論T11型長軌運輸列車安全車的移動配重計算

王相悅

【摘 要】隨著鐵路科技的發展，為確保列車運行安全，濟南鐵路局安裝了列車偏載儀器，通過一段時間的運行測試，發現T11系列長鋼軌車組普遍存在安全車滿載荷情況下偏載超過10噸，不符合鐵路技規的要求。為解決T11系列長鋼軌車組安全車偏載問題，我們經過認真仔細地調研及大量的力學與強度計算分析，通過設置4t固定配重塊和4t移動配重塊來解決縱向偏載問題，設計了配重塊安裝方案，并對車體進行了改造的方法，解決滿載及空載情況下的偏載問題。

【關鍵詞】偏載；力學；配重；安全車

0 引言

濟南工務機械段擔負著濟南鐵路局全局的長軌運輸任務，隨著鐵道部對安全運輸的管理力度的加大，全局5T安全測試儀器的廣泛應用，長軌車安全車偏重問題反映的日益突出，雖然我們在2009年，按照鐵道部推出了安全車防偏載的配重方案加裝了固定式配重塊，但是經過幾年來的運行檢驗，加裝配重后的長軌車時常會發生偏重的現象，按鐵路車輛裝載加固要求，車輛縱向偏載小于10噸，超過此要求則會危及行車安全，鐵路安監部門一律扣車，待整改合格后放行，鑒于此種現象已嚴重的影響行車安全和制約長軌車的正常運輸，長軌車配重問題已濟南工務機械重點安全問題，雖然長軌車偏載是偶發現象，并不是每次運行都會發生，但我們與生產廠家帶著這一課題，先后幾次去現場跟蹤裝軌及運軌的全過程，經過仔細的觀察，我們找到了問題的關鍵所在，下面我去就如何解決T11系列長鋼軌列車組安全車縱向偏載問題的做一下研討。

1 現在存在的問題及原因

T11系列長鋼軌列車組中安全車均有縱向偏載情況，且縱向偏載重量超過10噸（按鐵路車輛裝載加固要求，車輛縱向偏載小于10噸），為此，鐵道部在2008年下發了以下方案：

1.1 安全車（一）

在安全棚內2位端梁兩側，各增加400*500*40mm鋼塊50塊。每個鋼塊重62.4公斤，總重6240公斤。

1.2 安全車（二）

（1）在安全門上增加40*2900*1480mm鋼板塊1塊，重量為1400公斤。（2）在安全門處地板上增加40*2500*4750mm鋼板一塊。重量為3705公斤。合計安全二車配重6.3噸。

