長大貨物車強(qiáng)度試驗(yàn)中若干問題的探討

丁 勇，張水興，王新銳

（中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所，北京100081）

我國鐵路車輛強(qiáng)度考核方法和標(biāo)準(zhǔn)主要是依據(jù)TB／T 1335—1996《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗(yàn)鑒定規(guī)范》［1］（以下簡稱《規(guī)范》）來進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)適用于鑒定新設(shè)計一般用途的非動力車輛及主要零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對車輛強(qiáng)度試驗(yàn)方法，載荷取值加載方法，應(yīng)力和撓度的換算和合成以及許用應(yīng)力的取值和車體剛度的評定等標(biāo)準(zhǔn)均有詳細(xì)而具體的規(guī)定，并對轉(zhuǎn)向架的試驗(yàn)考核方法作了說明。標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定“專用車輛的強(qiáng)度設(shè)計，除特殊要求在設(shè)計任務(wù)書中加以載明外，均應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)”。

作為專用車輛之一的長大貨物車，結(jié)構(gòu)比一般用途的通用車復(fù)雜，對這類車型的強(qiáng)度評定方法，用《規(guī)范》的內(nèi)容很難適應(yīng)，而目前國內(nèi)還缺少一份對長大貨物車進(jìn)行強(qiáng)度評定的方法，國外有些資料雖然也涉及到一些長大貨物車強(qiáng)度評定的內(nèi)容，但尚未見到一份完整、系統(tǒng)的試驗(yàn)鑒定標(biāo)準(zhǔn)，制定針對長大貨物車的強(qiáng)度評定方法及規(guī)范，適應(yīng)長大貨物車的發(fā)展是十分必要的。

1 長大貨物車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其在強(qiáng)度評定中的特殊性

1.1 車型多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)載方式差異大

按國內(nèi)外貨物運(yùn)輸使用要求和分類方法，長大貨物車大致可分為鉗夾式長大貨物車、落下孔車、凹底平車、雙聯(lián)平車和長平車5類。近幾年國內(nèi)研制的長大貨物車，最大載重達(dá)450t、自重在200t左右，最大車輛長度達(dá)69.58m，軸數(shù)最多達(dá)32根。各車型裝載方式不同，受力也不同，特別是鉗夾式長大貨物車，根據(jù)所運(yùn)輸貨物的自承能力和特點(diǎn)，車輛與貨物的連接可用鉗夾側(cè)承梁方式，鉗夾承載框架方式，鉗夾凹底架方式或連接掛貨鉤，連接運(yùn)輸端蓋等多種方式進(jìn)行運(yùn)輸，從強(qiáng)度考核的角度及強(qiáng)度試驗(yàn)的內(nèi)容和重點(diǎn)均有較大差異，這些連接裝置的強(qiáng)度鑒定也成為車輛強(qiáng)度試驗(yàn)的一部分。

1.2 車輛載重大、自重大、車體長

由于長大貨物車載重大，自重也很大，近幾年來研制的鉗夾式長大貨物車，凹底平車，落下孔車，自重系數(shù)大多在0.5左右（0.45～0.57），載重噸位較小的150t左右的落下孔車和凹底平車，自重系數(shù)在0.3左右，20世紀(jì)80年代初期研制的鉗夾式長大貨物車自重系數(shù)甚至達(dá)到0.74～0.82。這些車自重占的比例很大，垂向加載試驗(yàn)時很難按《規(guī)范》要求的“試驗(yàn)載荷不小于基本作用載荷值”的要求進(jìn)行，大部分情況下是將載重部分或略高于載重部分的載荷進(jìn)行垂向加載試驗(yàn)，自重和動載荷部分的應(yīng)力進(jìn)行換算，其原因一方面是保證試驗(yàn)的安全，當(dāng)載重部分達(dá)到400t左右時，若用250mm×250mm×4 000mm的軸坯鋼加載，軸坯鋼數(shù)量達(dá)200多根，在整個承載面上堆放10層以上，堆積高度從承載面起超過2.5m，這種情況下如果出現(xiàn)橫向偏載等因素是不安全的。另一方面從車輛本身而言，自重部分載荷實(shí)際上在空車狀態(tài)時已經(jīng)存在，只是在加載前儀器上按零載處理，試驗(yàn)載荷除載重部分外再加上很大的自重載荷可能造成被試車輛的破壞。對于縱向載荷，受縱向加力架長度等試驗(yàn)條件的限制目前尚無法比照通用車一樣進(jìn)行施加，長大貨物車縱向力是通過各級心盤傳遞，承載能力相對較弱，一般規(guī)定在運(yùn)用中禁止緊急制動，要求司機(jī)控制平穩(wěn)起動牽引并限速運(yùn)行，以免引起過大的縱向沖擊，此外，由于普遍采用液壓連通旁承，《規(guī)范》規(guī)定的40kN·m的扭轉(zhuǎn)載荷顯然也不適用。

