鐵路貨車緩沖器技術及其評定標準分析

林結良，李 冬

（南車眉山車輛有限公司，四川眉山620032）

鐵路貨車緩沖器技術及其評定標準分析

林結良，李 冬

（南車眉山車輛有限公司，四川眉山620032）

通過對美國、俄羅斯、歐州及我國鐵路貨車緩沖器技術及相關技術標準的介紹，對其相關的AAR、ГОСТ、UIC標準及我國鐵路行業有關貨車緩沖器評定、試驗驗證標準進行了對比分析，提出了我國鐵路貨車緩沖器發展方向及評定標準的改進建議。

緩沖器；試驗；標準；分析

緩沖器是鐵路機車車輛的重要部件，其主要作用是吸收列車運行或編組調車作業時機車與車輛、車輛與車輛間的縱向沖動能量，緩和車輛間的沖擊，降低車鉤縱向力，減輕車輛及所運貨物的損壞，改善列車縱向動力學性能；同時還可以降低由縱向沖擊力引起的車鉤橫向分力和車輛脫軌系數，從而提高列車運行的穩定性和平穩性，確保鐵路運輸安全。

緩沖器的性能直接影響著列車牽引噸位、運行速度、車輛總重、列車編組作業效率、貨物完好率等涉及鐵路運輸效率的經濟指標和技術水平。評定緩沖器性能的主要技術參數是沖擊速度、最大阻抗力、容量、行程及能量吸收率。

當前世界上絕大多數國家的貨車車鉤緩沖裝置采用配備E型或F型的具有三態作用性能自動車鉤的AAR標準體系鉤緩裝置；俄羅斯、獨聯體國家和部分中亞國家采用配備CA－3型具有二態作用性能自動車鉤的ГОСТ標準體系鉤緩裝置；歐洲國家采用由鏈子車鉤和側緩沖器組成的UIC標準體系鉤緩裝置。

鉤緩系統的技術標準直接關系鐵路車輛車鉤、緩沖器的開發發展水平和發展動態，美國、俄羅斯和歐洲國家有關鐵路貨車鉤緩系統的開發評定標準體系各具特色，美國的鉤緩系統技術標準最為完善，形成了一系列獨立、完整的鐵路貨車緩沖器評定、驗證及相關生產維修資質審查系列標準和標準體系，并且隨著技術的進步在不斷豐富、更新和完善；21世紀初，隨著鐵路貨車重載技術的發展，俄羅斯提出了研制新一代機車車輛的發展綱領，規定了新一代貨車的軸重、構造速度和列車質量4個等級的新標準、發布了貨車和機車用緩沖器的部門標準，規定了緩沖器的級別和性能指標要求，使貨車緩沖器得到較快的發展；歐洲鐵路主要發展快捷運輸，其符合UIC標準的鐵路貨車技術標準自成體系，鉤緩系統采用與自動車鉤系統完全不同的側緩沖器（或稱盤形緩沖器）和螺旋鏈子車鉤結構，有關貨車緩沖器開發試驗驗證內容自成體系，是研制側緩沖器的規范性技術文件。

北美AAR、俄羅斯ГОСТ和歐盟UIC相關標準對我國研究和開發新一代貨車緩沖器有較大的借鑒和參考價值，對提升我國鐵路貨車關鍵配件的技術水平，提高我國貨車緩沖器的試驗評定標準有著積極的推動作用。

1 國內外鐵路貨車緩沖器技術及技術標準發展概要

1.1 美國鐵路緩沖器及相關AAR標準

美國作為世界鐵路重載運輸最為發達國家之一，是重載單元列車的發源地，美國重載運輸技術的發展對世界的鐵路重載運輸技術有著方向性的指導作用，其鐵路貨車緩沖器技術在國際上一直處于領先地位。符合AAR標準的緩沖器在美國、加拿大、澳大利亞、南非、巴西等重載運輸發達國家被廣泛采用，中國、俄羅斯等國家也開發應用了類似的緩沖器。

許多年來，北美鐵路各種貨運設備上所采用的車體間連接裝置，大部分都是在19世紀后期出現的連接元件的基礎上發展起來的?，F代車鉤起源于1873年由詹尼（Jene）發明的鉤舌車鉤，具有能量吸收特性的緩沖裝置則是由1888年問世的韋斯汀豪斯（Westinghouse）的緩沖器發展而來的，這些裝置目前仍在大多數機車和車輛上使用。

（1）AAR緩沖器標準的形成與制定

1953年通過的M—901A規范（目前已廢止）是有關橡膠緩沖器的技術規范，與M－901相同，M－90l A要求適合625.5 mm標準緩沖器套口尺寸的緩沖器容量為24.4 kJ（18 000 ft－1b.）。