配載后情況不是非常理想，自2009年起，仍然每年有許多輛次被測出縱向偏載情況，且縱向偏載重量超過10噸。

2 原因分析計算和解決方案

2.1 安全（一）車

2.1.1 2009年安全（一）車配重后重車計算（圖1）

各部位已知條件：

（1）安全車（一）車體上可裝鋼軌4550mm。

（2）安全車（一）車上鋼軌重量為15.28噸。

（3）4組滾道梁與2組側柱重量為1.8t，位置在1位枕梁外1070mm處。

（4）安全棚與附件重量為1.9t，位置在2位枕梁處。

（5）卷揚機重量為1.5t，位置在2位枕梁外500mm處。

（6）安全門量為1.1t，位置在2位枕梁內2685mm處。

（7）增加配重重量為7t，位置在安全棚內距2位枕梁1500mm處。

2.1.2 簡化計算過程如下

（1）車上各部件總重（車體除外）

15.28+1.8+1.894+1.5+1.1=21.62噸

（2）2位心盤承載重量（車體除外）N2

N2×9=1.894×9+1.5×10.5+1.1×6.315-（15.28+1.8）×1.07

=17.046+15.75+6.9465-18.2756=21.4669

N2=2.39噸

（3）1位心盤承載重量（車體除外）N1

N1=21.62-2.39噸

N1=19.23噸

N1-N2=16.84噸

2.1.3 計算結論

2位心盤承載重量與1位心盤承載重量之差為16.84噸。

2.1.4 安全車（一）配重后重車分析計算

各部位已知條件：

（1）鋼軌端到承載梁距離為3155mm。

（2）側柱中心在枕梁中心1070mm處。

（3）安全車（一）車體上可裝鋼軌4085mm。

（4）車鉤到端梁距離為465mm。因此，經計算，安全車（一）整車裝軌距離為4550mm。

（5）安全車（一）車上鋼軌重量為15.28噸。

（6）4組滾道梁與2組側柱重量為1.8噸，位置在1位枕梁處。

（7）安全棚與附件重量為1.894噸，位置在2位枕梁處。

（8）卷揚機重量為1.5噸，位置在2位枕梁外500mm處。

（9）安全門量為1.1噸，位置在2位枕梁內2685mm處。

（10）增加配重重量為6.24噸，位置在安全棚內距2位枕梁1500mm處。

2.1.5 簡化計算過程如下

（1）車上各部件總重（車體除外）

15.28+1.8+1.894+1.5+1.1+6.24=27.814噸

（2）2位心盤承載重量（車體除外）N2

N2×9=1.894×9+1.5×10.5+1.1X6.315-（15.28+1.8）×1070+6.24×10.5

=17.046+15.75+6.9465-18.2756+65.52

=86.9869

N2=9.67噸

（3）1位心盤承載重量（車體除外）N1

N1=27.814-9.67噸

N1=18.14噸

N1-N2=8.48噸

2.1.6 計算結論

安全車（一）配重后重車2位心盤承載重量與1位心盤承載重量之差為8.48噸。

從以上計算可以看出，計算結果理論上可以滿足極限（按鐵路車輛裝載加固要求，車輛縱向偏載小于10t）行車條件。但是，為什么配載后情況不甚理想，自2010年起，長軌列車仍然被測出多次縱向偏載情況，且縱向偏載重量超過10t呢？為此，我們在2010年多次隨車調研，結果發現鋼軌在焊軌廠裝軌時，雖然我們劃定了裝軌線，但是在吊裝過程中，仍然20mm左右的誤差（在裝軌允許的范圍內），并且鋼軌在車輛運行的過程中，車輛在加速和減速的情況通過5T測試儀器時得出的結論是不一樣的，因為在減速過程中，隨著車鉤的壓縮鋼軌會向恩安全門一側運動，在加速時則反之，在運軌過程中我反復觀察了，在80KM/小時的時速下，鋼軌實際拉伸和壓縮的距離不超過1.5米，就這一課題我們也請長軌車同事仔細觀察后得出的結論。雖然生產廠家在出具2008年配重方案時沒有把鋼軌裝載時位置誤差（0.2m）和鋼軌在安全（一）車上伸縮余量（1500mm）考慮進去，實際安全車（一）車上鋼軌重量最大值為20.32噸。在重車情況下理論2位心盤承載重量與1位心盤承載重量（車體除外）之差為13.37噸。如果再多增加配重3.37噸，不難算出空車情況下2位心盤承載重量與1位心盤承載重量（車體除外）之差又大于10噸。

