Zestawy kołowe - budowa, układy prowadzenia i usprężynowania I stopnia > Koła jezdne - budowa i utrzymanie

W tramwajach powszechnie stosuje się koła jezdne obręczowe. W zależności od zastosowania rozróżnia się koła napędne, czyli te wchodzące w skład zestawów napędowych  - powiązanych z zespołami napędowymi oraz koła toczne. Obręcze wykonywane są jako kute i walcowane, a następnie dokładny kształt obręczy wykonywany jest z odkuwki metodą obróbki skrawaniem. Odkuwka to produkt końcowy uzyskiwany w procesie plastycznego kształtowania metali.

 
Przykładowe odkuwki obręczy przed nadaniem finalnych profili: zewnętrznego (jezdnego) i wewnętrznego (montażowego)

 
Gotowa obręcz od strony wewnętrznej (1) i oznaczenie (2) - opis na 2 powiększeniu 


Przykładowe przekroje obręczy kół
A - profil zewnętrzny (jezdny) - bieżnia koła
B - profil wewnętrzny (montażowy)

W najstarszych konstrukcjach stosowane były koła wzorowane na rozwiązaniach kolejowych. Koło takie składa się z koła bosego (piasty), na którym osadzona jest obręcz, czyli część wyposażoną w profil jezdny (bieżnię koła), bezpośrednio współpracującą z szyną. Koła bose mogą być ramienne lub tarczowe.
Połączenie obręczy z kołem bosym realizowane jest poprzez połączenie skurczowe generowane w procesie obręczowania.

Schemat klasycznego koła obręczowego
A - koło bose
B - obręcz

 
Koła obręczowe z kołami bosymi: ramiennym i tarczowym


Obręczowanie to proces mocowania obręczy na kole bosym. W omawianym rozwiązaniu konstrukcyjnym polega on na równomiernym podgrzaniu obręczy z wykorzystaniem specjalnej nagrzewnicy indukcyjnej do temperatury ponad 250 st. Celsjusza. Zgodnie z zasadą rozszerzalności termicznej stali na skutek zwiększenia temperatury materiału, obręcz zwiększa swoją średnicę. W rozgrzanej obręczy osadza się następnie centrycznie koło bose i pozostawia do stygnięcia. Obręcz stygnąc, zmniejsza swoją średnicę i w efekcie zaciska się na kole bosym, doprowadzając do powstania trwałego połączenia skurczowego.

Schemat procesu obręczowania termicznego

Obręcz podczas nagrzewania indukcyjnego


W przeciwieństwie do kół pojazdów kolejowych, w kołach tramwajach nie stosuje się pierścienia zaciskowego, który stanowi dodatkowe zabezpieczenie omówionego połączenia skurczowego.
Zdejmowanie obręczy z koła bosego odbywa się przez rozcięcie obręczy palnikiem.

Kliknij - tutaj i zobacz opis kół kolejowych.

