出口非洲活動側墻多用途平車研制

陶斌 劉映安 楊清帆 楊發先 劉艷 羅褔貴

摘要：介紹了出口非洲活動側墻多用途平車的主要用途、特點、技術參數、主要結構、計算及試驗情況。

Abstract： The main purpose， characteristics， technical parameters， main structure， calculation and test conditions of the multipurpose flat wagon with movable side-wall for exported to Africa are introduced.

關鍵詞：活動側墻;多用途平車;結構;技術參數;試驗

Key words： movable side-wall;multi-purpose flat wagon;structure;technical parameters;test

中圖分類號：S776.36+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0014-02

0 ?引言

出口非洲活動側墻多用途平車是中車眉山車輛有限公司（以下簡稱眉山公司）根據與非洲客戶簽訂的采購合同及技術規范設計制造的，該車主要用于在客戶1067mm軌距的鐵路線上運行。其技術規范主要包括：①車輛設計、制造遵循中國鐵道行業標準;②車輛適載貨物包括袋裝、箱裝、散裝、托盤裝貨物;③車輛設計速度為100km/h;④車體鋼結構強度按照TB1335-1996進行考核，車體強度滿足集載要求。

1 ?主要特點

①兩側增設可翻轉的活動式側墻，補強了國內同類型共用平車無法裝運散裝貨物的短板，進一步豐富了該車的裝載工況，適載貨物廣泛，滿足箱裝、袋裝、散裝、托盤貨物及集載貨物的運輸，實現一車多用。②活動側墻開創性的運用兩級鎖閉機構，保證側墻鎖閉的可靠性。其中鎖鐵式鎖閉機構從側墻根部實施鎖閉，有效提升活動側墻抗外漲能力，頂部搭扣式鎖閉裝置，從頂部鎖閉使各側墻連貫成一體，提升整個側墻剛度。③采用伸縮式鎖閉裝置，不影響裝運均布或其它集載貨物。④創新性的在國產120閥制動系統中配裝手動空重車調整裝置，滿足用戶操作習慣。采用120型主動潤滑控制閥，使車輛檢修周期提高至4年，縮短車輛檢修時間，延長車輛使用時間，增加運營利潤。⑤該車設計速度為100km/h，試驗運行速度可達90km/h，相比同類型1067mm軌距的鐵路車輛，車輛運行速度大幅提升。

2 ?主要技術參數

軸重/t ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 20

自重/t ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 20

載重/t （均載） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 60

車輛設計速度/（km·h-1） ? ? ? ? ? ? ? ?100

集載

3m ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?15t

4m ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?20t

5m ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?30t

裝載集裝箱時：

1個1AA、1A、1AX（40ft） 1×30.48t

2個1CC、1C、1CX（20ft） 2×30t

車輛長度/mm 13630

車輛定距/mm ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?8800

最大寬度/mm ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2800

地板面距軌面高/mm ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1100

內長/mm ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?12690

內寬/mm ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2540

內高/mm ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?700

車鉤中心距軌面高/mm ? ? ? ? ? ? ? ?890±10

通過最小曲線半徑/m ? 200

限界 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? 符合用戶要求

3 ?主要結構

該車主要由車體、集裝箱鎖閉裝置、制動裝置、車鉤緩沖裝置和轉向架等組成，如圖1所示。

3.1 車體

車體為全鋼焊接結構，由底架、固定端墻、活動側墻等部分組成。

3.1.1 底架

底架由中梁、側梁、枕梁、中央橫梁、橫梁、端梁、小橫梁和鋼地板等組焊而成。采用鍛鋼上心盤;沖擊座、前后從板座材質為C級鋼。中梁為型鋼切魚腹組焊成箱形結構;側梁為型鋼切成魚腹制成，中、側梁全長無拼接。側梁上設有繩拴、側門折頁座，緩沖板簧等;枕梁由上蓋板、下蓋板和腹板組焊成變截面箱形梁;端部橫梁、中央橫梁由上蓋板、下蓋板和腹板組焊成工字形結構;端梁為鋼板冷彎成L形梁;小橫梁為鋼板冷彎成槽形結構;底架上鋪設花紋鋼地板。

3.1.2 固定端墻

底架兩端各設有固定端墻，由鋼板和冷彎矩形鋼管制成的上端梁及端柱組焊而成，設有扶梯、扶手等附屬件，為便于捆扎，端墻內側設置有捆扎環。

3.1.3 活動側墻

根據客戶反映，該車存在的主要問題為側墻變形大， 柱插損壞較多。通過故障分析，其根本原因為該車活動側墻及鎖閉機構的結構形式。主要分析如下：客戶現有車輛的活動側墻采用鋼板壓制而成，無梁柱支撐，剛度不足，裝載散裝貨物時，在側壓力的作用下側墻變形大;柱插損壞主要是吊裝集裝箱時磕碰導致，其原因為拆裝柱插過程繁瑣，操作人員未將柱插拆下就進行吊裝作業，因集裝箱距離柱插間隙過小，致使出現柱插損壞情況出現。