1.3 車輛一般為多層結(jié)構(gòu)

長大貨物車由于載重大、軸數(shù)多，一般為多層結(jié)構(gòu)，最上層為凹底架承載部分（或鉗形梁、側(cè)承梁等），載荷通過大底架、中底架、小底架至轉(zhuǎn)向架構(gòu)架逐級下傳，強(qiáng)度試驗(yàn)時應(yīng)根據(jù)每一層級的結(jié)構(gòu)，受力特點(diǎn)，分別進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的考核，《規(guī)范》中簧上部分統(tǒng)一用相同的垂向動荷系數(shù)考核的方法與實(shí)際有較大的差異。

1.4 大部分設(shè)有多導(dǎo)向側(cè)移裝置

為解決長大貨物車在曲線上貨物內(nèi)偏移量較大的問題，近年來研制的長大貨物車、大部分都設(shè)有內(nèi)、中、外3種導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，采用這種裝置的結(jié)果，使車輛的結(jié)構(gòu)和受力情況變得復(fù)雜，運(yùn)行中會出現(xiàn)較大的載荷變化，造成多層構(gòu)件間垂向載荷的不對稱和橫向載荷的不對稱。此外車輛具有側(cè)移功能及提升功能等結(jié)構(gòu)，都是在長大貨物車強(qiáng)度評定中需要考慮的因素。

1.5 廣泛采用高強(qiáng)度鋼材

為了減輕車輛自重，有利于通過橋梁，近年來在長大貨物車制造中，除轉(zhuǎn)向架構(gòu)架仍采用Q345鋼材外，車體部分廣泛采用進(jìn)口或國產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼材，較早從日本進(jìn)口的 WEL－TEN 780A，到國產(chǎn) HG785E等，這些材料的屈服極限都在685MPa以上。這是技術(shù)上的一大進(jìn)步，但也帶來了制造工藝要求嚴(yán)格以及材料的許用應(yīng)力選取等方面的問題。

1.6 部分車型垂向彎曲剛度問題比較突出

這種情況主要表現(xiàn)在大噸位凹底平車上，凹底架的剛度設(shè)計是大型凹底平車的關(guān)鍵之一，用戶為了提高裝貨的空間，往往要求盡可能降低地板承載面的高度，又要保證承載面有足夠的長度，為了提高過橋能力，往往采取加大軸距，又將使凹底架兩端心盤距加大，這些因素給凹底架的垂向剛度設(shè)計帶來很大的困難，高強(qiáng)度鋼材的使用并不能提高結(jié)構(gòu)的剛度。貨車車體的垂向彎曲剛度是以撓跨比（即撓度與車輛定距之比值）來評定的，1978年編制的《規(guī)范》，對長大貨物車的撓跨比推薦值為1／450，實(shí)際上很難做到，1996年修訂的《規(guī)范》改為“長大貨物車的垂向彎曲剛度評定標(biāo)準(zhǔn)按設(shè)計任務(wù)書中的要求確定”，實(shí)際使用中仍用撓跨比來制定。近幾年來大噸位凹底平車的設(shè)計撓跨比逐步取大，如D25A型凹底平車取為1／250、D26A型凹底平車取為1／220、D32型凹底平車取為1／180，載重370t凹底平車取為1／150［2－3］。而且，往往盡量壓縮凹底架下平面至軌面的距離，重車狀態(tài)下凹底架下平面距軌面高度取至100～120mm。上述長大貨物車所面臨的情況，是一般通用車上不會出現(xiàn)的。