1954年通過的M—901B規范規定了使用過的緩沖器修理和分類及鑒定要求。

1959年制定的M—901D規范，要求在阻力不大于226.8 t（500 000 lb.）的情況下，最小容量為24.4 kJ。

同年通過的M—901F規范，確定了認證試驗中測量和記錄緩沖器阻力的儀器標準。

M—90lG緩沖器廣泛應用于質量在100 t以上的車輛上，如多節關節式車輛和用牽引桿連接的車輛。M—901G規范適用液壓、橡膠、膠泥或彈性體緩沖介質的緩沖器或由這些緩沖介質組合的摩擦緩沖器；M—901K規范主要適用于全液壓型和液壓氣動型緩沖器。適用總重70 t以下的輕型車輛。

通過AAR M—90lE或M—901G規范認證的普通緩沖器，至今仍在大量貨車上使用。盡管具有較長行程的液壓緩沖裝置可以對所裝載貨物提供更好的保護，但對于大多數車輛，尤其是對于運輸散裝貨物的車輛來說，采用普通緩沖器更為經濟。

M—901系列試驗標準涵蓋包括緩沖器落錘試驗、沖擊試驗、靜壓試驗、耐久性試驗和堅固性試驗等試驗驗證的內容。

1963年AAR規范首次涉及帶車端緩沖的液壓緩沖裝置，通過了M—921規范《貨車專用緩沖裝置》。對能夠在車鉤和車體之間任一方向上提供127 mm（5 in.）行程的所有緩沖裝置規定了要求。從此M—92l被劃分為一組相互關聯的系列標準規范，這些規范對各種類型的液壓緩沖裝置規定了相應的要求［1］。

在北美緩沖器（M—901系列）和緩沖裝置（M—921系列）技術標準分別由緩沖器工程制造廠家委員會（DGMEC）和緩沖單元工程制造廠家委員（CUEMC）來制定，由北美鐵路協會緩沖和牽引系統委員會（C＆DSC）頒布實施。（DGMEC由來自于ASF－Keystone、Miner和Wabtec/Cardwell Westinghouse公司的代表組成；CUEMC由來自于ASF、Miner、FM Industries、Wabtec/Cardwell Westinghouse、American Hydraulics和Independent Draft Gear公司代表組成［2］）。

（2）美國貨車緩沖器技術發展概述

經過多年的發展，美國鐵路貨車緩沖器形成了摩擦式鋼彈簧緩沖器、橡膠緩沖器、彈性體緩沖器、液壓緩沖器、鋼彈簧分別與橡膠、彈性體、液壓組合式緩沖器等多種類型的緩沖器系列產品。緩沖器的彈簧也由圓鋼彈簧、橡膠彈簧向新的高分子合成材料彈性體方向發展。目前在美國的貨車緩沖器市場中，摩擦式緩沖器占80%以上，液壓緩沖器和其他形式緩沖器約占20%［3］。

①美國貨車的主型緩沖器

美國貨車的主型緩沖器性能參數見表1。

②美國貨車緩沖器技術發展動態

American Hydraulics公司最近推出了一款符合M—901K標準的新型液壓緩沖器。這種密封的、免維護的緩沖單元據說能提供比傳統的緩沖器大3～5倍的容量，且反沖力很低。它裝在一個標準套口內，行程為82.5 mm，最大容量為116.3 kJ，最大作用力為3 925 k N。

表1 美國主型緩沖器型號及性能參數

Independent Draft Gear公司還在開發一種采用復合材料殼體的輕型緩沖器。復合材料殼體可以大大減輕緩沖器的質量。

WH.Miner公司推出的用于裝備牽引桿車輛的3種新型緩沖器能提供有限行程的緩沖。這些緩沖器具有25.4 mm的壓縮行程，222 k N的初壓力，能夠安裝于標準緩沖器套口內。Draw Guard FS是為運煤車設計的全鋼摩擦單元，其質量為145.9 kg，而該緩沖器的輕型同系列產品Draw Guard FT則組合了鋼摩擦單元和TecsPak彈性體彈簧單元，質量為124.7 kg，這是Miner公司制造的最輕型緩沖器。該產品系列的另外一種緩沖器則是全彈性體的Drawmaster［2］。

