基于EN12663標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)節(jié)式平車靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法研究

宋曉磊

摘要：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2-2012《鐵路應(yīng)用—軌道車輛車體結(jié)構(gòu)要求—第二部分：貨車》對Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)的工況、方法及結(jié)果評定進(jìn)行了分析研究，為鐵路貨車，尤其是關(guān)節(jié)式貨車車組依據(jù)EN12663標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)提供了一定參考。

關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)式;平車;靜強(qiáng)度;試驗(yàn)

0 ?引言

近幾年，隨著一帶一路計(jì)劃的推進(jìn)，我國鐵路貨車裝備出口形式得到了很大改善，一些產(chǎn)品更是進(jìn)入到歐洲等發(fā)達(dá)國家市場。出口型鐵路貨車的試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)通常是根據(jù)客戶要求進(jìn)行選定的，其中，歐洲鐵路貨車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)主要采用標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2-2012《鐵路應(yīng)用—軌道車輛車體結(jié)構(gòu)要求—第二部分：貨車》（以下簡稱EN12663-2）進(jìn)行，在此背景下，不管是設(shè)計(jì)人員還是試驗(yàn)人員都需加強(qiáng)對標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2的認(rèn)識和理解，以便產(chǎn)品各方面性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車是中車山東機(jī)車車輛有限公司出口瑞士的車型，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2進(jìn)行車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)。該車為關(guān)節(jié)式車，兩車一組，國內(nèi)對這種關(guān)節(jié)式車組的靜強(qiáng)度試驗(yàn)很少，更沒有按照標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2進(jìn)行此類車型車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)的先例，同時該車按客戶要求的車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)基本涵蓋了標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2中規(guī)定的所有工況，因此其具有一定的代表性和參考性。

1 ?車輛簡介

Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車車體底架分為A和B兩個底架，這兩個底架通過中間的關(guān)節(jié)連接器組成一個車輛單元，裝有3個Y25Ls（s）1-K型轉(zhuǎn)向架。關(guān)于該車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)方面的要求，技術(shù)條件中規(guī)定空車時車輛強(qiáng)度、剛度應(yīng)符合EN 12663-2中F-I類貨車要求，重車時車輛強(qiáng)度、剛度符合EN 12663-2 F-Ⅱ類貨車要求。

2 ?試驗(yàn)工況

按照技術(shù)條件的要求，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2對Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車進(jìn)行車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容包括車體靜強(qiáng)度和垂向彎曲剛度，其中車體靜強(qiáng)度包括縱向載荷工況、垂向載荷工況、抬車工況及復(fù)軌工況等，垂向彎曲剛度試驗(yàn)是在垂向載荷工況下同時進(jìn)行的。

3 ?試驗(yàn)方法

標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2中對車體靜強(qiáng)度的試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了具體規(guī)定，但對于具體的試驗(yàn)方法沒有詳盡的說明，這里對標(biāo)準(zhǔn)中各試驗(yàn)工況的試驗(yàn)方法進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。

3.1 垂向載荷試驗(yàn) ?垂向載荷試驗(yàn)通常采用施加重物（砝碼、沙袋等）的方法來模擬車體受垂向載荷的影響，加至規(guī)定垂向載荷后測試各應(yīng)力測點(diǎn)的應(yīng)力及各位移測點(diǎn)的位移。標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2中規(guī)定縱向載荷工況均應(yīng)與車體自重載荷m1g（m1為車體質(zhì)量）進(jìn)行組合考慮，部分縱向載荷工況應(yīng)與垂向載荷（m1+m3）g（m3為車輛標(biāo)記載重）進(jìn)行組合考慮;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在車輛載重載荷m3g作用下測試車體最大撓跨比，進(jìn)行垂向彎曲剛度考核;垂向載荷考核按超常負(fù)載1.3（m1+m3）g進(jìn)行考核。所以Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車垂向載荷試驗(yàn)分四步進(jìn)行測試，測試各應(yīng)力測點(diǎn)的應(yīng)力及各位移測點(diǎn)的位移，如表1所示。

