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摘要：深圳地铁自开通以来，地铁列车车底异响惯性故障频发，严重影响列车正线运营。本文根据深圳地铁历年车底异响故障统计及现场跟踪，把车底异响故障主要分四种类型，根据分类从列车抗侧滚扭杆、车轮、牵引电机、车门、闸瓦、驾驶员及轨道钢轨等方面制定一系列控制措施，有效降低了车底异响故障率，由2011年的10次/月降至2014年的3次/月，降幅达70%。
关键词：异响；整治；故障率
一、故障描述
地铁列车车底异响是由于轨道环境、列车运行速度及列车自身特点的突变导致从列车车底发出的异常声音，该异常声音会导致驾驶员及乘客恐乱、投诉，列车退出服务。由于对正线运营造成严重影响，深圳地铁一直把车底异响故障作为重点整治的惯性故障。本文根据深圳地铁历年车底异响故障统计及现场跟踪，将车底异响故障主要分四种类型，详见表1。
根据各类型异响的历史比例及影响，初步确定抗侧滚扭杆异响、轮轨异响及牵引电机异响为重点整治异响，占异响历史统计总数94.19%，闸瓦抱闸异响作为次要整治异响，占异响历史统计总数5.81%。
二、故障原因分析及整治
（一）抗侧滚扭杆异响
抗侧滚扭杆主要用于提高车辆的抗侧滚刚度，限制车辆在限界允许范围内。抗侧滚扭杆主要由中心扭力杆、扭转臂、垂向连杆及关节组成。深圳地铁部分列车抗侧滚扭杆采用上下金属球铰关节，由于球铰加工工艺缺陷及内部润滑不良，在使用过程中出现内部滑动不畅及擦伤，致使球铰发出持续的金属滑动摩擦异响，由于球铰配合不畅，出现扭杆机构顶升车体的瞬间异响，并在缓曲线线路及道岔处特别明显。
为解决抗侧滚扭杆异响，深圳地铁组织车辆生产厂家对球铰的内部结构及润滑情况进行改进分析，最终确认将原装车球铰更换为进口西门子球铰的整改方案，通过装车试验满足要求。新型球铰更换完毕后取得良好的效果，抗侧滚扭杆异响故障率降至0.2次/月，故障影响基本消除。
（二）轮轨异响
本文中轮轨异响指列车轮轨噪声过大。深圳地铁二期工程自开通以来部分线路轮轨噪声过大，严重影响正线乘驾舒适度。根据国内对轮轨噪声的研究，深圳地铁结合自身运营特点采取相应的控制措施有效降低轮轨噪声影响：
文献[1]分析轮轨噪声产生的机理为钢轨表面和车轮踏面都存在粗糙，当轮对在轨面上滚动时，粗糙会导致轮轨相对运动及本身的弹性振动，也引起轨下基础部件如轨枕的振动，并向空气中辐射噪声，如图1所示。根据对轮轨噪声的产生机理分析可知，轮轨噪声的主要来源是粗糙度激励、车轮振动、钢轨振动、轨枕振动及其声辐射，因此治理噪声也要从这几个方面入手，也就是说，降低钢轨表面粗糙度、增加车轮弹性、增大阻尼、降低各自的声辐射、安装吸振装置等。
图1 轮轨噪声示意图
文献[2]在对轮轨噪声源的研究中发现，钢轨辐射的主要是中、高频噪声，车轮辐射的主要是中频噪声，而轨枕则主要辐射低频噪声。从三者对总噪声的贡献来看，钢轨是主要的辐射源，车轮次之，轨枕最小。因此，控制轮轨噪声辐射，主要是要控制钢轨和车轮辐射的噪声，轨枕次之。
文献[3]认为由于噪声和振动在500～2500Hz频率范围内线性相关，且钢轨在此范围内是主要的辐射体，因此，有效抑制钢轨振动、减小钢轨的振动加速度和频率是降噪的关键。轮轨系统激扰是引起轮轨相互动力作用的根本因素，没有激扰就不会产生振动和冲击，也不会辐射出噪声。因此，必须严格控制轮轨系统的振动激扰源。早期一些研究表明，由于轮轨作用面的局部不平顺（粗造度）而产生振动，从而引起滚动噪声。钢轨顶面的粗糙度是产生滚动噪声的主要声源。
根据国内对轮轨噪声的研究，深圳地铁结合自身运营特点把降低钢轨表面粗糙度，增大车轮阻尼作为轮轨噪声的重点整治方法。自2013年8月开始，深圳地铁组织相关部门对部分线路进行钢轨打磨，打磨后轮轨噪声有效降低约10dB；在采购的新车中加入车轮阻尼器，将降低约10dB的轮轨噪声。