1.2 前蘇聯及俄羅斯鐵路貨車緩沖器及相關標準

（1）貨運技術裝備及相關緩沖器技術標準概況

20世紀70～80年代以前，前蘇聯的貨車緩沖器技術和相關標準相對單一，貨車均為摩擦式緩沖器，可執行的國家標準為前蘇聯內務部國家標準委員會1976年12月2日第2691號決議批準的ГОСТ22253－76《1 520 mm鐵路車輛彈簧—摩擦緩沖器技術條件》。及全蘇車輛制造科學研究院編制的《緩沖器定期試驗和型式試驗方法》。ГОСТ22253－76標準僅對摩擦式緩沖器的制造、材料等進行了規定，是制造技術標準。緩沖器的參數、試驗驗證無統一的國家或行業標準規定，僅執行設計圖紙和企業標準的規定?！毒彌_器定期試驗和型式試驗方法》內容過于簡略，可執行性差，抽樣數量少，易形成試驗過程的隨意性，評估較為困難。

1979年開始前蘇聯對原有的運輸條件及技術裝備進行綜合改進提高，車輛的軸重由21 t提高到22.5 t和23.5 t，調車連掛速度提高到9 km/h，并按普通列車編組方式編組超長超重列車，開行了編組75輛車、列車牽引總質量為6 000 t重載列車。隨著經驗的積累和技術的成熟，在固定專用線路上組織開行了6 000～8 000 t超長超重列車，部分區段的列車質量突破了萬t，有的甚至提高到1.6～1.8萬t。其貨車緩沖器還是以摩擦式緩沖器結構形式為主，摩擦式緩沖器存在性能穩定性差，行程小阻抗力大等不足，這一階段貨車縱向載荷的標準是拉伸力提高到2 500 k N，壓縮力提高到3 000 k N，但緩沖器容量卻沒有明顯增加，其性能指標不能滿足貨車發展的要求，緩沖器技術滯后于貨車重載技術的發展。

1980年以后，發布了СТССФЖТЦВ－ЦЛ09.04《車鉤緩沖裝置的緩沖器靜力試驗方法》、СТССФЖТЦВ－ЦЛ09.05《車鉤緩沖裝置的緩沖器落錘試驗方法》、СТССФЖТЦВ－ЦЛ09.06《車鉤緩沖裝置的緩沖器壽命試驗方法》、СТССФЖТЦВ－ЦЛ09.07《車鉤緩沖裝置的緩沖器沖擊試驗方法》和СТССФЖТЦВЦЛ09.09《車鉤緩沖裝置的緩沖器列車運用試驗方法》等緩沖器性能檢驗規范，涵蓋緩沖器靜壓試驗、落錘試驗、沖擊試驗、耐久性試驗和應用可靠性。

2001年由俄羅斯全俄鐵路運輸科學研究院起草、聯邦交通部車輛局提出、聯邦交通部批準、2001年9月1日起實施的行業標準OCT32.175－2001《貨車和機車用緩沖器·通用技術條件》，是俄羅斯開發新一代鐵路貨車緩沖器的指導性和綱領性技術文件。

2001年12月俄羅斯聯邦交通部與俄羅斯聯邦工業與科技部分別批準了2002年3月1日起實施的經過修訂和補充的《交通部1 520 mm軌距鐵路（非自行）車輛計算和設計規范》，對于新一代貨車和新一代緩沖器提出了具體要求。

（2）貨車緩沖器技術發展概述

前蘇聯和俄羅斯緩沖器的發展大致經歷了如下3個階段。

1951年以前是第1階段，這一階段車輛縱向載荷的標準是拉伸力800 k N，壓縮力1 000 k N。開發的都是彈簧摩擦式緩沖器。主要有貨車用圓柱形緩沖器和Щ－1－Т型緩沖器（Щ代表六角形，1代表第1方案，T代表箱體、摩擦楔塊、錐形壓蓋均經過熱處理）。這幾種緩沖器行程均為70 mm，容量較小，且性能隨磨合程度而變化，很不穩定。其中圓柱形緩沖器由于容量太小，已于1951年停產。

1952—1991年是第2階段，開發的貨車緩沖器都是摩擦式緩沖器，主要有Щ－1－TM，Щ－2－B，Щ－2－T，Щ－4－T，Щ－5－TO，Щ－6－TO，ПМК－110К－23和ПМК－110A等型號緩沖器。用于客車的則是橡膠金屬式緩沖器。