為徹底解決上述車輛損傷情況，該車活動側墻采用框架式結構，由鋼板與冷彎矩形鋼管組焊而成，增強整體剛度，具有貨物側擋功能;活動側墻鎖閉采用二級鎖閉裝置，分別在底部、頂部進行鎖閉，其中底部鎖閉采用鎖鐵式鎖閉機構，從側墻根部實施鎖閉，保證鎖閉可靠性;另外各活動側墻之間頂部增設搭扣式鎖閉機構，使各個活動側墻練成一個整體，提升整個側墻的抗彎剛度。

3.2 集裝箱鎖閉裝置

該車配裝伸縮式鎖閉裝置，由鎖桿、鎖體、擋圈、手柄等部件組成。該鎖閉裝置在出口貨車車輛上廣泛應用，可靠耐用，根據裝載情況，分為“裝箱位”、“鎖箱位”、“存放位”三種工作狀態。當處于“存放位”時，車內地板平整無異物，車輛的適載性更優。

3.3 制動裝置

制動裝置主要由120型主動潤滑貨車空氣控制閥，直徑254mm×254mm整體旋壓密封式制動缸、不銹鋼嵌入式儲風缸、250型閘調器、手動空重車調整裝置等組成。采用不銹鋼制動管系及不銹鋼法蘭，采用編織制動軟管總成。手制動裝置采用垂直輪式鏈條式手制動機，取消調力功能。

3.4 車鉤緩沖裝置

車鉤緩沖裝置采用E級鋼13B型下作用車鉤、鍛造鉤尾框、MT-3型緩沖器等。

3.5 轉向架

轉向架為鑄鋼三大件式控制型轉向架，采用常摩擦減振裝置和常接觸長行程彈性旁承，主要由輪對、側架、搖枕、滾動軸承裝置、導框頂面磨耗板、基礎制動裝置、中央懸掛裝置等零部件組成。

4 ?考核標準

①車體強度、剛度評定參照TB/T 1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》的規定執行，其中縱向載荷符合以下要求：第一工況縱向拉伸力為1125kN，壓縮力為1400kN，第二工況縱向壓縮力為2250kN。②車輛動力學性能仿真分析參照GB/T 5599《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規范》的規定執行。③車體疲勞壽命評估參照AAR M-1001《貨車設計制造規范》規定進行。

5 ?分析計算情況

5.1 靜強度計算分析

為了驗證車輛的強度和剛度，參照TB/T 1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》的要求，委托西南交通大學完成了有限元計算，計算結果表明車體鋼結構靜強度及剛度均能滿足標準要求。

5.2 析動力學計算分析

為驗證車輛的動力學性能，根據GB/T 5599要求委托西南交通大學完成了動力學性能計算，結果表明，該車在100km/h設計速度范圍內，動力學性能指標能滿足標準要求。

5.3 疲勞計算分析

為驗證車體疲勞，按運行里程500萬公里考慮，參照AAR M-1001《貨車設計制造規范》委托北京交通大學完成了疲勞壽命分析。分析結果表明該車體結構的疲勞壽命滿足要求。

5.4 制動計算

根據TB/T 1407-1998《列車牽引計算規程》，四川制動科技股份完成了制動計算，計算結果表明，該車90km/h制動初速情況下，制動距離不超過800m。

5.5 限界校核

根據技術規格書的要求及相關標準規定，綜合考慮鐵路車輛制造公差，眉山公司對該車的輪廓尺寸完成了計算校核，結果表明車輛輪廓滿足限界要求。

5.6 曲線通過性分析

為驗證該車的曲線通過能力，根據技術規格書和標準要求，眉山公司完成了曲線通過計算分析。根據計算結果，在80m水平圓曲線上運行時，車鉤在正常、壓縮或牽引三種狀態下，車輛各部均有足夠的間隙，不會發生干涉，車輛能滿足通過80m水平圓曲線的要求。

6 ?試驗情況

6.1 車體靜強度試驗

該車在眉山公司產品性能試驗室完成了靜強度試驗。試驗參照TB/T1335-1996標準及合同技術規范要求。試驗內容包括縱向載荷、垂向載荷、扭轉載荷、集重載荷、集裝箱工況、車體垂向剛度等工況。試驗結果顯示：各工況下所有測點合成應力均小于各自部件所對應的屈服強度或極限強度，滿足要求。

6.2 限界試驗

為驗證車輛通過限界的情況，進行了限界通過性驗證及集裝箱超限檢測。試驗結果表明車輛外形尺寸符合限界規定，集裝箱超限檢測合格。

6.3 曲線模擬試驗

為驗證車輛曲線通過性能，進行了模擬曲線試驗。試驗結果表明在80m曲線上，車輛與車輛、車輛自身零部件之間留有安全間隙，滿足要求。

7 ?結束語

該多用途平車在用戶所在地完成各型試驗后投入線路運用，目前狀態良好。

參考文獻：

[1]中車眉山車輛有限公司.中車眉山車輛有限公司N60-AGO型低幫共用平車有限元分析及結構優化研究報告[R].2019.

[2]青島四方車輛研究所有限公司.N60-AGO型低幫共用平車車體鋼結構靜強度試驗報告[R].2019.

[3]嚴雋髦，付茂海.車輛工程[M].北京：中國鐵道出版社，2008.