另外，在降低轮轨噪声辐射过程中，深圳地铁制定有效控制措施。文献[4]研究认为塞拉门隔音量要比内藏门的隔音量大（在噪声频率达2kHz时，相差可达10dB）。深圳地铁列车客室车门全为塞拉门，部分列车驾驶室考虑内藏门损坏故障率较低的原因采用内藏门。通过正线噪声测量，安装塞拉门驾驶室噪声比安装内藏门低约5dB。因此，在采购的新车中驾驶室门设计为塞拉门，并通过优化设计有效降低塞拉门损坏故障率。
通过整治，轮轨异响故障率得到一定程度降低，平均接近于1.5次/月，达到较好效果。
（三）牵引电机异响
深圳地铁部分列车牵引电机多次发生轴承故障，导致轮对固死，轮轨摩擦损伤，对正线运营造成严重影响。电机轴承故障时通常会产生刺耳金属摩擦异响、浓烟及列车振动等现象，并且部分牵引电机轴承故障可预先从电机轴承异响进行判断。因此，牵引电机异响作为重点故障进行整治。
自2012年6月至2014年6月，深圳地铁通过应急组织牵引电机温度普查、轴承振动测试及牵引电机更换有效遏制了牵引电机轴承故障的发生。同时，深圳地铁组织车辆生产厂家、第三方科研机构对牵引电机轴承故障原因进行深入分析，开展了三次正线载客动态监控测试，以调查列车走行部、电机运行工况，同时调查轨道线路是否满足列车转向架运行要求等，最终，确认把原装车牵引电机轴承更换为同型号小游隙轴承方案作为根治轴承故障的最佳方案。自轴承更换完毕后，牵引电机轴承故障未再发生，因此牵引电机异响故障基本消除。
（四）闸瓦抱闸异响
深圳地铁列车制动系统由电气制动和空气制动组成，根据制动力计算分别对列车施加电气制动、空气制动或电空混合制动，使运行中的列车减速或在规定的距离内停车。空气制动的执行机构是基础制动单元，深圳地铁设计速度为80km/h的列车基础制动单元采用踏面制动单元，其制动原理就是把列车动能转化为闸瓦与车轮的摩擦热能。 闸瓦抱闸异响是指闸瓦与车轮摩擦时发出的异常声音，声音尖锐刺耳，影响列车乘驾舒适度。闸瓦抱闸异响原因较多：闸瓦材料及性能，新闸瓦装车导致闸瓦与踏面尚未磨合，闸瓦间隙不符合标准，电空制动配合模式问题导致列车提前抱闸，列车施加紧急制动等，因此，根治闸瓦抱闸异响难度较大。通过优化制动系统软件，定期测量及调整闸瓦间隙，闸瓦换型及试验等措施，深圳地铁有效降低闸瓦抱闸异响故障率。由于闸瓦抱闸异响一般在列车制动停稳前一刻发出，声音极其类似于金属摩擦声音，因此闸瓦抱闸异响较为容易分辨。通过闸瓦抱闸异响录音，对驾驶员进行分辨培训，一定程度上减轻该异响引起的恐慌、投诉。
三、历史故障情况
深圳地铁历史车底异响惯性故障统计如图2所示：自2011年7月二期工程开通至2012年5月，车底异响故障高发，2012年4月开始组织相关整治并取得一定成效，车底异响故障逐月降低至2012年8月较低故障率；2012年9月车底异响故障再次爆发，2013年6月开始实行全面综合整治并取得较大成效，车底异响故障逐月降低至2013年11月最低故障率，后续统计至2014年9月一直维持低故障率。
2011年7月至2013年10月，深圳地铁车底异响故障率约为10次/月，2013年11月至2014年9月故障率约为3次/月，降幅达70%，全面综合整治取得较大成效。
图2 深圳地铁列车历年车底异响惯性故障统计
四、结论
地铁列车车底异响故障是极其复杂的惯性故障，涉及轨道、列车及驾乘人等。随着线路的开通，行车速度越来越高、载客量越来越大，车流密度不断增加以及新型车辆结构的推广，车底异响原因会越来越多，根治难道越来越大。本文根据深圳地铁历年车底异响故障统计及现场跟踪，将车底异响主要分四种类型，根据分类从列车抗侧滚扭杆、车轮、牵引电机、车门、闸瓦、驾驶员及轨道钢轨等方面制定一系列控制措施，有效降低了车底异响故障率。
参考文献：
[1]刘扬，练松良，章新权.轮轨噪声的产生机理及其治理措施[J].石家庄铁道学院学报.2006（3）
[2]孙大新，高亮.高速铁路轮轨噪声及其控制措施[J].中国安全科学学报.2005（11）