這一階段貨車縱向載荷的標準是拉伸力提高到2 500 k N，壓縮力提高到3 000 k N，但緩沖器容量卻沒有明顯增加，所以其性能指標不能滿足貨車發展的要求。

1992年至今是第3階段。21世紀以來，由于俄羅斯經濟逐步回升，俄羅斯鐵路公司提出要研制新一代機車車輛，規定了貨物列車噸位新標準，發布了貨車和機車用緩沖器的部門標準，規定了緩沖器的級別和性能指標要求，使緩沖器得到較快的發展，其容量也有大幅度的提高。這一階段開發了兩類緩沖器：一類是彈性元件摩擦式緩沖器；另一類是彈性膠泥式緩沖器。如ПМКП－110、РТ－120型彈性元件摩擦式緩沖器、ГП－120A型液壓—彈性體組合式緩沖器，1991年俄羅斯開始研制彈性膠泥緩沖器，以適用于總重100 t的貨車，設計最大行程120 mm，最大動態阻抗力不大于2.5 MN，額定沖擊力為2 000 k N時容量不小于160 kJ，調車允許最大速度為15 km/h。如АПЭ－90型、АПЭ－95－УВЗ型、ЭПА－120和АПЭ－120－И型及73ZW型系列彈性膠泥緩沖器等型號［4］。

前蘇聯和俄羅斯貨車的主型車鉤緩沖器性能參數見表2。

表2 前蘇聯和俄羅斯主型緩沖器型號及性能參數

1.3 歐洲鐵路貨車緩沖器和UIC標準

由于歐洲大陸地形緊湊，經濟融為一體，公路貨物運輸總量遠大于鐵路，因此，快捷的聯運服務是歐洲鐵路貨運的主要特色。歐洲鐵路其列車牽引質量一般小于3 000 t。符合UIC標準的緩沖器主要用于歐洲鐵路聯盟內部，其連接裝置采用螺桿鏈環式車鉤（亦稱鏈子鉤）與側緩沖器組成的UIC標準體系鉤緩裝置，牽引力系通過鏈子鉤和牽引緩沖器傳遞，而壓縮力則通過安裝在車輛底架端梁兩側的側緩沖器傳遞。我國鐵路貨車的連接裝置與北美、俄羅斯等國家一樣，均屬于沖擊—牽引式。車輛運行中作用于該裝置的所有牽引、壓縮力均通過自動車鉤和緩沖器直接傳遞至車輛底架。緩沖器是自動連接裝置中使貨車在壓縮、牽引載荷作用下受到保護的唯一部件。兩者結構、受力方式差別較大。

國際鐵路聯盟在1981年制定了UIC 526－1和UIC 526－2標準，分別規定了行程為105 mm和75 mm緩沖器的技術規范。1992年7月制定了UIC 526－3標準，通過了行程為130 mm和150 mm的貨車緩沖器生產。在1985年和2008年以及1998年和2008年分別對UIC 526－1和UIC 526－3進行了兩次修訂，吸收了膠泥緩沖器的技術內容，規范和批準了用于貨車的容量分別為30 kJ、50 kJ和70 kJ的A、B、C 3級緩沖器產品。是歐洲鐵路貨車緩沖器研發試驗驗證的基礎性技術文件。

盤形緩沖器的結構形式主要從緩沖器減振介質上來區分，和北美和俄羅斯緩沖器一樣一般有以下幾種類型：彈簧式、橡膠、液壓、液氣、高分子材料（彈性體、彈性膠泥）緩沖器及幾種緩沖介質組合的組合式緩沖器。

盤形緩沖器采用彈簧式有多種形式，如早期的圓柱螺旋彈簧、截錐螺旋彈簧，由于能量吸收率幾乎為零，緩沖器容量低。后來出現的環簧形式緩沖器，由于環簧結構本身既是彈性元件，又是摩擦元件，大大提高了能量吸收率，增加了緩沖效果，環簧形式緩沖器具有結構簡單、檢修方便、強度高的特點，現在的歐洲鐵路上仍在應用此類緩沖器［5］。

現代盤形緩沖器大量采用高分子彈性體介質，該緩沖介質具有自重輕、容量大、性能穩定和免維護等特點，是鋼彈簧緩沖器和橡膠緩沖器的換代產品。

UIC體系的盤形緩沖器與我國及北美、俄羅斯等的鐵路貨車緩沖器差別較大，但UIC有關貨車緩沖器的系列標準仍值得我們認真分析研究，特別是對緩沖器沖擊試驗、緩沖器疲勞、耐久性試驗驗證的理論分析和試驗方法值得我們研究和借鑒。

