分析影響中置軸掛車列車長度的因素

張波

摘 要：參照汽車列車最小轉彎半徑的試驗方法及特性依據通道圓試驗方法，分析影響中置軸掛車列車通過性的關鍵因素，并推導出主車軸距、連接中心與掛車牽引中心至掛車軸組中心距的相互關系。

關鍵詞：中置軸掛車列車；轉彎半徑 ；牽引環；軸組

一、緒論

GB1589《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質 量限值》中對車輛通過性能進行的要求。中置軸掛車列車技術及產品，由于其結構的特殊性，在國際上已經得到了認可和廣泛的使用，但在中國還沒有推廣，因此，在中國中置軸掛車列車做為一種新的道路運輸方式，極大的提高了運輸效率，減少在路車輛數量，進一步降低在路行駛車輛的事故率，極大了提高道路安全性，體現了環保、節能的特性，極大的降低了能源的消耗。

二、通道圓試驗簡介

汽車和汽車列車應在一個車輛通道圓內360度通過，車輛通道圓的外圓直徑為25000 mm，內圓直徑為10600 mm，車輛最外側任何部位不應超出車輛通道圓的外圓垂直空間，車輛最內側任何部位不應侵入車輛通道圓的內圓垂直空間。

三、中置軸掛車列車通過性計算依據

根據汽車理論中所講述的汽車列車最小轉彎直徑的原理，最小轉彎直徑是計算轉彎通道圓和直角通道寬度的基本轉向參數。轉彎直徑是指內、外轉向輪（方向盤轉到極限位置）的中心平面在車輛支撐平面上的軌跡圓直徑。根據標準要求，貨車最小轉彎直徑小于24米。

那么，我們假設在中置軸掛車列車在可以完成通道圓試驗時，汽車列車處于最低前進擋并以較低的車速進入通道圓內行駛，其車輛速度較低，方向盤剛好轉到極限位置并保持不變，列車瞬時轉向中心與通道圓圓心相重合，列車可以在通道圓內行程封閉的運動軌跡，其剛好達到最小轉彎半徑的下限值。即車頭前角與通道園相切，掛車后軸中心車體寬度位置外延與通道園內圓相切，其主車的轉向中心與掛車的轉向中心相重合，并且與通道圓中心相重合。

那么，可以我們可以推論，此時其列車的外形尺寸參數，就是其在滿足通道圓試驗要求的情況下的極限尺寸。

四、中置軸掛車銷軸距計算

根據通道圓試驗要求，可得出通道外圓半徑R=12500mm，通道內圓半徑r=5300mm，那么其通道寬度為R-r（即7200mm），中置軸掛車列車必須在通道圓規定的通道寬度7200mm內轉動整個圓周360度。首先確定列車各尺寸參數名稱。

A為主車前懸，L為主車軸距，B為主車后懸，l為中置軸掛車銷軸距，b為中置軸掛車軸中心至掛車尾部的垂直距離，L為主車車長，E為牽引中心位置距車輛主車后懸位置的垂直距離，D為牽引中心位置距主車最前端的垂直距離，L”為中置軸掛車車長，La為列車車長。

根據汽車轉彎半徑原理可繪制出車輛通道圓位置圖，如圖1所示。

以通道園中心為圓心O，連接牽引車與通道園外圓切點O1點，連接牽引車后軸中心點O2，連接中置軸掛車后軸中心點O3，連接列車連接點O。其中OO2連線與牽引車縱向中心面垂直，OO3連線與中置軸掛車縱向中心面垂直。

根據圖示關系：

L6=R （公式1）

（公式2）

（公式3）

根據GB7258規定，汽車后懸要求：車輛后懸應小于等于軸距的55%，汽車及掛車的后懸均應小于等于

3500 mm。

因此可推導出：

B=55%L（或3500mm） （公式4）

B=E+L1 （公式5）

帶入公式3：

（公式5）

例：根據調查重型貨運車輛前懸基本就在1350mm～1450mm，取平均值1400mm，車輛寬度按照新GB1589規定，車寬增大至2550mm，W1=W2=2550mm，主車后懸按最大3500mm計算，帶入公式5：

（公式6）

根據公式6，我們可以看出，在主車前懸、后懸及列車車寬為定值的情況下，影響掛車的銷軸距主要因素為主車的軸距和牽引環中心與主車后懸的垂直距離相關。

主車軸距的確定：

Lmin>3500/55%=6370mm

另新GB1589規定貨車車長最大值為12000mm，可計算出軸距最大值：

Lmax<12000-3500-1400=7100mm

則：6370mm

帶入公式6中：

（公式6）

根據上式，我們可以描繪出在E不斷遞增的情況下，掛車銷軸距的相關變化。（如圖2）

五、結論

在確保中置軸掛車可以通過通道圓試驗，可以在通道圓規定的通道寬度內行駛的前提下，確保運輸的安全，并滿足法規的要求，保證貨物運輸的最大運輸效率，最大化的提高中置軸掛車列車的長度將尤為重要。

依據以上公式推導可以得出，其掛車的銷軸距與前主車前懸、主車軸距、牽引環中心至主車后尾部的垂直距離及列車車寬有緊密的關系。并且從圖表中我們可以看出，在主車外形尺寸參數一定的情況下，中置軸掛車的銷軸距（即牽引環中心至掛車后軸距中心的垂直距離），在牽引環中心與主車后尾部的垂直距離不斷增大的情況下，在相應的減小。

由于中置軸掛車的特性，其承載中心極其靠近后軸組中心，極限時可按其中心計算，則前后貨臺面距離相等，那么，我們可以推導出，中置軸掛車的銷軸距越小，那么其掛車的后懸同樣會減短，整車長度將變短。

因此，經過計算分析及實車的試驗驗證，在確保安全性并滿足法規要求的前提下，縮短牽引環中心至貨車最尾部的垂直距離，才可以有效的增大中置軸掛車列車的長度，極大的提高了運輸效率，車輛降低了消耗，進一步體現了環保節能的要求。

參考文獻：

[1]冉恒印.汽車牽引中置軸掛車的主掛一體化設計方案[J].商用汽車，2013，（12）：98-99.