2 當(dāng)前長大貨物車強(qiáng)度試驗(yàn)考核的方法

隨著我國長大貨物車的發(fā)展，品種和數(shù)量的增多，長大貨物車的靜強(qiáng)度試驗(yàn)和考核方法，也在不斷的探索和積累。

2.1 長大貨物車靜強(qiáng)度試驗(yàn)考核總體原則

在長大貨物車進(jìn)行靜強(qiáng)度試驗(yàn)考核中，原則上以《規(guī)范》為基礎(chǔ)，凡是《規(guī)范》中規(guī)定的內(nèi)容，且在長大貨物車進(jìn)行靜強(qiáng)度試驗(yàn)考核中能夠適用的條款，盡可能按《規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行，例如垂向靜載荷的取值和計算方法，垂向靜載下的應(yīng)力換算方法，撓度的換算方法，焊接式轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法，材料的許用應(yīng)力的取值方法等。

2.2 長大貨物車垂向靜載荷試驗(yàn)方法

長大貨物車的強(qiáng)度試驗(yàn)以施加垂向靜載荷為主，垂向靜載荷取值應(yīng)不小于載重，并考慮適量動載荷，測量各部件的應(yīng)力和變形，并換算成包括自重的垂向靜應(yīng)力和靜撓度，根據(jù)車輛性能特點(diǎn)增加直線上強(qiáng)制側(cè)移工況。測量在直線上貨物橫向偏移后各部件應(yīng)力值的變化。垂向加載結(jié)束后，車輛處在正位進(jìn)行負(fù)載下延時撓度變化測量。

2.3 長大貨物車其他受力載荷的考慮

長大貨物車所受到的縱向載荷、斜對稱載荷、側(cè)向力，以及運(yùn)行在曲線上貨物側(cè)移的影響等，載荷難于施加且尚未有取值標(biāo)準(zhǔn)。采用在重車實(shí)際運(yùn)行中測出綜合動應(yīng)力、與測點(diǎn)的垂向靜應(yīng)力進(jìn)行比較換算出綜合動荷系數(shù)的辦法。重載運(yùn)行試驗(yàn)的長大貨物車，多次以各種運(yùn)行速度通過不同的直線、曲線、各式道岔以及起動、制動等，當(dāng)運(yùn)行試驗(yàn)的工況足夠多時，認(rèn)為所測量的各工況動應(yīng)力包含了縱向載荷、側(cè)向載荷，扭轉(zhuǎn)載荷以及貨物側(cè)移等綜合因素的影響。

因此，將所測量各部件綜合動載荷系數(shù)最大值作為評定長大貨物車各部件強(qiáng)度的動載荷系數(shù)，并和各測點(diǎn)的垂向靜應(yīng)力換算出各部件應(yīng)力測點(diǎn)的應(yīng)力值，作為合成應(yīng)力，并參考靜強(qiáng)度試驗(yàn)中直線側(cè)移的應(yīng)力進(jìn)行比較分析。

2.4 焊接式轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的強(qiáng)度試驗(yàn)方法

長大貨物車一般采用焊接式轉(zhuǎn)向架，焊接式轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的強(qiáng)度試驗(yàn)與長大貨物車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)同時進(jìn)行時，也采用以垂向靜載荷下的垂向靜應(yīng)力為基礎(chǔ)，實(shí)測綜合動荷系數(shù)最大值進(jìn)行應(yīng)力換算的方法。近幾年研制的一部分長大貨物車，往往焊接式轉(zhuǎn)向架先行落成，研制單位要求先期對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行靜強(qiáng)度試驗(yàn)，此時參照《規(guī)范》8.4條“客車轉(zhuǎn)向架靜強(qiáng)度試驗(yàn)”的方法，結(jié)合長大貨物車本身的特點(diǎn)，對側(cè)向載荷，垂向斜對稱載荷進(jìn)行處理，并按《規(guī)范》8.4條的規(guī)定，進(jìn)行加載試驗(yàn)及應(yīng)力的合成和評定。

