鐵路平車采用鋼木混合地板的探討

關雪梅，于世明，戴安國

（南車二七車輛有限公司 產品開發部，北京 100072）

我國鐵路平車多采用木質地板，一般為紅松、黃花松等厚度 70 mm 的大徑材硬木。平車木地板結構較為簡單，主要由木地板、壓鐵、壓條、墊木、埋木卡鐵及螺栓組成。壓鐵和壓條置于木地板上，通過螺栓將木地板固定在平車底架上。由于底架上各橫、縱梁不在同一平面，墊木可保證木地板處于同一平面，而埋木卡鐵則起到為墊木定位的作用。平車采用木質地板能夠較方便地釘入扒鋦釘，以便將擋木等加固器材固定，同時木材與裝載貨物之間具有較高的摩擦系數，便于對所裝載貨物進行加固。我國鐵路平車經過幾十年的發展，許多性能都得到了提升，但平車木地板結構在運用中尚存在一些問題。

1 木地板平車存在的主要問題

（1）木地板易破損。平車木地板普遍存在易破損問題，一般段修時需要對破損的地板進行補修，而廠修時木地板損壞嚴重，基本上要對全部地板進行更新。由于木地板易損壞，無法保證較長的使用壽命，因此平車的檢修周期較一般通用車短，段修期1年(一般通用車2年)，廠修期5年 (一般通用車8年)。從入廠廠修的平車狀態來看，除木地板外，平車主要鋼結構如中梁、側梁、枕梁、橫梁、端梁等技術狀態較好，其他制動裝置、車鉤緩沖裝置和轉向架等部件均與通用車型壽命相同，如果延長地板壽命則可以適當延長平車廠修周期。

（2）竹木復合層積材地板運用可靠性較差。平車地板還曾采用竹木復合層積材地板。根據對 2005—2007 年生產的 500 余輛竹木混合地板平車的調研發現，在經過一段時間的運用后，其外觀狀態優于普通木地板，但芯材腐爛嚴重。因此，竹木復合層積材地板在廠修時需要全部更換成木質地板。

（3）壓鐵等配件損壞、丟失。平車木地板還存在地板壓鐵和壓條損壞、變形、丟失，地板緊固螺栓和螺母松動、丟失等現象。在車輛運用中，由于螺栓與螺母間未采取可靠的防松措施，在地板壓鐵和壓條受到貨物碾壓時，其端部易發生翹起、損壞，甚至出現配件嚴重變形及丟失等情況。受木地板結構的影響，在站段現場如果更換個別破損的地板，需要拆下兩側長度約 3 m 的壓鐵及緊固螺栓，工作量大，而且操作困難。

2 改進平車地板的設想

平車地板在使用中因破損、折斷、腐爛等原因，修換率較大，這也是平車檢修周期短的主要原因。同時地板損壞后拆解和修復工作量較大。因此，平車地板的改進應重點考慮如何保護木地板，同時便于維修。國外平車地板除有鋼地板、木地板外還有鋼木混合地板，如圖 1、圖2所示。

分析國外平車鋼木混合地板，主要具有以下3個優點。

（1）每個木地板單元周圍均有鋼制結構保護，即使履帶反復碾壓，由于有鋼質地板的支撐和保護，可以減少木制地板的損壞，從而延長木地板使用期限，使平車的檢修周期適當延長。

（2）木地板被劃分成較小的單元，易于檢修和更換，方便作業。

（3）節約木材，特別是對地板材料的直徑沒有特殊的要求。

3 平車采用鋼木混合地板的試驗

借鑒國外平車采用鋼木混合地板的經驗，其主要是在底架上方沿著車體縱向分別交替鋪設木地板和鋼地板。為了驗證鋼木混合地板的使用性能，主要進行了以下相關試驗。

3.1 鋼木混合地板裝載履帶式裝備適應性試驗

在運輸履帶式裝備時，車輪前后一般都會設有擋木，但也有部分履帶式裝備不另設加固裝置，運輸中完全依靠摩擦力克服慣性力。因此，鋼木混合地板是否具有良好的防滑性能、滿足履帶式裝備的運輸要求成為試驗的關鍵。

為此，在鋼木混合地板和木制地板裝載坦克的對比沖擊試驗中，試驗以 NX17K型共用平車為對比車，試驗樣車地板按鋼、木地板寬度比例不同設計了多種方案，分別裝載1輛 59 式坦克，裝載后坦克處于制動位，不采取其他捆綁加固措施；沖擊速度范圍為 4～7 km/h，在每個速度級下沖擊3次，沖擊車總重為 100 t。對比測試坦克滑移量，以驗證鋼木混合地板裝載履帶式裝備的適應性，同時確定鋼地板和木地板的合理寬度比例，試驗結果如表1所示。