Od drugiej połowy XX wieku w tramwajach powszechnie zaczęto stosowanie kół obręczowych elastycznych, czyli takich, w których zastosowane są elementy gumowe stanowiące dodatkowy filtr mechaniczny w zakresie usprężynowania, redukując tym samym masę niesuprężynowaną w podwoziu. Pierwsze wózki z kołami elastycznymi (tzw. silent) zastosowano w Stanach Zjednoczonych w ramach projektu tramwajów PCC już w latach 30. ubiegłego wieku. Omawiane elementy sprężyste redukują drgania, w efekcie zmniejszając poziom emitowanego podczas jazdy hałasu oraz wpływają na zwiększenie komfortu jazdy. Niekiedy można spotkać się z określeniem, że elementy elastyczne kół stanowią pierwszy stopień usprężynowania pojazdu. Przy takim podejściu w większości tramwajów mielibyśmy usprężynowanie trójstopniowe, czyli obręcz - koło - bose, zestaw kołowy – rama wózka i rama wózka - nadwozie. Taki podział wprowadza jednak zamieszanie z punktu widzenia nomenklatury i jednoznaczności. Dlatego prawidłowo przyjmuje się, że I stopień usprężynowania to filtr pomiędzy zestawem kołowym i ramą wózka, a drugi pomiędzy ramą wózka i nadwoziem. Koła traktuje się po prostu jako dodatkowe, ale istotne elementy elastyczne.
Pod względem układu elementów elastycznych w kołach rozróżnia się wiele rozwiązań. Można spotkać układy z pierścieniami gumowymi, krążkami czy segmentami metalowo-gumowymi lub innego rodzaju wstawkami elastycznymi. Niezależnie od rodzaju elementów elastycznych montowane są one zawsze w ramach konstrukcji koła. W poniższym opisie przedstawione są trzy często spotykane rozwiązania kół elastycznych, które spotykane są w pojazdach tramwajowych. Opis ten w przyszłości będzie rozbudowany o kolejne przykłady, jednak podstawowa zasada konfiguracji innych rozwiązań oparta jest o analogie z tych przedstawionych poniżej.
Warto pamiętać, że koła w tramwajach elektrycznych wchodzą w skład elektrycznego obwodu głównego. Przez koła przechodzą prądy powrotne do szyn toru. Koła stanowią więc ważny element na drodze toru prądowego, odpowiadając bezpośrednio za prawidłowe uszynienie (uziemienie) pojazdu. W klasycznych kołach stalowa obręcz styka się bezpośrednio z kołem bosym stąd prąd elektryczny z osi zestawu kołowego przechodzi przez stalowe elementy koła na szyny toru. Przy zastosowaniu kół elastycznych, elementy elastyczne (gumowe) stanowią izolację dla przepływu prądów powrotnych. Z tego powodu konieczne jest stosowanie specjalnych łączników (mostków) bocznikujących, które realizują tor prądowy z tarczy koła (koła bosego) osadzonej na osi zestawu kołowego na obręcz stykającą się z szynami, omijając tym samym elementy elastyczne.

1) Koła elastyczne typu KONSTAL wywodzą się konstrukcyjnie ze wspomnianego wcześniej rozwiązania zaprojektowanego do tramwajów PCC z lat 30 ubiegłego wieku z USA. Koła tego rodzaju stosowane są w tramwajach produkowanych w chorzowskich zakładach KONSTAL (13N, 102N, 105N i im pochodnych). Konstrukcja tych kół została szczegółowo opisana w Polskich Normach jako wytyczne dla kół do produkowanego w Polsce taboru tramwajowego. Omawiane koła składają się z obręczy, która montowana jest na tarczy środkowej koła z zastosowaniem obręczowania termicznego (omówionego wcześniej), czyli polegającego na rozgrzaniu obręczy, a następnie jej osadzeniu na tarczy koła i pozostawieniu do stygnięcia w celu wytworzenia połączenia skurczowego. Tak zmontowany zespół konstrukcyjny montuje się pomiędzy tarczą wewnętrzną i tarczą zewnętrzną koła z zastosowaniem krążków metalowo-gumowych. Tarcze zewnętrzna z wewnętrzną połączone są łącznikami dystansowymi, które utrzymują prawidłową odległość między tarczami z zapewnieniem prawidłowego zamocowania (ściśnięcia) krążków elastycznych. Tarcza wewnętrzna jest można powiedzieć odpowiednikiem koła bosego klasycznego koła. Posiada ona piastę, która osadzana jest na podpiaściu osi zestawu kołowego. Poniższe schematy prezentują budowę oraz zasadę montażu omawianego typu koła jezdnego.

 
Obręcz na tarczy środkowej

 
Tarcza wewnętrzna z łącznikami dystansowymi

   

Krążki metalowo - gumowe osadzone w tarczy wewnętrznej i krążek


Obręcz z tarczą środkową osadzona na krążkach


Krążki metalowo - gumowe osadzone w tarczy środkowej

Tarcza zewnętrzna osadzona na krążkach i przykręcona nakrętkami do łączników dystansowych oraz śrubami do piasty tarczy wewnętrznej


Tarcze koła (wewnętrzna z łącznikami dystansowymi, środkowa pod obręcz, zewnętrzne)


Krążki metalowo-gumowe

   
Koło jezdne typu KONSTAL (opis na powiększeniu)

