出口秘魯集裝箱平車的研制

孫純旭

摘 要：本文主要介紹了秘魯集裝箱平車的主要技術參數、車輛結構配置、計算分析及試驗情況。

關鍵詞：集裝箱平車;技術參數;結構;試驗

秘魯集裝箱平車是中車長江車輛公司為秘魯鐵路公司設計制造一種鐵路集裝箱專用平車，2015年5月完成設計，8月完成樣車試制及試驗，11月完成批量生產及交付，2016年1月開始在秘魯鐵路線上正式運營。

1 車輛用途

該車主要用于在秘魯標準軌距鐵路上運輸三個4米特種集裝箱，或兩個20英尺國際標準集裝箱。

2 主要技術參數（表1）

3 主要結構及配置

該車主要由底架組成、集裝箱鎖閉裝置、空氣制動裝置、手制動裝置、車鉤緩沖裝置和轉向架等部件組成（參見圖1）。

3.1 底架組成

底架為骨架式魚骨形全鋼焊接結構，主要由端梁、中梁、枕梁、大橫梁、縱向梁、走板等組焊而成。其中：枕梁由枕梁上蓋板、枕梁腹板和枕梁下蓋板組焊而成;大橫梁由橫梁上蓋板、橫梁腹板、橫梁下蓋板組焊而成。

中梁為雙向變截面魚腹形組焊結構，主要由中梁上蓋板、中梁下蓋板、中梁腹板、中梁隔板和沖擊座組焊而成，上心盤與中梁間采用專業拉鉚釘連接。

3.2 集裝箱鎖閉裝置

集裝箱鎖閉裝置采用Quick-Lock鎖，由16個標準Quick-lock、4個固定位鎖座和12個高低位鎖座組成，承載座焊接在橫梁端部。

3.3 空氣制動裝置

空氣制動裝置采用了美國Wabtec公司的ABDX制動系統。主要由ABDX控制閥、10〞×12〞ABU型制動缸、2300-DJ型閘調器、ELX-B40%空重閥、雙室風缸、均衡風缸、RX-3保持閥、AB-1雙支管閥、MDV 100脫軌閥、組合式集塵器、球芯折角塞門、主管三通、制動杠桿、制動拉桿、軟管等組成。

3.4 手制動裝置

手制動裝置采用AAR標準的U-9300型手制動機，具有制動、階段緩解和快速緩解等三種功能。

3.5 車鉤緩沖裝置

車鉤緩沖裝置主要由車鉤、鉤尾框、鉤尾銷、從板和緩沖器等組成。車鉤為符合AAR標準的E級鋼SBE60EE型車鉤，相應配置SY40AE型鉤尾框，Y44AE型從板，Mark50緩沖器，按照AAR S-239標準布局。

3.6 轉向架

轉向架采用常摩擦力減振裝置鑄鋼三大件式轉向架，主要由輪對組成、側架組成、中央懸掛及減振裝置、搖枕組成、基礎制動裝置、軸承、承載鞍、彈性旁承等組成。

4 計算分析

4.1 車體靜強度計算

采用ANSYS軟件按照AAR M1001標準的規定對車輛的基本工況、頂車、抬車、吊車、側滾浮沉、屈曲等工況進行計算，計算結果顯示：在各工況下車體各部位的最大應力都小于材料的屈服強度450MPa，在側滾浮沉工況時，枕梁下蓋板開孔處應力最大為432 MPa;車輛的最小屈曲因子為1.651，與標準值1.5相比，有足夠的安全裕量;在沖擊工況下，最大應力為450MPa，小于材料Q450NQR1的抗拉強度550MPa。

4.2 車體疲勞壽命分析

依據AAR機務標準C-Ⅱ-2007（M-1001） “貨車設計制造規范”第7章“貨車的疲勞設計”的有關內容確定車體結構疲勞壽命分析的載荷條件和評價方法，采用ANSYS有限元軟件對該車體進行應力計算，估算該車體在心盤、縱向車鉤、旁承及扭轉載荷譜條件下的疲勞壽命。通過計算評估，該車車體所有焊縫部位均能滿足375萬公里設計壽命的要求，靠近端部的大橫梁下蓋板與縱向梁下翼板對接焊縫疲勞損傷最大，疲勞壽命為421萬公里。

4.3 動力學性能計算

按照AAR M-1001 第11章《新造貨車運用評價試驗和分析》對秘魯集裝箱平車在空車和滿載工況下進行了動力學仿真分析，線路為FRA 2級，分析結果顯示：車輛在直線上的蛇行運動穩定性，空重車在圓曲線和緩和曲線上的運行安全性，以及通過有各種激擾的線路時的動力學性能均滿足AAR 標準的要求。

5 試驗

5.1 車體靜強度試驗

按照AAR M-1001第Ⅺ章“新造貨車運用性能的試驗和分析”對秘魯集裝箱平車試制樣車進行車體結構靜強度試驗，主要有以下工況及組合：牽引載荷、緩沖壓縮載荷、壓縮載荷、垂向裝載、頂車載荷、車鉤垂向載荷。試驗結果顯示：車輛在所有工況均沒有發生永久變形，最大應力值為338MPa，發生在重車壓縮工況，位于中梁上蓋板靠近大橫梁處，車體靜強度滿足AAR M-1001標準要求。

5.2 集裝箱裝載/卸載試驗

采用20英尺標準集裝箱和4米特種集裝箱進行了實際裝載和卸載試驗，試驗結果顯示：集裝箱鎖閉裝置能在高低位之間容易轉換，并且在高低位時都能閉鎖到位，所有集裝箱都能自然落入相應鎖頭上，所有鎖鉤都能正確鎖住集裝箱角件并能順利解鎖。

5.3 模擬曲線通過試驗

為驗證車輛在通過曲線時，轉向架與車體在相對擺動中，在最惡劣的情況下，轉向架與車體之間不發生干涉。車輛與車輛在相對擺動中，車輛與車輛間端部有足夠的間隙，以及車輛與車輛間的軟管長度不會造成拉扯、打結以及連接后滿足離軌面高度要求，進行了車輛模擬曲線通過試驗。試驗結果顯示：在模擬曲線工況中，車輛各零部件之間無干涉，且在極限工況時仍有足夠的安全距離。

6 結束語

出口秘魯集裝箱平車的設計和制造均滿足相關標準和用戶技術規范的要求，經過四年多的持續運營，為用戶創造了良好的經濟效益，用戶反饋車輛性能狀態良好。