1.4 我國鐵路貨車緩沖器技術及相關標準

（1）鐵路行業有關緩沖器技術標準

我國鐵路普通貨物列車車輛中，緩沖器是一個較為突出的薄弱環節。從20世紀60年代至80年代初，我國列車的牽引質量和運行速度一直發展比較緩慢，運用的車輛基本上是軸重18 t，載重50 t左右的貨車，對應貨車用緩沖器主要是2號、3號和MX－1型緩沖器。調車編組作業速度為3 km/h，商業運行速度50～80 km/h。沒有一部完整統一的有關貨車緩沖器研發試驗方面的行業技術規范，貨車緩沖器屬美國30～40年代產品，技術性能落后，容量低，可靠性差，性能隨氣溫變化大，制約著鐵路運輸向提速和重載方向的發展。

20世紀80年以后，為扭轉我國鐵路運輸緊張和滯后的被動局面，加快國民經濟發展，我國鐵路提出向提速、重載方向發展的目標。鐵路貨車整體技術水平得到一定發展，全面設計推廣應用商業運行速度80 km/h，軸重21 t，載重60 t的貨車。緩沖器方面通過改進研究開發了G2型、MX－2型等貨車緩沖器。又通過引進借鑒，又相繼開發了ST型和MT型系列緩沖器，加快淘汰載重50 t貨車及老型號緩沖器。隨著緩沖器技術的進步，推動了相關技術標準的制訂、修訂步伐。

在這期間，先后頒布了TB/T 1961－1987《車輛緩沖器性能及落錘試驗方法》、TB/T 2221－1991《鐵道機車車輛非橡膠緩沖器基本參數與技術條件》、TB/T 2413－1993《鐵道貨車用緩沖器沖擊試驗方法與評定》、TB/T 2914－1998《貨車用橡膠緩沖器技術條件》和TB/T 2915－1998《鐵道貨車MT－2和MT－3型緩沖器技術條件》等5項有關貨車緩沖器開發試驗驗證的技術標準和規范，推動了我國貨車緩沖器技術領域的技術進步。

其中，TB/T 2914－1998標準與美國AAR M—901A—82規范基本相同，只是正式容量規定為35 kJ，較M—901A—82規范的24.3 kJ高出44%。TB/T 2915－1998標準與美國AAR M—901E—82規范基本相同。

進入21世紀，我國鐵路貨車重載提速技術取得很大進步，通用貨車載重已實現由60 t級向70 t級全面升級換代，運煤敞車載重已達80 t，通用線路普遍開行5 000～6 000 t貨物列車，大秦線開行了總重2萬t的重載列車。同時貨車緩沖器的研發也取得突破性進展，相繼開發了適合重載貨物列車運行的采用新型材料的大容量緩沖器。

為適應大軸重貨物列車和大容量緩沖器發展的需要，2006年11月，對原TB/T 1961進行了全面修訂，廢除了TB/T 1961－1987、TB/T 2221－1991、TB/T 2413－1993、TB/T 2914－1998和TB/T 2915－1998標準。對上述涉及的相關緩沖器標準進行整合和替代，頒布了TB/T 1961－2006《機車車輛緩沖器》。

這是第一部比較全面完整有關我國鐵路機車車輛緩沖器研發、試驗驗證規范方面的行業技術標準。為開發研究我國現代化的鐵路貨車緩沖器提供了一部較為完善的技術法規。

（2）我國主型緩沖器概述

與國外鐵路貨車緩沖器比較，我國鐵路貨車緩沖器在綜合性能方面相對較差和落后，在數量和品種上也相對較少。目前我國主型貨車緩沖器應用最為廣泛的是MT－2型、MT－3型、ST型緩沖器，均為干摩擦式鋼彈簧緩沖器，運用中還有部分2號緩沖器。大容量的HN－1型緩沖器、HM－1緩沖器和HM－2型緩沖器還在進一步推廣應用中［6］。

我國應用的主型緩沖器性能參數見表3。

表3 我國鐵路貨車幾種主型緩沖器性能參數

1.5 國際鐵路貨車緩沖器發展趨勢

美國、俄羅斯及歐盟等國鐵路貨車緩沖器經過多年發展和不斷改進，形成了根據不同車輛使用要求而采用不同類型緩沖器的格局。如運輸易破碎、怕沖擊貨物的特種貨車車輛多裝用液壓緩沖器；但各主型貨車大多數使用的還是摩擦式緩沖器。由于摩擦式鋼彈簧緩沖器受其結構空間的限制，容量增加幅度有限，大容量、高吸收率、低阻抗力以及免維護的非鋼摩擦緩沖器和組合式緩沖器以及鉤尾框從板集成一體式緩沖器將是國際重載車輛緩沖器的研究重點，并成為重載車輛緩沖器的新熱點。