2.5 長大貨物車的垂向彎曲剛度試驗(yàn)方法

垂向彎曲剛度以撓跨比來評定，撓度的測量與《規(guī)范》規(guī)定的測量方法和計算方法相同，即用鋼絲或位移計，直尺等測量各部件中央部位和兩端支點(diǎn)的垂向位移，換算成包括自重下的撓度從而計算出撓跨比，評定標(biāo)準(zhǔn)按該車的設(shè)計技術(shù)條件或設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定的指標(biāo)進(jìn)行。

3 長大貨物車強(qiáng)度考核中的一些思考

3.1 研制前期的結(jié)構(gòu)分析和計算應(yīng)作為強(qiáng)度考核的重要參考

近年來大噸位長大貨物車研制中，前期一般都要進(jìn)行整車的結(jié)構(gòu)受力分析，各部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的有限元分析計算，部件的穩(wěn)定性分析和模態(tài)分析，以及動力學(xué)性能計算等，這是完全必要的。從強(qiáng)度考核來看，當(dāng)前的長大貨物車車體強(qiáng)度試驗(yàn)方法，除了垂向載荷能夠準(zhǔn)確施加并換算以外，各部件承受的其他載荷是用綜合動載荷來考核的。綜合動載荷系數(shù)是在重車運(yùn)行試驗(yàn)中實(shí)際測量記錄的結(jié)果，難免會有偶然因素和某些運(yùn)行工況未能檢測到，而各部件的有限元分析，有條件將各部件承受的縱向載荷，側(cè)向載荷等主要載荷下的應(yīng)力分別進(jìn)行計算和應(yīng)力合成，計算結(jié)果可與強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對比分析。有限元分析計算經(jīng)過多年的積累，水平不斷提高，在車輛結(jié)構(gòu)中主要受力斷面的計算應(yīng)力和撓度有的已接近試驗(yàn)測試的結(jié)果。

長大貨物車研制中的模態(tài)分析，目前主要是計算出各部件的固有振動頻率，《規(guī)范》中4.1.2規(guī)定：“車輛設(shè)計應(yīng)保證車輛在運(yùn)用時，在各種載荷條件下，車體的自振頻率不同于轉(zhuǎn)向架的蛇行、點(diǎn)頭等振動頻率，從而在整個運(yùn)用速度范圍內(nèi)避免產(chǎn)生共振現(xiàn)象。”，在廣泛使用高強(qiáng)度鋼材各梁件的結(jié)構(gòu)剛度有所下降的情況下這種分析更是必要的。如能進(jìn)一步進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的模態(tài)分析，分析的結(jié)果與整車動力學(xué)試驗(yàn)和動強(qiáng)度試驗(yàn)以及后續(xù)實(shí)物運(yùn)輸監(jiān)測中所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證計算的結(jié)果以提高運(yùn)行安全性。

3.2 關(guān)于綜合動載荷系數(shù)問題

如前所述，長大貨物車車體在進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)時，目前只能以垂向靜載荷試驗(yàn)為基礎(chǔ)，車輛在運(yùn)行中出現(xiàn)的縱向載荷、側(cè)向載荷、扭轉(zhuǎn)載荷以及大心盤側(cè)移造成的影響等應(yīng)力變化用運(yùn)行中實(shí)測的綜合動應(yīng)力，換算出綜合動載荷系數(shù)進(jìn)行應(yīng)力合成，幾十年來一直沿用這種方法。

（1）從以往試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)車輛運(yùn)行的工況足夠多時（包括各種速度級通過直線，各種半徑及不同超高的曲線，各種側(cè)線道岔以及起動，調(diào)速制動等），在部件的主要承載斷面上，綜合動載荷系數(shù)的數(shù)值大體上有一定的規(guī)律，基本上能夠反映出主要承載斷面的應(yīng)力狀態(tài)。

