮对镟修工作按计划实施，特别是严格控制CRH380BL动车组3车轮对镟修周期，保证动车组上线运行安全。
关键词：动车组；转向架；横向加速度；报警
高铁开通运营以来，CRH3C系列动车组连续发生转向架横向加速度监控报警故障，对动车组运行稳定性造成影响，对动车组运行安全构成威胁。由于此故障发生在高速运行的动车组上，短时间内报警后故障代码消失，加之失稳故障涉及到动车组转向架和工务线路，因而在故障的判断上存在较大难度。
1 转向架横向加速度监控报警故障发生情况
2015年以来，CRH3C系列动车组共发生145起动车组转向架横向加速度监控报警故障，铁路局和主机厂对动车组进行了检查和测量，车轮各项技术指标均在检修限度范围内。工务部门利用天窗点上线对报警区段线路也进行了检查，线路几何尺寸符合要求。
2 转向架横向加速度监控报警机理
由于动车组运行过程中轮轨关系与稳定性有直接的影响，当动车组在直线范围内运行时，车轮踏面斜度为一个常数（等效锥度），当轮对中心产生向左或向右横移时，直接导致转向架横向晃动。等效锥度是衡量动车组稳定性的一个重要技术指标，轮径差和车轮滚动圆磨耗影响等效锥度值。
从横向加速度传感器报警机理来看，CRH3C系列动车组在每台转向架均装有一个横向加速度传感器，适时检测运行状态时转向架加速度变化情况，并将检测情况传至制动控制单元，当横向加速度传感器连续10次检测出转向架加速度值超过8m/s2时，中央控制单元报出“转向架横向加速度监控报警”。
3 转向架失稳的基本规律
3.1动车组存在轮缘偏磨现象。调阅CRH3C型动车组轮对数据统计分析发现，动车组每运行一个镟修周期轮缘厚度平均磨耗3.5mm左右，平均轮缘偏磨率为0.927mm/十万公里，随着CRH3C系列动车组运行公里数的增加，轮缘偏磨现象越来越严重。
3.2失稳的转向架踏面磨耗较大。从检查失稳报警车轮的情况看，虽然同轴两车轮的轮径差不超限度，但有的轮径差达到0.9mm，且车轮踏面均存在较为明显的凹形磨耗。与轮径差相对应，CRH3C系列动车组轮缘偏磨也较为严重。车轮偏磨使得左右两个车轮重量不均匀，车轮动平衡将打破，运行中轮对由于重心偏移中心线而产生振动。由于轮径差较大，加之凹形磨耗较大，使得等效锥度值偏大，增大了转向架失稳的几率。经检测，失稳的转向架车轮的等效锥度值普遍较大，发生失稳的转向架的等效锥度值在0.3至0.5之间。
3.3动车组失稳概率随走行里程增大。通过统计分析发现，失稳报警动车组大多发生在动车组走行15万公里以上，在选取38次失稳故障动车组中，15万公里以下发生故障报警的2次，15至20万公里的18次，20至26万公里的18次。随着走行里程的增加，动车组失稳故障的次数也随之增加。
3.4失稳故障发生地段相对固定。分析发现，CRH3C系列动车组失稳故障发生地段集中在津京城际武清至永乐区间和京沪高铁德州东-沧州西、泰安-曲阜东-滕州东-徐州东间。虽然各工务部门对报警地段进行了钢轨打磨，但发生报警地段轨面的碾轧光带较宽，最大达到35毫米，说明报警地段车轮横向位移量较大。
4 失稳原因初步分析
根据动车组失稳机理、失稳检测技术综合分析，动车组失稳不是动车组和线路某个单一因素造成，而是轮轨均处在不良状态时，虽然尺寸限度在检修标准范围内，但由于耦合作用造成失稳。随着运行里程增大，动车组车轮等效锥度值越来越大，等效锥度值大的动车组运行至线路技术状态相对较差的区段，车轮受到激扰，产生较大的横向加速度。当加速度值达到计数标准时，动车组报出“转向架横向加速度监控报警”故障。
5 动车组失稳检查检测工作中存在的问题