2 我國鐵路貨車緩沖器行業標準與國際相關標準對比分析

國際鐵路車輛的連接系統主要有AAR標準體系、俄羅斯標準體系和UIC標準體系的鉤緩裝置：我國鐵路貨車鉤緩裝置與AAR標準體系相似。分析研究這些國外先進標準對提高完善我國鐵路貨車緩沖器研制試驗驗證標準的制訂、修訂水平，提高緩沖器應用可靠性，提升我國貨車緩沖器技術水平，更好地滿足我國鐵路大軸重貨車和重載鐵路貨物運輸的需要有著積極作用。

2.1 國際相關標準對緩沖器性能參數的規定

（1）北美AAR對緩沖器性能技術參數的規定

美國AAR系列標準，并不是針對某一具體型號的緩沖器技術標準，而是以性能要求、試驗方法和判定標準為主的緩沖器技術標準，該系列標準規定了緩沖器各種技術參數的定義、試驗裝置的要求、被試緩沖器的選取和檢查、交貨狀態容量、正式容量、耐久試驗、堅固性試驗、運用試驗方法及步驟、判定標準以及緩沖器生產、銷售批準證書的批準過程等。美國標準規定了全面反映緩沖器性能及性能變化規律的交貨容量、正式容量、耐久試驗和堅固性試驗的名詞術語和各個試驗階段的緩沖器性能判定數據，這是其他國家緩沖器技術標準所沒有的。我國TB/T l961－2006緩沖器標準實質上與美國AAR M90l相近。

（2）俄羅斯標準對貨車緩沖器性能分級和技術參數的規定

2001年由俄羅斯全俄鐵路運輸科學研究院起草、聯邦交通部車輛局提出、聯邦交通部批準、2001年9月1日起實施的行業標準OCT32.175－2001《貨車和機車用緩沖器·通用技術條件》，將緩沖器根據主要技術指標分為T0、T1、T2、T3共4個等級（如表4所示）。

表4 緩沖器各等級及技術參數［8］

2002年3月1日俄羅斯聯邦交通部與俄羅斯聯邦工業與科技部發布實施了《交通部1 520 mm軌距鐵路（非自行）車輛計算和設計規范》，對貨車等級進行了規定，新一代貨車分為如表5所示的4個基本等級，該標準對于新一代貨車和新一代緩沖器都提出了具體要求。

表5 俄羅斯鐵路貨車等級

在《交通部1 520 mm軌距鐵路（非自行）車輛計算和設計規范》中，俄羅斯對新開發鐵路貨車緩沖器參數及各種級別的緩沖器運用工況進行了詳細規定，是指導緩沖器應用和未來緩沖器開發的技術法規和規范文件。

（3）國際鐵路聯盟UIC對緩沖器性能分級和技術參數的規定

歐洲貨車緩沖器主要按照行程進行分類，主要分為75 mm行程緩沖器、105 mm行程緩沖器、130 mm和150 mm行程緩沖器。其中75 mm行程緩沖器只在1985年1月1日前生產的貨車上裝用。最常用的為105 mm行程的緩沖器，130 mm和150 mm行程的緩沖器主要用于特種車輛。緩沖器按容量30 kJ、50 kJ和70 kJ分別分為A、B、C 3個級別緩沖器產品。UIC 526系列標準包含緩沖器沖擊試驗、靜壓試驗、耐久性試驗和高低溫環境試驗等性能檢驗規范。

2.2 緩沖器耐久試驗標準的規定及對比分析

在緩沖器研發中，容量是反映緩沖器性能的一個很重要參數，耐久性則反映緩沖器應用壽命和可靠性的重要參數，而耐久試驗則是驗證緩沖器壽命的重要手段，各種標準對耐久試驗的輸入的總能量規定均有較大差異，下面通過對國際上鐵路貨車緩沖器研發試驗的主要標準體系對比特別是對緩沖器耐久試驗規定的對比分析，為緩沖器的可靠性設計提供一定的依據。

（1）AAR對緩沖器耐久試驗的規定

AAR系列緩沖器標準中，不同標準對緩沖器耐久試驗應該輸入的總能量有不同的規定。M—90l A、M—901D、M—901E規定耐久試驗輸入的總能量為33.8 MJ；M—90lC規定耐久試驗輸入的總能量為47.4 MJ；M—90l G、M—901H雖然沒有直接規定耐久試驗應輸入的總能量，但規定了耐久試驗中落錘的錘高和落錘的次數，對于特定型號的緩沖器，可以計算出落錘試驗輸入的總能量；M—901K規定耐久試驗由落錘試驗和液壓循環試驗構成，落錘試驗中雖然未規定輸入的能量，但對特定的緩沖器.可以由錘高和落錘的次數計算出落錘試驗輸入的能量，液壓循環試驗中直接規定了輸入的總能量為47.4 MJ［7］。