表1 不同木地板形式裝運 59 式坦克沖擊試驗結果

（1）鋼地板寬 100 mm、木地板寬 300 mm 的鋼木混合地板裝載坦克后承受沖擊時，坦克滑移距離在 4～7 km/h 的沖擊速度下均小于 NX17K裝載坦克的滑移距離，因此可認為鋼地板寬 100 mm、木地板寬 300 mm 的鋼木混合地板對裝載坦克具有較好的適應性。

（2）鋼地板寬 100 mm、木地板寬 100 mm 的鋼木混合地板裝載坦克后承受沖擊時，在 4～5 km/h的沖擊速度段內，坦克滑移距離與 NX17K裝載坦克的滑移距離相近，但 6～7 km/h 的沖擊速度下坦克滑移距離明顯超過NX17K裝載坦克的滑移距離。因此可認為鋼地板寬 100 mm、木地板寬 100 mm 的鋼木混合地板對裝載坦克的防滑能力低于 NX17K型平車，不適應坦克的裝載。

（3）鋼木混合地板平車裝載坦克等履帶式車輛時，改變了以往完全靠木地板提供的摩擦力克服慣性力的方式，當平車受到沖擊時，坦克除受到地板的摩擦力外，鋼地板還對履帶形成剛性阻擋，即通過鋼地板的邊緣卡住坦克履帶的凸緣，從而有效地阻止坦克的滑移，如圖3所示。

圖3 鋼地板邊緣防止坦克履帶滑移示意圖

3.2 鋼木混合地板裝載典型貨物對比沖擊試驗

根據《鐵路貨物裝卸加固規則》(以下簡稱《加規》)的規定，貨物在裝載時，應使用必要的裝載加固材料和裝置。平車的裝載加固方案都是基于木質地板而制訂的，為驗證這些裝載加固方案是否適用于鋼木混合地板平車，從《加規》規定的 558 種采用平車及共用平車裝載的定型方案中，選擇了鋼卷和箱式貨物2種典型貨物，分別在鋼木混合地板和木地板上進行沖擊對比試驗。

為使除地板結構以外的其他沖擊條件基本相同，被試車輛選擇了同一輛 NX70型共用車。首先，將鋼木混合地板固定在 NX70型共用車上 (鋼地板寬100 mm，木地板寬 300 mm) 進行試驗。其次，再按同樣方式在木地板上進行試驗。被試車輛分別裝載鋼卷和箱式貨物，并嚴格按照《加規》的規定裝載和加固，其中箱式貨物分為直接置于地板上 (模擬裝載機械設備) 和墊有橫墊木2種方式。沖擊對比試驗共計 6個工況，各工況下緊固貨物的鋼絲繩預緊力均設為10 kN，沖擊車總重 100 t，沖擊速度均為 5 km/h，每個工況沖擊5次。對比測試貨物在地板上的滑移距離和鋼絲繩上的拉力增加值，試驗結果如表2所示。

從表2可以看出，在 5 km/h 沖擊速度下，各工況下貨物在2種地板上的位移量基本沒有差異。而當貨物裝在鋼木混合地板上時其加固繩索上的最大拉伸力略大于在木地板上的拉力，但拉伸力增加值均在10% 以內。裝鋼卷、直接裝箱式貨物和墊有橫墊木的箱式貨物 3 種裝載工況下其加固繩索的拉力分別增加了 7.57%、9.64% 和 3.80%，表明在貨物與地板間增加墊木等隔層可降低2種地板對加固繩索拉力產生的差異。

表2 不同地板結構裝載典型貨物沖擊試驗對比結果

4 結論與建議

（1）我國鐵路平車的地板普遍采用木地板結構，但木地板存在易破損、易腐蝕等問題。借鑒國外成熟經驗，平車地板采用鋼木混合結構可以有效保護木地板，方便地板維護，從而延長平車的檢修周期。

（2）鋼質和木質比例適當的鋼木混合地板，可以滿足坦克等履帶式裝備的運輸，由于目前試驗中裝載的貨物類型有限，而且各種貨物裝載加固位置和方式存在較大差異，鋼木混合地板需要根據實際情況對加固位置和加固器材進行調整，既有裝載加固規程對鋼木混合地板的技術要求，需進一步進行試驗和運用考驗。

（3）對于貨物裝在鋼木混合地板上時拉力增大的問題，可以考慮在鋼質地板上設置拉環等加固點，通過增加貨物加固繩索以降低每根繩索的拉伸力。

（4）鋼木混合地板在結構設計中應考慮在鋼地板上增加摩擦力或止擋，防止貨物打滑；木地板高度應高于鋼質地板，使貨物裝載時首先與木地板接觸，增加貨物的摩擦力。

（5）對固定木地板的螺栓應實施防松、防盜等設計。