綜合動載荷系數(shù)在下述工況下往往出現(xiàn)較大的數(shù)值：

① 直線高速運(yùn)行時；②通過側(cè)線道岔；③曲線運(yùn)行工況特別是小曲線大超高運(yùn)行時；④直線強(qiáng)制側(cè)移及提升等特殊工況。

綜合動載荷系數(shù)表現(xiàn)為從上層至下層逐步增加的趨勢，一般上層承載梁綜合動載荷系數(shù)最大值可達(dá)0.1～0.3，鉗夾式長大貨物車的鉗形梁及耳孔周邊可達(dá)0.3以上，大、中、小底架逐漸增加，轉(zhuǎn)向架上綜合動載荷系數(shù)往往可達(dá)到1左右，這里貨物側(cè)移的影響占有相當(dāng)?shù)谋壤?/p>

（2）有些部件不宜只用一個動載荷系數(shù)來評價，一般而言，主要縱向承載梁上測點(diǎn)的動載荷系數(shù)有相似的性質(zhì)，但是在應(yīng)力集中區(qū)及有橫向連系梁的部位會出現(xiàn)一定的差異，要單獨(dú)進(jìn)行測量。此外，如焊接式轉(zhuǎn)向架中，心盤梁等橫向構(gòu)件的動載荷系數(shù)一般比側(cè)梁上的動載荷系數(shù)小。

（3）鉗夾式長大貨物車和落下孔車的橫向聯(lián)系桿件（等分撐桿、斜桿、上下拉桿等）及桿件與側(cè)承梁間，導(dǎo)向梁間連接的部位是一組較為特殊的結(jié)構(gòu)，這些部位有的在車輛正位狀態(tài)下靜應(yīng)力很小，而運(yùn)行中某些工況下則出現(xiàn)很大的動應(yīng)力，例如D38型鉗夾式大型貨車等分撐桿根部，正位狀態(tài)靜應(yīng)力僅為58.6MPa，運(yùn)行試驗(yàn)中實(shí)測最大動應(yīng)力達(dá)315.4MPa［4］，D45型落下孔車斜桿座側(cè)梁腹板處運(yùn)輸中實(shí)測動應(yīng)力也達(dá)340MPa［6］以上。這種情況下往往不適合再用“動載荷系數(shù)”的概念，而直接將靜動應(yīng)力合成。出現(xiàn)大的動應(yīng)力，除了垂向載荷的影響外，往往與運(yùn)行工況中出現(xiàn)較大的橫向力有關(guān)，此外也與桿件的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置有關(guān)。

考核這一部位結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，一般應(yīng)參考以往同類型結(jié)構(gòu)對桿件受力進(jìn)行分析，選擇受力可能較大的桿件和部位進(jìn)行貼片測試，求出合成應(yīng)力。

3.3 關(guān)于許用應(yīng)力取值問題

對于材料許用應(yīng)力取值，目前在長大貨物車新車強(qiáng)度試驗(yàn)中仍然參照《規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行，即比照《規(guī)范》所列材料，同類材料取相同的安全系數(shù)，比如在D45鉗夾車靜強(qiáng)度試驗(yàn)［7］中，車體主要承載部件為屈服強(qiáng)度685 MPa的HG785E高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，許用應(yīng)力取值為拉伸應(yīng)力430MPa，壓縮應(yīng)力457MPa，相對應(yīng)的安全系數(shù)為1.59和1.50，與《規(guī)范》中常用材料列表低合金鋼16 Mn的安全系數(shù)取值相當(dāng)；該車在實(shí)際試驗(yàn)時，最大應(yīng)力值達(dá)到370～428MPa，雖然并未超1.59安全系數(shù)下的許用應(yīng)力，但已很接近，考慮長大貨物車使用頻率及使用中的動載荷較通用貨車要小等因素，有業(yè)內(nèi)人士曾撰文探討［11］建議對長大貨物車用材料適當(dāng)降低安全系數(shù)取值，以挖掘材料強(qiáng)度方面的潛力。