除M—901K要求耐久試驗采用落錘和液壓循環兩種方法外，其他標準中對耐久試驗都按落錘試驗考核。

（2）俄羅斯標準對緩沖器耐久試驗的規定

俄羅斯標準OCT 32.175規定，對新研制的緩沖器，其輸入的總能量應不小于250 MJ，耐久試驗后緩沖器應無故障。故障的標準是緩沖器失效（完全喪失工作能力）或緩沖器額定容量的降低達到緩沖器容量標準值的30%。

摩擦式緩沖器磨合狀態的試驗過程中.允許總加載次數的0.5%出現卡死情況，而液壓式和彈性膠泥式緩沖器不允許卡死［8］。

（3）UIC標準對緩沖器耐久試驗的規定

UIC的緩沖器標準在我國的普及程度相對不高，對緩沖器的要求與我國標準區別較大。

UIC 526－1規定耐久試驗可以用80 t貨車在軌道、模擬線路上做沖擊試驗或進行落錘試驗；而UIC526－3則規定耐久試驗可以用80 t貨車在軌道、模擬線路上做沖擊試驗或在壓力機上做壓縮試驗。2個標準都要求耐久試驗后的動態容量不低于耐久試驗前的80%，并且在耐久試驗過程中，不得使緩沖元件過熱。不管采用什么樣的試驗方法，都按表6規定的能量譜做3個循環。

表6 UIC 526規定的緩沖器耐久試驗的能量譜

按照UIC標準.對于動態容量大于靜態容量的流體類緩沖器，由于壓力機的壓縮速度通常低于沖擊試驗的壓縮速度，所以如果在壓力機上做耐久試驗，則輸入的總能量要低于按沖擊試驗計算的總能量。

UIC 526－1和UIC 526－3對耐久試驗的規定也稍有不同：UIC 526－3規定表1中的We代表沖擊試驗中測得的緩沖器的容量；而UIC 526－l規定We代表緩沖器的額定容量。

UIC 526－1和UIC 526－3都對氣液緩沖器試驗前后氣體的壓強降低幅度作了規定，要求試驗后氣體的壓強不得低于試驗前的90%。

UIC 526－1對于有氣體密封的緩沖器、UIC 526－3對于阻抗力與壓縮速度相關的緩沖器以及具有密封元件的緩沖器，還要求做附加的密封性試驗［10-11］。

2.3 我國鐵道行業標準及對緩沖器性能和耐久試驗的規定

我國鐵路有關機車車輛緩沖器研發、試驗驗證規范的行業技術標準是TB/T 1961－2006《機車車輛緩沖器》。該標準對緩沖器性能進行了分類；增加了快速貨車、機車及機車專用緩沖器的內容；與AAR M－901E標準一致，采用標準12 t落錘機的試驗程序，廢除原標準用4 t、5 t落錘機的試驗程序的要求。

TB/T 1961－2006《機車車輛緩沖器》對緩沖器耐久試驗的要求總體上與AAR標準基本相同。在耐久試驗中，把緩沖器分為用容量評定的緩沖器、液壓緩沖器、彈性膠泥緩沖器組及用沖擊試驗評定的緩沖器幾類。用容量評定的緩沖器根據其容量不同，輸入的總能量為33.8×k，MJ，［k為換算系數，k＝緩沖器容量kJ/50 kJ］。液壓緩沖器和彈性膠泥緩沖器輸入的總能量為33.8×1.4×k MJ。用沖擊試驗評定的緩沖器耐久試驗則由規定的幾段落錘試驗程序和1 000次額定容量的錘擊組成［12］。

2.4 各國緩沖器標準中耐久試驗要求的對比

考察一個標準對緩沖器可靠性評價的重要指標就是輸入的總能量。表7從總能量的角度出發，比較了各種標準對我國定型緩沖器耐久試驗輸入的總能量。

從表7可以看出，對于我國定型的緩沖器，UIC標準和俄羅斯標準在耐久試驗過程中輸入的能量最多。其中，對于容量50 kJ以下的緩沖器，按照俄羅斯標準耐久試驗輸入的能量多，而對于容最大于50 kJ的緩沖器，則是按照UIC標準耐久試驗輸入的能量多。由于俄羅斯新造緩沖器的容量都在50 kJ以上，所以如果對俄羅斯的緩沖器做耐久試驗，則按UIC標準輸入的總能量要比按俄羅斯標準輸入的總能量多。