2) Koła elastyczne typu BOHUM stosowane są w wielu tramwajach produkowanych w drugiej połowie XX wieku przez fabryki austriackie i niemieckie. W Polsce koła tego typu można spotkać w sprowadzonych wagonach np. typu GT6, GT8, N8, E1, T4, B4, c3 i im podobnym. Koła te mają budowę zbliżoną do klasycznych, to znaczy składają się z koła bosego oraz obręczy, pomiędzy którymi zamontowane są wkładki elastyczne w postaci elementów gumowych. Na obwodzie koła montuje się 24 wkładki gumowe. Montaż obręczy na koło bose realizuje się z wykorzystaniem specjalnego przyrządu, który zapewnia prawidłowe utrzymanie elementów gumowych. Cztery spośród wszystkich wstawek gumowych mają budowę specjalną, a mianowicie wyposażone są w mostki miedziane, zapewniające metaliczny styk pomiędzy obręczą, a kołem bosym dla zapewnienia prawidłowego przepływu toru prądów powrotnych (uszynienia).
Połączenie obręczy z kołem bosym jest realizowane na skutek promienistego ściśnięcia elementów gumowych.

   
Schemat koła elastycznego typu BOHUM

Koło bose


Obręcze

   
Wkładki gumowe na profilu wewnętrznym obręczy (1 i 2), wkładki: z miedzianym mostkiem elektrycznym i zwykła (3)


Przyrząd do montażu obręczy na koło bose

 
Koło elastyczne typu BOHUM - widoczne wkłdki gumowe pomiędzy obręczą a kołem bosym (opis na 1 powiększeniu)
 

3) Koła elastyczne typu SAB to bardzo popularny rodzaj kół stosowany w nowobudowanych tramwajach. Elementem elastycznym jest w tym rozwiązaniu pierścień gumowy o przekroju litery V, który osadzany jest na specjalnie wyprofilowanym wewnętrznym profilu obręczy koła. Na obwodzie koła bosego znajdują się otowory gwintowane, do których wkręca się śruby łączeniowe (szpilki). Koło bose w strefie śrub ma odpowiednie wyprofilowanie, odpowiadające kształtowi pierścienia gumowego. Obręcz z pierścieniem gumowym osadza się na śrubach (szpilkach) koła bosego, a następnie zakłada się pierścień mocujący (dociskowy). Na gwinty śrub nakręca się w odpowiedniej kolejności nakrętki, które dociskają pierścień mocujący do pierścienia gumowego. Powoduje to, że pierścień gumowy zaciska się pomiędzy profilem koła bosego, profilem wewnętrznym obręczy i profilem pierścienia mocującego (dociskającego). Powoduje to powstanie połączenia ściskowego, które zapewnia prawidłowe, trwałe osadzenie obręczy względem koła bosego. Poniższe schematy przedstawiają proces montażu koła typu SAB.



Koło bose z otworami gwintowanymi pod śruby łączeniowe (szpilki)



Śruby łączeniowe (szpilki) w kole bosym



   
Obręcz i pierścień gumowy ze specjalnym wyprofilowaniem (opis na powiększniu)

Pierścień gumowy założony na obręczy




Obręcz z pierścieniem nałożona na szpilki koła bosego



Pierścień mocujący nałożony na szpilki



Pierścień mocujący przykręcony nakrętkami do śrub łączeniowych (szpilek), powodujący zaciśnięcie pierścienia gumowego na profilu wewnętrznym obręczy

 
Koło elastyczne typu SAB (opis na powiększeniu)


Połączenia śrubowe - pierścień mocujący - koło bose

 
Koło bose ze szpilkami i pierścień mocujący (wersja z łożyskowaniem wewnętrznym koła)


Koło bose z pierścieniem mocującym i szpilkami (opis na powiększeniu)

   
Pierścień gumowy (nowy / zużyty)

Pierścień gumowy i koło bose ze szpilkami

 
Obręcze i widok profilu wewnętrznego obręczy (opis na powiększeniu)

Obręcz po zmaontowaniu na kole bosym przed zamontowaniem pierścienia mocującego

Dla zapewnienia prawidłowego uszynienia, od wewnętrznej strony koła pomiędzy obręczą, a kołem bosym montuje się promieniście cztery mostki elektryczne (łączniki bocznikujące).

   
Mostki elektryczne (łączniki bocznikujące) uszynienia

Powyższy układ koła jest bardzo popularnym rozwiązaniem stosowanym w tramwajach. Istnieje wiele podobnych konstrukcyjnie układów, w których generowany przez nakrętki i pierścienie mocujące ścisk elementów gumowych powoduje zamocowanie obręczy. Należy zauważyć, że stosowane śruby nie służą do bezpośredniego mocowania obręczy do koła bosego (tarczy koła), a stanowią elementy pośrednie służące do wygenerowania ścisku.