另外，近年來對大型發(fā)電機(jī)定子采用端蓋連接運(yùn)輸?shù)姆绞街饾u成為一種趨勢，雖然端蓋目前定義為貨物的一部分，但作為貨物與長大貨物車連接的重要部件，其運(yùn)輸中的安全可靠是至關(guān)重要的，因此運(yùn)輸前對端蓋進(jìn)行專項(xiàng)的強(qiáng)度考核是十分必要的，對此業(yè)內(nèi)的意見是一致的，目前一般是在運(yùn)輸前采取實(shí)物裝車加載進(jìn)行端蓋的強(qiáng)度試驗(yàn)考核，以驗(yàn)證端蓋是否滿足強(qiáng)度要求，考核的標(biāo)準(zhǔn)依然參照《規(guī)范》的規(guī)定，但實(shí)際上，在具體的試驗(yàn)及運(yùn)輸中，對端蓋的強(qiáng)度考核和評價時材料安全系數(shù)如何取值卻時有爭議。

端蓋一般由發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家根據(jù)不同的定子型式專門設(shè)計制造，互不通用，其使用頻率較長大貨物車還要低，往往隨著具體貨物的運(yùn)輸才使用一次，不同的生產(chǎn)廠家的端蓋所用材料及結(jié)構(gòu)型式也呈現(xiàn)較大差異，比如2010年11月運(yùn)輸?shù)墓枮I電機(jī)廠1 000MW汽輪發(fā)電機(jī)定子［8－9］，其端蓋的端板（Q345C的鋼板）和耳板（B610CF高強(qiáng)度鋼）采用不同的材料，M42連接螺栓材料為35CrMo，運(yùn)輸貨物與鉗夾車采用端蓋加下拉桿連接方式，在運(yùn)輸前針對端蓋的強(qiáng)度試驗(yàn)及運(yùn)輸監(jiān)測中對端蓋材料的安全系數(shù)取值仍然控制在1.59，螺栓則取1.5，強(qiáng)度試驗(yàn)及運(yùn)輸中基本滿足《規(guī)范》要求；而2011年1月運(yùn)輸?shù)谋敝匕査雇ǎū本┕?00MW汽輪發(fā)電機(jī)定子［10］，其端蓋端板和耳板采用同種材料S355J2＋N，M30連接螺栓為12.9級，運(yùn)輸貨物與鉗夾車采用端蓋無下拉桿連接方式，運(yùn)輸前由德方對端蓋進(jìn)行靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)，按德方標(biāo)準(zhǔn)，在主載荷工況下安全系數(shù)取1.5，在主載荷＋附加載荷，即考慮風(fēng)力載荷作用下，安全系數(shù)取1.33，我們在實(shí)際運(yùn)輸中，實(shí)測的端蓋最大合成應(yīng)力的安全系數(shù)為1.48，螺栓為1.35，應(yīng)該說基本滿足德國的標(biāo)準(zhǔn)，但已超出我國的《規(guī)范》要求。

因此，在長大貨物車及相應(yīng)關(guān)鍵連接部件的強(qiáng)度校核中，材料許用應(yīng)力的取值是一個敏感而關(guān)鍵的問題，在目前還未有長大貨物車強(qiáng)度評定方法及規(guī)范的情況下，從保守的角度我們目前還是參照《規(guī)范》的要求進(jìn)行安全系數(shù)的取值，但同時針對具體情況采取具體分析的科學(xué)態(tài)度，參考其他行業(yè)（比如起重機(jī)）和國外標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對安全系數(shù)取值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/p>