[3]葛世平.城市轨道交通的振动和噪声对环境的影响及其对策[J].城市轨道交通研究.2003（03）
[4]叶彪，程雄，陈晓，王续.地铁车门隔声性能试验研究与分析.电力机车于城轨车辆.2013（3）
关键词：异响；整治；故障率
一、故障描述
地铁列车车底异响是由于轨道环境、列车运行速度及列车自身特点的突变导致从列车车底发出的异常声音，该异常声音会导致驾驶员及乘客恐乱、投诉，列车退出服务。由于对正线运营造成严重影响，深圳地铁一直把车底异响故障作为重点整治的惯性故障。本文根据深圳地铁历年车底异响故障统计及现场跟踪，将车底异响故障主要分四种类型，详见表1。
根据各类型异响的历史比例及影响，初步确定抗侧滚扭杆异响、轮轨异响及牵引电机异响为重点整治异响，占异响历史统计总数94.19%，闸瓦抱闸异响作为次要整治异响，占异响历史统计总数5.81%。
二、故障原因分析及整治
（一）抗侧滚扭杆异响
抗侧滚扭杆主要用于提高车辆的抗侧滚刚度，限制车辆在限界允许范围内。抗侧滚扭杆主要由中心扭力杆、扭转臂、垂向连杆及关节组成。深圳地铁部分列车抗侧滚扭杆采用上下金属球铰关节，由于球铰加工工艺缺陷及内部润滑不良，在使用过程中出现内部滑动不畅及擦伤，致使球铰发出持续的金属滑动摩擦异响，由于球铰配合不畅，出现扭杆机构顶升车体的瞬间异响，并在缓曲线线路及道岔处特别明显。
为解决抗侧滚扭杆异响，深圳地铁组织车辆生产厂家对球铰的内部结构及润滑情况进行改进分析，最终确认将原装车球铰更换为进口西门子球铰的整改方案，通过装车试验满足要求。新型球铰更换完毕后取得良好的效果，抗侧滚扭杆异响故障率降至0.2次/月，故障影响基本消除。
（二）轮轨异响
本文中轮轨异响指列车轮轨噪声过大。深圳地铁二期工程自开通以来部分线路轮轨噪声过大，严重影响正线乘驾舒适度。根据国内对轮轨噪声的研究，深圳地铁结合自身运营特点采取相应的控制措施有效降低轮轨噪声影响：
文献[1]分析轮轨噪声产生的机理为钢轨表面和车轮踏面都存在粗糙，当轮对在轨面上滚动时，粗糙会导致轮轨相对运动及本身的弹性振动，也引起轨下基础部件如轨枕的振动，并向空气中辐射噪声，如图1所示。根据对轮轨噪声的产生机理分析可知，轮轨噪声的主要来源是粗糙度激励、车轮振动、钢轨振动、轨枕振动及其声辐射，因此治理噪声也要从这几个方面入手，也就是说，降低钢轨表面粗糙度、增加车轮弹性、增大阻尼、降低各自的声辐射、安装吸振装置等。
图1 轮轨噪声示意图
文献[2]在对轮轨噪声源的研究中发现，钢轨辐射的主要是中、高频噪声，车轮辐射的主要是中频噪声，而轨枕则主要辐射低频噪声。从三者对总噪声的贡献来看，钢轨是主要的辐射源，车轮次之，轨枕最小。因此，控制轮轨噪声辐射，主要是要控制钢轨和车轮辐射的噪声，轨枕次之。
文献[3]认为由于噪声和振动在500～2500Hz频率范围内线性相关，且钢轨在此范围内是主要的辐射体，因此，有效抑制钢轨振动、减小钢轨的振动加速度和频率是降噪的关键。轮轨系统激扰是引起轮轨相互动力作用的根本因素，没有激扰就不会产生振动和冲击，也不会辐射出噪声。因此，必须严格控制轮轨系统的振动激扰源。早期一些研究表明，由于轮轨作用面的局部不平顺（粗造度）而产生振动，从而引起滚动噪声。钢轨顶面的粗糙度是产生滚动噪声的主要声源。
根据国内对轮轨噪声的研究，深圳地铁结合自身运营特点把降低钢轨表面粗糙度，增大车轮阻尼作为轮轨噪声的重点整治方法。自2013年8月开始，深圳地铁组织相关部门对部分线路进行钢轨打磨，打磨后轮轨噪声有效降低约10dB；在采购的新车中加入车轮阻尼器，将降低约10dB的轮轨噪声。
另外，在降低轮轨噪声辐射过程中，深圳地铁制定有效控制措施。文献[4]研究认为塞拉门隔音量要比内藏门的隔音量大（在噪声频率达2kHz时，相差可达10dB）。深圳地铁列车客室车门全为塞拉门，部分列车驾驶室考虑内藏门损坏故障率较低的原因采用内藏门。通过正线噪声测量，安装塞拉门驾驶室噪声比安装内藏门低约5dB。因此，在采购的新车中驾驶室门设计为塞拉门，并通过优化设计有效降低塞拉门损坏故障率。