Istotne z punktu widzenia eksploatacji i utrzymania taboru było odejście od procesu obręczowania termicznego. Pozwala to na przyspieszenie procesu wymiany zużytych obręczy w wielu przypadkach bez konieczności demontażu zestawu kłowego z wózka. Jednak, aby możliwy był demontaż obręczy bez konieczności wywiązu zestawu kołowego z wózka, to wózek musi mieć odpowiednia budowę. Przede wszystkim podłużnice ramy wózka i zespoły napędowe muszą być zamontowane po wewnętrznej stronie zestawów kołowych. W przeciwnym przypadku podłużnica lub zespoły napędowe ograniczają bezpośredni dostęp do kół. Taka sytuacja ma miejsce na przykład w tramwajach w pełni niskopodłogowych, w których ze względu na przebieg podłogi pomiędzy kołami zespoły napędowe zabudowane są po zewnętrznych stronach wózka. Stąd aby wymienić obręcz należy wymontować zestaw kołowy z wózka.


Wózek z bezpośrednim dostępem do kół



Koło zasłonięte przez zewnętrzny zespół napędowy



Koła zasłonięte przez podłużnicę ramy wózka (tramwaj wąskotorowy)


W związku z tym, że we wszystkich kołach obręczowych istnieje ryzyko możliwości poluzowania się obręczy względem koła bosego (tarczy koła) np. na skutek utraty parametrów połączenia skurczowego, czy ściskowego konieczna jest bieżąca weryfikacja stanu kół w procesie utrzymania pojazdów. Aby móc łatwo zweryfikować, czy nie doszło do obrócenia się obręczy względem koła bosego, na połączniu tych elementów stosuje się specjalne znaczniki. Znaczniki te najczęściej są wybijane lub nanoszone techniką malarską w postaci linii, przechodzących z koła bosego na obręcz. Jeżeli linia utracił ciągłość to znaczy, że doszło do poluzowania się obręczy i pojazd musi być natychmiastowo wyłączony z eksploatacji. 

Obręcze wykonywane są jako kute i walcowane ze stali P60 lub P70. Następnie dokładny kształt obręczy wykonywany jest z odkuwki metodą obróbki skrawaniem. Odkuwka to produkt końcowy uzyskiwany w procesie plastycznego kształtowania metali.

   
Obróbka srawaniem obręczy na tokarce stanowiskowej

Profil zewnętrzny (bieżnia) koła
Głównymi elementami profilu zewnętrznego koła są: powierzchnia toczna i obrzeże. W kołach tramwajowych płaszczyzna toczna odpowiada za przenoszenie obciążeń pionowych (toczenie się kół i naciski). Obrzeże zasadniczo służy do utrzymywania poprzecznego pojazdu względem toru – zabezpiecza przed zejściem zestawu kołowego z toru, ale w tramwajach służy również do przenoszenia obciążeń pionowych, gdy koło przejeżdża po rozjeździe z krzyżownicami płytkorowkowymi. Dlatego też obrzeże koła tramwajowego ma wypłaszczony kształt wierzchołka w przeciwieństwie do zaokrąglonego wierzchołka obrzeża koła kolejowego.


Porównanie profilu koła tramwajowego (1) z profilem koła kolejowego (2)
A - powierzchnia toczna
B - obrzeże

Gdy obciążenia poprzeczne nie zostaną odpowiednio zrównoważone z obciążeniami pionowymi (zastosowanie odpowiedniej przechyłki toru i dopuszczalnej prędkości jazdy), może dojść do uniesienia koła nabiegającego obrzeżem na krawędź główki szyny. Spowoduje to przerwanie styku szyny z płaszczyzną toczną i może doprowadzić do wyjścia obrzeża z główki szyny co poskutkuje wykolejeniem. Kliknij - tutaj i zobacz opis współpracy zestawów kołowych z torem.