3.4 多軸轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的強(qiáng)度評定問題

《規(guī)范》規(guī)定，構(gòu)架式貨車轉(zhuǎn)向架參照客車轉(zhuǎn)向架靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法進(jìn)行考核，《規(guī)范》中8.4條對客車轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)內(nèi)容、方法、載荷取值及應(yīng)力合成等均作了詳細(xì)的規(guī)定。目前長大貨物車多軸轉(zhuǎn)向架構(gòu)架單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時，也是參照這一規(guī)定進(jìn)行考核。其中試驗(yàn)載荷規(guī)定為垂向總載荷、側(cè)向力和垂向斜對稱載荷3項(xiàng)，并未單獨(dú)考慮縱向載荷。這種載荷取值方法對于通用車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是合理的，因?yàn)橥ㄓ密嚨目v向載荷通過車體的牽引梁、枕梁，中梁等傳送至整個車體，而轉(zhuǎn)向架構(gòu)架不直接承受縱向載荷，但對于相當(dāng)多的長大貨物車等特種車輛采用3軸、4軸甚至5軸構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架，車鉤緩沖裝置直接安裝在端部轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，縱向載荷通過轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上牽引梁、橫向梁及側(cè)梁等，經(jīng)心盤逐級向上傳至車體，端部轉(zhuǎn)向架構(gòu)架直接承受縱向載荷，在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時，這一因素是應(yīng)該考慮的。目前在端部轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行有限元分析中，有些已經(jīng)考慮縱向載荷的工況。強(qiáng)度試驗(yàn)中如何取值，如何加載應(yīng)該進(jìn)行探討。

3.5 自重載荷下的應(yīng)力和撓度問題

《規(guī)范》中規(guī)定，車體自重部分對應(yīng)力和撓度的影響是用《規(guī)范》中的公式（14）和公式（28）直接進(jìn)行換算的，這對于大部分通用車而言，結(jié)果是比較接近的，占通用車數(shù)量最多的敞車、棚車等載重負(fù)荷基本是均布的，與車體自重下的載荷均布性質(zhì)接近。而在長大貨物車強(qiáng)度試驗(yàn)評定中大都也沿用上述方法換算。由于長大貨物車的構(gòu)件自重部分載荷接近于均布性質(zhì)，而載重部分大多為集中載荷，仍用這種直接換算的方法，則會產(chǎn)生一定的差異。

1998年在D25A型凹底平車靜強(qiáng)度試驗(yàn)［5］時，曾對該車凹底架加載試驗(yàn)方法進(jìn)行比較，現(xiàn)摘取部分?jǐn)?shù)據(jù)介紹如下：

D25A型凹底平車載重250t，其中凹底架自重80.6t，凹底架上心盤中心距25 570mm，中部承載面長9 800mm，加載試驗(yàn)時將凹底架自重80.6t單獨(dú)施加近似均布載荷測試凹底架的應(yīng)力和撓度。加載時按中部9.8m承載面均布40.6t，兩端懸臂部分各均布20t，接近凹底架的實(shí)際質(zhì)量分布狀況，凹底架中央斷面靜應(yīng)力和撓度測試結(jié)果如表1（表中數(shù)據(jù)不含動應(yīng)力）。

從表1數(shù)據(jù)可以看出：

（1）自重部分產(chǎn)生的應(yīng)力和撓度按均布載荷試驗(yàn)與載重部分試驗(yàn)的應(yīng)力和撓度相加比直接按《規(guī)范》的方法用載重下的應(yīng)力和撓度進(jìn)行換算，凹底架中央斷面的應(yīng)力和撓度都有所下降，自重與載重下的合成靜應(yīng)力相差可達(dá)13%（工況2）。

表1 D25A型凹底平車靜強(qiáng)度試驗(yàn)兩種不同加載試驗(yàn)方法測試結(jié)果對比

（2）當(dāng)試驗(yàn)測試的數(shù)值接近應(yīng)力和撓度的允許值時，其差異有可能改變該車的評價。如上述實(shí)例，自重按均布載荷試驗(yàn)施加后與載重試驗(yàn)合成時，凹底架的剛度符合撓跨比小于1／250的要求，但按載重試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接換算的方法凹底架的剛度超出了設(shè)計任務(wù)書的規(guī)定。

（3）上述測試數(shù)據(jù)的差異，不同車型結(jié)果會不一樣，但其趨勢是肯定的，因此，長大貨物車強(qiáng)度評定中對一些部件（如凹底架、側(cè)承梁等）必要時可以分析這一因素的影響。