通过整治，轮轨异响故障率得到一定程度降低，平均接近于1.5次/月，达到较好效果。
（三）牵引电机异响
深圳地铁部分列车牵引电机多次发生轴承故障，导致轮对固死，轮轨摩擦损伤，对正线运营造成严重影响。电机轴承故障时通常会产生刺耳金属摩擦异响、浓烟及列车振动等现象，并且部分牵引电机轴承故障可预先从电机轴承异响进行判断。因此，牵引电机异响作为重点故障进行整治。
自2012年6月至2014年6月，深圳地铁通过应急组织牵引电机温度普查、轴承振动测试及牵引电机更换有效遏制了牵引电机轴承故障的发生。同时，深圳地铁组织车辆生产厂家、第三方科研机构对牵引电机轴承故障原因进行深入分析，开展了三次正线载客动态监控测试，以调查列车走行部、电机运行工况，同时调查轨道线路是否满足列车转向架运行要求等，最终，确认把原装车牵引电机轴承更换为同型号小游隙轴承方案作为根治轴承故障的最佳方案。自轴承更换完毕后，牵引电机轴承故障未再发生，因此牵引电机异响故障基本消除。
（四）闸瓦抱闸异响
深圳地铁列车制动系统由电气制动和空气制动组成，根据制动力计算分别对列车施加电气制动、空气制动或电空混合制动，使运行中的列车减速或在规定的距离内停车。空气制动的执行机构是基础制动单元，深圳地铁设计速度为80km/h的列车基础制动单元采用踏面制动单元，其制动原理就是把列车动能转化为闸瓦与车轮的摩擦热能。 闸瓦抱闸异响是指闸瓦与车轮摩擦时发出的异常声音，声音尖锐刺耳，影响列车乘驾舒适度。闸瓦抱闸异响原因较多：闸瓦材料及性能，新闸瓦装车导致闸瓦与踏面尚未磨合，闸瓦间隙不符合标准，电空制动配合模式问题导致列车提前抱闸，列车施加紧急制动等，因此，根治闸瓦抱闸异响难度较大。通过优化制动系统软件，定期测量及调整闸瓦间隙，闸瓦换型及试验等措施，深圳地铁有效降低闸瓦抱闸异响故障率。由于闸瓦抱闸异响一般在列车制动停稳前一刻发出，声音极其类似于金属摩擦声音，因此闸瓦抱闸异响较为容易分辨。通过闸瓦抱闸异响录音，对驾驶员进行分辨培训，一定程度上减轻该异响引起的恐慌、投诉。
三、历史故障情况
深圳地铁历史车底异响惯性故障统计如图2所示：自2011年7月二期工程开通至2012年5月，车底异响故障高发，2012年4月开始组织相关整治并取得一定成效，车底异响故障逐月降低至2012年8月较低故障率；2012年9月车底异响故障再次爆发，2013年6月开始实行全面综合整治并取得较大成效，车底异响故障逐月降低至2013年11月最低故障率，后续统计至2014年9月一直维持低故障率。
2011年7月至2013年10月，深圳地铁车底异响故障率约为10次/月，2013年11月至2014年9月故障率约为3次/月，降幅达70%，全面综合整治取得较大成效。
图2 深圳地铁列车历年车底异响惯性故障统计
四、结论
地铁列车车底异响故障是极其复杂的惯性故障，涉及轨道、列车及驾乘人等。随着线路的开通，行车速度越来越高、载客量越来越大，车流密度不断增加以及新型车辆结构的推广，车底异响原因会越来越多，根治难道越来越大。本文根据深圳地铁历年车底异响故障统计及现场跟踪，将车底异响主要分四种类型，根据分类从列车抗侧滚扭杆、车轮、牵引电机、车门、闸瓦、驾驶员及轨道钢轨等方面制定一系列控制措施，有效降低了车底异响故障率。
参考文献：
[1]刘扬，练松良，章新权.轮轨噪声的产生机理及其治理措施[J].石家庄铁道学院学报.2006（3）
[2]孙大新，高亮.高速铁路轮轨噪声及其控制措施[J].中国安全科学学报.2005（11）
[3]葛世平.城市轨道交通的振动和噪声对环境的影响及其对策[J].城市轨道交通研究.2003（03）
[4]叶彪，程雄，陈晓，王续.地铁车门隔声性能试验研究与分析.电力机车于城轨车辆.2013（3）