Profil zewnętrzny (bieżnia) obręczy koła tramwajowego (opis na powiększeniu)



Schemat profilu obręczy i podstawowe wymiary
SZ - skos zewnętrzny profilu
PT - powierzchnia toczna
OB - obrzeże
PTZ - powierzchnia toczna zewnętrzna
PTW - powierzchnia toczna wewnętrzna
LP - łuk przejściowy
BO-C - bok obrzeża (czynny)
WO - wierzchołek obrzeża
BO-B - bok obrzeża (bierny)
ZP - zewnętrzna płaszczyzna obręczy
WP - wewnętrzna płaszczyzna obręczy
PT - płaszczyzna okręgu tocznego (pomiar średnicy)
PA - punkt atakujący

d - średnica koła
d1 - średnica minimalna (koło zużyte)
s - szerokość obręczy
g - grubość obrzeża
b - szerokość obrzeża
h - wysokość obrzeża
α - kąt pochylenia obrzeża

Kształty profilu zewnętrznego (bieżni) kół nie są znormalizowane w taki sposób jak w kolejnictwie. Wykorzystywane są różne kształty profili, często powstałe na skutek doświadczeń eksploatacyjnych konkretnych operatorów tramwajowych. W Polsce popularnymi profilami kół są:
- T – profil bazowy tramwajowy,
- PST – profil opracowany dla potrzeb Poznańskiego Szybkiego Tramwaju wykorzystywany również w innych miastach,
- TW – profil opracowany w Warszawie jako modyfikacja profilu T
itp.

Podstawowe wymagania dla profili obręczy kół tramwajowych określone są w normie: PN-K 92016.

W taborze tramwajowym stosuje się obręcze klasyczne (wąskie), których wymiar (s) wynosi 90 mm, oraz obręcze szerokie, czyli takie, które wystają poza szerokość główki szyny (np. 110 mm). Te drugie umożliwiają jazdę po rozjazdach z krzyżownicami płytkorowkowymi, ale również po rozjazdach z krzyżownicami głębokorowkowymi. Koła z wąskimi obręczami mogą być eksploatowane tylko na rozjazdach z krzyżownicami płytkorowkowymi. 

W procesie eksploatacji obręcze kół zużywają się. W związku z tym przeprowadza się różnego rodzaju naprawy regeneracyjne w celu zwiększenia trwałości kół oraz wydłużenia ich eksploatacji. Głównym zabiegiem związanym z eksploatacją kół jest ich reprofilacja, czyli proces obróbki skrawaniem profilu koła. W celu przywrócenia prawidłowego profilu płaszczyzny tocznej kół przeprowadza się jej obtaczanie na specjalnych tokarkach. Tematyka ta opisana jest szerzej poniżej.
W nowoczesnych tramwajach stosuje się koła o średnicy obręczy około 600 mm (nie mniej niż 590 mm), czyli przykładowo koło nowe ma średnicę 600 mm, a dla koła zużytego wymiar graniczny wynosi 520 mm. Jak z tego wynika, dla tego przypadku, grubość obręczy na promieniu może się zmniejszyć maksymalnie o 40 mm. O taki też wymiar obniży się pojazd.
Obręcze na obwodzie płaszczyzny zewnętrznej mają rowek kontrolny, informujący o dopuszczalnej minimalnej średnicy eksploatacyjnej (maksymalne zużycie). Po reprofilacjach koła do okolic rowka kontrolnego, czyli minimalnej dopuszczalnej średnicy, obręcz musi być wymieniona na nową.

 
Rowek kontrolny minimalnej średnicy koła

Napawanie to pokrywanie przedmiotów metalowych w miejscach ubytków warstwą roztopionego metalu techniką spawania przy jednoczesnym topieniu podłoża. Zabieg ten przedłuża trwałość zużytych kół.

Hartowanie to zabieg cieplny, któremu poddawana jest stal. Składa się on z dwóch następujących bezpośrednio po sobie faz. Pierwsza faza to nagrzewanie do temperatury powyżej przemiany austenitycznej (ponad 700°C) i wygrzewanie, tak długo jak to potrzebne, by nastąpiła ona w całej objętości hartowanego obiektu. Drugą fazą jest szybkie schładzanie.
Hartowanie przeprowadza się, by podnieść twardość i wytrzymałość stali, a więc przedłużyć trwałość powierzchni tocznej koła. Należy tu jednak zauważyć, że koła powinny być miększe od szyn, gdyż remont nawierzchni torowej jest znacznie bardziej skomplikowany i kosztowniejszy niż wymiana kół w taborze.