3.6 車輛的某些附加載荷

長大貨物車有些特殊的工況，會產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力，需要在裝車過程或在運(yùn)輸過程中注意檢測，如鉗夾式長大貨物車裝車過程中的均載檢測調(diào)整和運(yùn)行中為避開障礙物而調(diào)整貨物高度等情況下，車輛與貨物4個連接部位原有的均衡狀態(tài)將不存在，調(diào)整過程中往往需要局部調(diào)整起升或降落造成鉗形梁及連接件的附加載荷，附加載荷的大小與調(diào)整的幅度和操作方式有關(guān)，考慮到鉗形梁上某些部位（如耳孔周邊）靜強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)力達(dá)300～400MPa，調(diào)整車輛形成附加載荷的影響應(yīng)注意監(jiān)測，盡量將附加應(yīng)力控制在較小的范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

綜上所述，長大貨物車強(qiáng)度試驗(yàn)雖然在具體的試驗(yàn)中還存在這樣或那樣需要注意和探討的問題，但經(jīng)過多年摸索、實(shí)踐和積累經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際上已經(jīng)逐漸形成一套業(yè)內(nèi)認(rèn)可且經(jīng)過實(shí)踐證明可行的試驗(yàn)和評價方法。長大貨物車具有比通用貨車結(jié)構(gòu)復(fù)雜、載重大、負(fù)載方式差異大等特點(diǎn)，其運(yùn)用條件、模式、頻次等與通用車也不同，我國對于一級超重超限長大貨物車運(yùn)輸一般采取專列限速的運(yùn)輸方式，且沿途進(jìn)行全程的安全監(jiān)測，多年來，延續(xù)及逐漸完善的試驗(yàn)及運(yùn)輸監(jiān)測模式，保障了貨物的安全運(yùn)達(dá)并積累了大量的數(shù)據(jù)，因此，我們認(rèn)為結(jié)合多年來我國長大貨物車的試驗(yàn)、計算及運(yùn)用監(jiān)測的數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)深入研究，并汲取國外經(jīng)驗(yàn)，制定針對長大貨物車的強(qiáng)度評定方法及規(guī)范已具備條件且是十分必要的。

［1］洪原山，周曉峰，成建民，等.TB／T 1335—1996.鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗(yàn)鑒定規(guī)范［S］.北京：中國鐵道出版社，1996.

［2］王新銳，陳政南，張水興，等.320t凹底平車靜、動強(qiáng)度試驗(yàn)報告，2003年機(jī)研字第014號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2003.

［3］丁 勇，熊芯，陳政南，等.載重370t凹底平車靜、動強(qiáng)度試驗(yàn)報告，2009年JL字第40號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2009.

［4］舒興高，張水興，丁 勇，等.D38型鉗夾式大型貨車靜、動強(qiáng)度試驗(yàn)報告，2009年機(jī)研字第002號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2009.

［5］舒興高，張水興，等.D25A型凹底平車靜強(qiáng)度試驗(yàn)報告，1998年機(jī)研字第014號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，1998.

［6］曲金娟，王新銳，張水興，等.載重450t落下孔車靜、動強(qiáng)度試驗(yàn)報告，2006年JL字第73號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2006.

［7］丁 勇，張水興，陳政南，等.載重450t鉗夾車靜、動強(qiáng)度試驗(yàn)報告，2009年JL字第72號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2009.

［8］丁 勇，王新銳，曲金娟，等.DQ45型鉗夾式貨車運(yùn)輸沁河北電廠第一臺1 000MW發(fā)電機(jī)定子裝車檢測報告，2010年JL字第88號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2010.

［9］丁 勇，洪玉輝，張樹鵬，等.DQ45型鉗夾式貨車運(yùn)輸沁河北電廠第一臺1 000MW發(fā)電機(jī)定子運(yùn)輸監(jiān)測報告，2010年JL字第89號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2010.

［10］丁 勇，洪玉輝，任 杰，等.DQ45型鉗夾式貨車運(yùn)輸貴溪電廠第一臺600MW汽輪發(fā)電機(jī)定子運(yùn)輸監(jiān)測報告，2011年JL字第004號［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2011.

［11］田葆栓，邢 澍.關(guān)于長大貨物車用材料許用應(yīng)力取值問題的探討［J］.鐵道車輛，2000，38（12）：31－35.