3.2 縱向載荷試驗(yàn) ?Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車車端設(shè)有側(cè)緩沖器，所以按照標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2規(guī)定在車鉤及側(cè)緩處施加縱向載荷，完成縱向載荷試驗(yàn)，測試各縱向載荷試驗(yàn)工況下的應(yīng)力值，具體試驗(yàn)方法如下。①側(cè)緩沖器區(qū)域2000kN壓縮載荷與垂向載荷m1g組合試驗(yàn)，垂向載荷m1g作用下在側(cè)緩沖器中心線位置施加縱向壓縮載荷，如圖1所示。②側(cè)緩沖器區(qū)域1200kN壓縮載荷與垂向載荷（m1+m3）g組合試驗(yàn)，垂向載荷（m1+m3）g作用下在側(cè)緩沖器中心線位置施加縱向壓縮載荷。③側(cè)緩沖器中心線下方50mm1500kN壓縮載荷與垂向載荷m1g組合試驗(yàn)，垂向載荷m1g作用下在側(cè)緩沖器中心線下方50mm位置施加縱向壓縮載荷。④側(cè)緩沖器中心線下方50mm900kN壓縮載荷與垂向載荷（m1+m3）g組合試驗(yàn)，垂向載荷（m1+m3）g作用下在側(cè)緩沖器中心線下方50mm位置施加縱向壓縮載荷。⑤側(cè)緩沖器對角400kN壓縮載荷與垂向載荷m1g組合試驗(yàn)，垂向載荷m1g作用下在斜對稱側(cè)緩沖器中心線位置施加縱向壓縮載荷。⑥車鉤區(qū)域1500kN拉伸載荷與垂向載荷m1g組合試驗(yàn)，垂向載荷m1g作用下施加縱向拉伸載荷。⑦車鉤區(qū)域1500kN拉伸載荷與垂向載荷（m1+m3）g組合試驗(yàn)，垂向載荷（m1+m3）g作用下施加縱向拉伸載荷。

3.3 抬車與復(fù)軌載荷試驗(yàn) ?標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2規(guī)定，抬車載荷試驗(yàn)包括單端抬車、整車抬車及支承點(diǎn)移位抬車，由于該車一二位端結(jié)構(gòu)不同，所以需對一二位端分別進(jìn)行單端抬車，具體試驗(yàn)方法見表2。復(fù)軌載荷試驗(yàn)包括一位端復(fù)軌、二位端復(fù)軌及中間端復(fù)軌，具體試驗(yàn)方法見表3。由于Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車車組中間端4個抬車位和4個復(fù)軌位為同一位置，且試驗(yàn)方法相同，所以試驗(yàn)中只進(jìn)行了中間端復(fù)軌工況，省去了中間端抬車工況。（圖2、圖3）

3.4 垂向彎曲剛度試驗(yàn) ?垂向彎曲剛度試驗(yàn)可以在垂向載荷試驗(yàn)時同時進(jìn)行，即在施加垂向載重載荷m3g時，測試各位移測點(diǎn)位移值。由于該車車體橫向結(jié)構(gòu)非對稱，載重載荷分布也是非對稱的，且無中梁，所以為了測取車體底架最大撓度值，試驗(yàn)前根據(jù)該車車體靜強(qiáng)度有限元計(jì)算結(jié)果，找到在載重載荷作用下側(cè)梁最大撓度位置，進(jìn)而確定試驗(yàn)中位移測點(diǎn)的位置，以側(cè)梁最大撓度作為車體底架最大撓度。

4 ?試驗(yàn)結(jié)果評定

標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2中規(guī)定各試驗(yàn)工況下各應(yīng)力測點(diǎn)應(yīng)力值不得超過材料的許用應(yīng)力，除了垂向超常載荷1.3（m1+m3）g試驗(yàn)工況外，其余試驗(yàn)工況各測點(diǎn)應(yīng)力值均為組合工況的合成應(yīng)力值，縱向載荷工況與垂向載荷m1g或垂向載荷（m1+m3）g的組合，抬車及復(fù)軌工況與垂向載荷（m1+m3）g的組合。對于車體垂向彎曲剛度試驗(yàn)結(jié)果的評定，標(biāo)準(zhǔn)EN12663-2規(guī)定在垂向載重載荷m3g作用下，車體底架最大撓度與車體預(yù)上撓度的差值應(yīng)不超過車輛定距的3‰。

5 ?結(jié)論與建議

通過對Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)方法及試驗(yàn)結(jié)果評定的介紹，加深了對EN12663-2標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識和理解，其中Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車兩車一組進(jìn)行試驗(yàn)與單車進(jìn)行試驗(yàn)存在一定的差別，比如抬車、復(fù)軌工況中中間端抬車和復(fù)軌的處理方法等，對鐵路貨車車組靜強(qiáng)度試驗(yàn)有一定的借鑒意義。

歐洲鐵路貨運(yùn)發(fā)達(dá)，尤其公鐵聯(lián)運(yùn)、快捷運(yùn)輸方面，而與之匹配的標(biāo)準(zhǔn)體系也很完善，建議結(jié)合諸如Sggmrss90’型關(guān)節(jié)式集裝箱平車之類的出口車試驗(yàn)項(xiàng)目，對比分析國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，為我國公鐵聯(lián)運(yùn)、快捷運(yùn)輸車輛的靜強(qiáng)度考核提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

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