Obowiązujące przepisy jak również dokumentacja techniczna pojazdów określają dopuszczalne zmiany wymiarowe geometrii koła w tym zakresie i wskazują wartości wymiarowe, które są graniczne z punktu widzenia bezpieczeństwa eksploatacji.
Podczas eksploatacji tramwajów konieczne są bieżące oględziny stanu kół w tym ich obręczy pod względem geometrii profilu tocznego (powierzchni tocznej i obrzeża).
Do podstawowych parametrów, które są sprawdzane należą:
- średnica okręgu tocznego (średnica koła),
- wysokość obrzeża,
- grubość (szerokość) obrzeża,
- stromość (pochylenie) obrzeża.

Dokonuje się również pomiaru:
- rozstawu kół na osi, czyli odległość pomiędzy wewnętrznymi płaszczyznami obręczy danego zestawu kołowego,
- wartości prowadnej zestawu kołowego czyli wymiaru pomiędzy zarysami obrzeży kół.

Kliknij - tutaj i zobacz podstawowe wymiary zestawów kołowych.

Pomiary kół jak i zestawów kołowych realizuje się z wykorzystaniem narzędzi pomiarowych ręcznych lub zabudowanych na zautomatyzowanych stanowiskach pomiarowych np. z wykorzystaniem techniki pomiaru laserowego.


Stanowisko do automatycznego (laserowego) pomiaru kół

Narzędzia pomiarowe ręczne to na przykład: średnicówki, suwmiarki, profilomierze, przyrządy pomiarowe do pomiaru rozstawu kół, czy grubości obręczy. Te urządzenia pomiarowe występują w wersjach analogowych jak również cyfrowych.
Przyrządy pomiarowe podlegają okresowemu sprawdzeniu zgodnie z przepisami i muszą posiadać aktualny dokument potwierdzający ich sprawdzenie.

 
Manualne suwmiarki pomiarowe profilu koła

 
Elektroniczny przyrząd do pomiaru średnicy koła

W ramach pomiarów zestawów kołowych wykonuje się również pomiary bicia osiowego powierzchni wewnętrznych obręczy / wieńców kół w zestawie i bicia promieniowego powierzchni tocznej (w płaszczyźnie okręgu tocznego).
Poza pomiarami wykonuje się również badania defektoskopowe zestawów kołowych. Badanie defektoskopowe to badanie nieniszczące z wykorzystaniem fal ultradźwiękowych. Badanie takie umożliwia wykrycie nieciągłości materiału, czyli wady materiału takie jak: wtrącenia, ubytki korozyjne, pustki, pęknięcia, odwarstwienia, łuski, szczeliny. Podczas przeglądów sprawdza się też stan mostków elektrycznych (łączników bocznikujacych) na kołach w celu potwierdzenia prawidłowego uszynienia (uziemienia) pojazdu.

Zużycie profilu koła poza zakres dopuszczalnej tolerancji powoduje konieczność przeprowadzenia procesu odtworzeniowego kształtu profilu zewnętrznego obręczy. Takie odtworzenie nazywane reprofilacją, wykonuje się metodą obróbki skrawaniem z wykorzystaniem specjalistycznych maszyn tokarskich.
Reprofilacja polega na zebraniu materiału z profilu koła w celu jego doprowadzenia do wymiarów zgodnych z wymaganiami określonymi dla danego typu tramwaju. Efektem ubocznym reprofilacji jest zmniejszanie średnicy koła. Poniższy schemat przedstawia przykładowy zakres reprofilacji wynikający z przekroczenia dopuszczalnych wartości granicznych wymiaru profilu koła.

  
Reprofilacja profilu koła - przykładowy schemat
zarys czarny - profil nowego koła (średnica koła d)
zarys czerwony - zużycie eksploatacyjne profilu
zarys niebieski - odtworzony właściwy profil w ramach reprofilacji (średnica koła d1)
d2 - minimalna średnica, po osiągnięciu której obręcz koła należy wymienić

 
Przykładowe odkształcenia plastyczne powierzchni tocznej 


Do reprofilacji wykorzystuje się tokarki stacjonarne lub tokarki podtorowe. W tych pierwszych konieczny jest demontaż zestawu kołowego z pojazdu. W tokarkach podtorowych obróbka skrawaniem profilu koła odbywa się pod pojazdem, bez konieczności demontażu zestawu kołowego. Dlatego też tokarki stacjonarne wykorzystuje się w celu reprofilacji zestawu gdy pojazd jest przykładowo na przeglądzie okresowym, podczas którego następuje demontaż jego zespołów i podzespołów w tym układu biegowego. Tokarek podtorowych używa się podczas czynności utrzymaniowo - naprawczych w trakcie bieżącej obsługi eksploatacyjnej. Dzięki takim maszynom proces reprofilacji przebiega znacznie szybciej w wyniku czego do niezbędnego minimum czasowego ogranicza się wyłączenie pojazdów ruchu.