5.1加速度传感器检修标准不完善。一是动车组日常修没有横向加速度传感器检查、检测标准。当失稳故障发生后，工厂售后服务技术人员利用软件下载数据对加速度传感器进行检测，判断其是否存在故障，但也只是检测了故障车，对其它关联车不进行检测，不清楚各个传感器检测精度是否存在较大差异，不利于故障分析和判断，动车组加速度传感器运用检测标准和检测方法需要进一步明确。二是动车组高级修的检修规程不统一。查阅动车组三级检修规程发现，不同型号动车组的加速度传感器在三级修时的检修检测标准不一致，即使是同一技术平台的动车组也存在检修标准不统一的问题。
5.2动车组应急故障处置还存在漏洞。按照动车组失稳故障控车技术和应急处置手册要求，动车组横向加速度故障发生后，第一次报警、第一阶段报警至第二阶段报警均进行了明确。当报警降速至220Km/h后仍维持运行，没有停车检查的要求。若报警故障是因为动车组运行途中发生了转向架关键部件损害所致，不立即停车检查确认，存在冒险行车的严重安全隐患。
5.3故障报警触发标准不统一。查阅CRH3系列和CRH380AL型动车组技术资料发现， CRH380AL型动车组转向架横向加速度触发条件为失稳装置检测到加速度超过10m/s2，连续检测到10次后将发生报警；而CRH3系列动车组触发条件为制动控制单元检测到加速度超过8m/s2，连续检测到10次后将发生报警。当动车组在同一线路上运行时，检测到同样的横向加速度后，动车组自动控车要求不相同。
5.4动车组车轮镟修周期需要进一步检验。为了减少动车组失稳故障报警几率，总公司已要求对CRH3系列动车组车轮镟修周期进行了调整，将每运行25-30万公里进行一次踏面修型调整为20-25万公里。分析失稳动车运行里程，如果执行现行轮对修型标准，报警故障只能减少一半。车轮镟修周期的合理性需要进一步验证。
6 几点建议
6.1建立健全传感器检查检测标准。建议总公司组织车辆部门和主机厂制定加速度传感器日常检查和检测标准，指导动车组运用检修部门日常检修。进一步完善高级修加速度传感器检修标准，对同一平台动车组高级修检修标准进行统一，确保动车组出库时加速度传感器处于良好技术状态。
6.2补充完善转向架失稳应急处置条件。建议总公司组织相关部门对转向架横向加速度进行动力学测试，规范和统一故障报警触发标准，减少报警频率。研究转向架关健部件损害严重情况下的横向加速度值，建立立即停车的控车条件，或在应急处置手册中补充停车检查的要求，当检测到加速度值较大导致的68C9故障时，立即停车检查，防止发生恶性事故。
6.3进一步研究动车组轮对镟修标准。建议各部门要高度关注前期采取措施的有效性，组织相关部门对动车组失稳故障开展联合攻关，对动车组的运行情况、轮对数据和线路的品质情况进行综合检测分析，找出失稳时轮轨匹配规律。 把等效锥度引入到动车组检修限度之内，明确技术标准，通过动车组对轮对等效锥度的动态监测，对等效锥度较大的轮对及时采取镟修或更换轮对，提高转向架的稳定性。
6.4建立车辆和工务系统联合整治机制。当发生报警后，由车辆部门将动车组中央控制单元数据中具体的故障发生时间点进行统计，与电务部门确定具体的公里标，以便工务部门有针对性地开展检查和监测。车辆和工务部门要交换信息，若发现线路参数存在问题，可以在工务部门没有整治之前，对该区段采取临时限速措施。限速期较长时，修正动车组ATP控车数据，保证动车组运行安全。
6.5严格落实轮对镟修制度。严格执行相关技术规章和文件要求，制定严格的动车组检修计划，确保动车组轮对镟修工作按计划实施，特别是严格控制CRH380BL动车组3车轮对镟修周期，保证动车组上线运行安全。