2.1.7 解決方案

（1）在重車時加載臨時配重，在空車時取下臨時配重。結果表明，該方案能解決長軌車縱向偏載問題，但耗時耗力，極為不便。

（2）在安全（一）車上加載移動式配重，加裝的配重可在重車時移動至1端位，在空車運行的情況下配重移動至中位，具體方案如下：

安全（一）車配重后重車計算（假設移動式配重為7噸）。

簡化計算過程如下：

（1）車上各部件總重（車體除外）

20.32+1.8+1.9+1.5+1.1+6.24+7=39.86噸

（2）1位心盤承載重量（車體除外）N1

N1=1.9+1.5+1.1+6.24+7=17.74噸

（3）2位心盤承載重量（車體除外）N2

N2=39.86-17.74=22.12噸

N2-N1=22.12-17.74=4.38噸

（4）2位心盤承載重量與1位心盤承載重量（車體除外）之差為4.38噸。

而在空車運行時把加裝的配重移動至中位，2位心盤承載重量與1位心盤承載重量（車體除外）之差仍然為8.48噸。同時，避免空車運行時出現縱向偏載情況的發生。

綜上所說，我們再結合長軌車具體位置情況、車輛安全性影響、裝軌、卸軌等因素的影響，完成可把部分配重制作成可移動式的配重，從而徹底解決安全（一）車縱向偏載問題。

2.2 安全（二）車配重后重車計算

2.2.1 2009年安全（二）車配重后重車計算（圖2）

各部位已知條件：

（1）鋼軌端到承載梁距離為3000mm。

（2）1個側柱2位枕梁外1070mm處，另1個側柱在距2位枕梁中心2435mm處。

（3）安全車（二）車體上可裝鋼軌7435mm。

（4）車鉤到端梁距離為465mm。 因此，經計算安全車（二）整車裝軌距離為7900mm。

（5）安全車（二）車上鋼軌重量為25.3噸。

（6）安全門組成重量為1.3噸，位置在1位枕梁處。

（7）4組滾道梁與2組側柱重量為1.8噸，兩組總重3.6噸。

（8）在安全門上增加配重1.67噸，位置在距1位枕梁1000mm處。

（9）在安全門地板增加配重4.63噸，位置在距1位枕梁1000mm處。

2.2.2 簡化計算過程如下

（1）車上各部件總重（車體除外）

25.3+1.3+1.8×2+1.67+4.63=36.5噸

（2）2位心盤承載重量（車體除外）N2

N2×9=（1.8+20.1）×2.435+（1.67+4.63）×10-（1.8+5.2）X1.070+1.3×9

=53.3265+63-7.490+11.7=120.54

N2=13.4噸

（3）1位心盤承載重量（車體除外）N1

N1=36.5-13.4噸

N1=23.1噸

N1-N2=9.7噸

2.2.3 計算結論

安全車（二）配重后重車2位心盤承載重量與1位心盤承載重量之差為9.7噸。

2.2.4 安全車（二）配重后空車分析計算

各部位已知條件同上。

簡化計算過程如下：

（1）車上各部件總重（車體除外）

1.3+1.8×2+1.67+4.63=11.2噸

（2）2位心盤承載重量（車體除外）N2

N2×9=1.8×2.435+（1.67+4.63）×10-1.8×1.070+1.3×9=4.383+63-1.926+11.7=77.157

N2=8.573噸

（3）1位心盤承載重量（車體除外）N1

N1=11.2-8.573噸

N1=2.627噸

N2-N1=5.946噸

2.2.5 計算結論

安全車（二）配重后空車2位心盤承載重量與1位心盤承載重量之差為5.946噸。

從以上計算可以看出，計算結果理論上可以滿足極限（按鐵路車輛裝載加固要求，車輛縱向偏載小于10噸）行車條件。但是，為什么配載后情況不是十分理想，2009-2014年，仍然被測出多次縱向偏載情況，且縱向偏載重量超過10噸呢？同樣也是沒有把鋼軌裝載時位置誤差（200mm）和鋼軌在安全（二）車上伸縮余量（最大1500mm）考慮進去，實際安全車（二）車上鋼軌重量最大值為30.34噸。在重車情況下理論2位心盤承載重量與1位心盤承載重量（車體除外）之差為14.74噸。如果再多增加配重5噸的情況下可以滿足重車極限（按鐵路車輛裝載加固要求，車輛縱向偏載小于10噸）行車條件。但是空車運行2位心盤承載重量與1位心盤承載重量之差為10.99噸則無法滿足鐵路車輛裝載加固要求（車輛縱向偏載小于10噸）。

2.2.6 解決方案

（1）在重車時加載臨時配重，在空車時取下臨時配重.結果表明，該方案能解決長軌車縱向偏載問題，但耗時耗力，極為不便。

（2）在安全（一）車上加載移動式配重，加裝的配重可在重車時移動至1端位，在空車運行的情況下配重移動至中位，具體方案如下：

安全（二）車配重后重車計算（假設移動式配重為5噸）。

2.2.7 簡化計算過程如下

（1）車上各部件總重（車體除外）

30.34+1.3+1.8×2+1.67+4.63=41.54噸

（2）2位心盤承載重量（車體除外）N2

N2×9=（1.8+20.1）×2.435+（1.67+4.63）×10-（1.8+5.2）X1.070+1.3×9

=53.3265+63-7.490+11.7=120.54

N2=13.4+5=18.4噸

（3）1位心盤承載重量（車體除外）N1

N1=41.54-18.4噸

N1=23.14噸

N1-N2=14.74噸

（4）2位心盤承載重量與1位心盤承載重量（車體除外）之差為5噸。

建議在該車上裝移動式配重，加裝的配重可在重車時移動至2端位，在空車運行的情況下配重移動至中位。從而徹底解決安全（二）車縱向偏載問題。

3 結論

綜上所述，由上面計算分析得出在安全一車上原有配重的基礎上再加裝7噸移動配重；在安全二車上原有配重的基礎上再加裝5噸移動配重，即可徹底解決長軌車安全車配重問題。

【參考文獻】

[1]T11BK型長鋼軌車列車組使用說明書（修改合成印刷稿08.06）[Z].

[2]鐵道部安全車配重方案[Z].

[責任編輯：王楠]