   
   
Przykładowe tokarki podtorowe


   
Koło podczas reprofilacji - na fot. 3 wioczny nóż skrawający tokarki


  
Przykładowa tokarka stanowiskowa





Na stan kół taboru ma również wpływ strona infrastruktury, czyli np. jakość nawierzchni torowej, po której pojazd się porusza.
Im zastosowane rozwiązania techniczne i jakość utrzymania taboru oraz infrastruktury zapewniają lepsze parametry eksploatacyjne (mniej zużyć), tym rzadziej będzie potrzeba reprofilacja kół. Jak było wspomniane, każda reprofilacja zmniejsza średnicę koła. Gdy średnica koła uzyska wymiar granicznego zużycia, konieczna jest wymiana obręczy na nowe.

Bezpieczna i niezawodna eksploatacja tramwajów wymaga jak było wspomniane zapewnienia odpowiedniej geometrii profili tocznych obręczy. W tym aspekcie istotne jest zachowanie tolerancji wymiarów pomiędzy średnicami kół w ramach jednego zestawu kołowego, zestawu danego wózka, czy też kolejnych wózków. To powoduje, że przy reprofilacji uszkodzonego koła, często konieczne jest przeprowadzenie obróbki również koła nieuszkodzonego w celu doprowadzenia jego średnicy do wymiarów odpowiednich względem pozostałych. Czyli mimo, że profil koła ma poprawną geometrię, to musi być obrabiany dla zapewnienia odpowiednich tolerancji. 
Z punktu widzenia eksploatacji, poza aspektami bezpośredniej współpracy kół z szynami toru, wymiary średnic poszczególnych kół mają wpływ na kwestie pracy napędu, przyczepności, a wiec i poślizgów. Im większe różnice w wymiarach średnic pomiędzy poszczególnymi kołami zestawów, tym większe ryzyko niewykorzystywania masy napędnej pojazdu z powodu różnych prędkości obrotowych kół w miejscu styku z szyną wynikłych z ich różnej średnicy (powstanie poślizgów).

Na stan profilu tocznego kół ma również wpływ poprawność działania układu hamulcowego w zakresie skutecznej ochrony przeciwpoślizgowej. Jeżeli przykładowo w trakcie hamowania układ wykrywania i likwidacji poślizgu nie zadziała prawidłowo i dopuści do zablokowania się zestawu kołowego podczas jazdy, w skutek czego koła będą jechać po szynie, ślizgając się po niej bez obracania, na powierzchni tocznej koła może powstać tzw. płaskie miejsce. To wypłaszczenie zwane też podkuciem powoduje podczas jazdy generowanie charakterystycznego stukotu o częstotliwości zgodnej z aktualną prędkością jazdy. Uderzenia wypłaszczenia o główkę szyny wywołują wibracje oraz zwiększoną emisję hałasu, co jest niekorzystne z punktu widzenia eksploatacji taboru.

 
Płaskie miejsce na profilu tocznym koła i schemat jego powstawania


Poniżej zamieszczony jest film nagrany w tramwaju z wypłaszczeniem na profilu koła zestawu. W trakcie jazdy słychać charakterystyczny stukot emitowany przez podkucie.


Odgłos płaskiego miejsca na kole słyszany z wnętrza wagonu


Odgłos płaskiego miejsca na kole słyszany z zewnątrz 

Przy małych wypłaszczeniach, możliwe jest że zniwelują się one samoczynnie na skutek rozjeżdżenia. Przy dużych podkuciach konieczne jest wyłącznie pojazdu ruchu i skierowanie go na reprofilację.


Przykładowy indukcyjny czujnik prędkości na osi zestawu kołowego
(czujnik liczy ilość zębów obracającej się zębatki w odniesieniu do jednostki czasu)