按照我國鐵道行業標準和AAR標準對緩沖器做耐久試驗，兩者輸入的總能量均相對較少。

表7 各種標準對我國定型緩沖器耐久試驗輸入的總能量的對比［13］MJ

2.5 緩沖器落錘容量試驗標準對比

美國AAR標準和我國TB標準都要求針對用容量評定的緩沖器進行落錘容量試驗，包括初始容量落錘試驗（交貨容量試驗）、正式容量落錘試驗（法定容量試驗），歐洲UIC標準未要求進行落錘容量試驗。

在進行落錘容量試驗時，美國AAR標準規定交貨落錘容量不小于法定容量的83%，在1/2行程時容量不得低于全行程的20%，被試驗的5套緩沖器中個別緩沖器的容量與5套容量的平均值之差不得大于± 20%；我國規定初始容量不低于正式容量的80%，在1/2行程時容量不得低于全行程的25%，被試驗的5套緩沖器中任一套緩沖器正式容量不應比5套緩沖器的正式容量的平均值高出或低出15%。

2.6 緩沖器沖擊試驗標準對比

美國AAR標準和我國均要求用沖擊速度評定的緩沖器進行沖擊試驗，歐洲UIC標準要求各類緩沖器均進行沖擊試驗。UIC標準在沖擊試驗沖擊工況的選擇等相對比較完善全面，判定標準比較嚴格。

3 建議與設想

3.1 對我國鐵路貨車緩沖器技術標準的建議

通過上述貨車緩沖器技術及相關標準比較分析，可以看出，我國緩沖器技術及相關標準與國際水平尚有一定差距。在相關技術標準方面，我國TB標準相對比較粗放，有必要進行細化和完善，用科學先進的技術標準推動緩沖器技術發展，指導鐵路貨車緩沖器的開發。建議開展如下工作：

（1）加強相關緩沖器性能試驗及研究工作，研究完善試驗方法及評價規范。根據我國鐵路運行工況適當提高耐久試驗輸入的總能量，可參考UIC標準和俄羅斯標準相關內容。

（2）建議在標準中應根據緩沖器主要技術指標對緩沖器進行等級劃分，不同用途的貨車規定應選用不同等級的緩沖器。對危險貨物車輛及貴重物品運輸車輛的緩沖器應特別規定，為新一代緩沖器的開發指明發展方向。

（3）完善細化緩沖器的裝車運行試驗要求，應規定緩沖器運行試驗的列車總重和車輛總重要求，并可適當參考AAR的相關標準。

3.2 我國鐵路貨車緩沖器技術發展設想

隨著我國經濟發展和科學技術水平的不斷提高，鐵路重載運輸技術得到大力發展，鐵路貨車運營條件發生了巨大變化，貨車運行速度、載重量提高，牽引質量、編組車輛數量增大，縱向沖擊呈非線性增長，周轉天數減少，使用頻率提高，特別是取消貨車輔修修程，延長貨車廠、段維修周期和關鍵件的質量保證期等改革深化措施，以及車輛布局調整等措施的實施，都對鐵路貨車及其零部件的技術性能和使用安全可靠性提出了新的更高要求。因此，應根據我國鐵路運輸的特殊情況和鐵路貨車具體運營條件，研究和開發不同需要的各型緩沖器或緩沖單元，設想如下：

（1）根據貨車牽引質量、運輸工況、運輸介質不同，開發和配置不同級別、不同種類的緩沖裝置。

（2）開發研究符合相當于AAR M－901K標準或俄羅斯T2、T3級別的大容量液壓緩沖器，滿足裝運貴重貨物、危險貨物、小汽車運輸等個性化運輸要求。

（3）開展新型高分子彈性體或彈性膠泥介質的組合式緩沖器開發研究，改善車輛縱向動力學性能，改善安全可靠性。

（4）開展鉤尾框、從板集成一體式緩沖系統研究，滿足專用車輛需要，減輕車輛自重，增加運能。

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Analysis on Railway Wagon Bumper Technology and Assessment Standards

LIN Jieliang，LI Dong
（CSR MeiShan Rolling Stock Co.，Ltd.，MeiShan 620032 Sichuan，China）

This paper introduces different bumper technologies and standards of railway wagons in China，USA，Russia and Europe.Based on the analysis on the differences of these standards（AAR，ГОСТ，UIC and TB）description about the test and assessment of bumpers used on railway wagons，some suggestions are proposed for improving the assessment standards and the developing direction for Chinese rail-bumper is pointed out.

bumper；test；standard；analysis

U270.34

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.01.02

1008－7842（2014）01－0008－09

0—）男，教授級高級工程師（

2013－09－06）

文章編號：1008－7842（2014）01－0017－06