關于C64K型敞車用于化工專用車的改造方案

王化君,陳志民,劉天傲

(中車沈陽機車車輛有限公司,遼寧 沈陽 110142)

C64K型通用敞車作為60 t級主力車型,為我國鐵路貨運發展做出了重大貢獻,但隨著鐵路貨車的升級換代,60 t級車輛的運力略顯不足[1]。對于該車保有量較大的自備車企業,結合自身運用特點,提出了加裝改造的需求,改造后的車輛用于運輸化工產品,實現了利用既有車輛運輸特殊貨物的目標。

1 項目背景

用戶針對部分既有的C64K型敞車,提出了加裝固定車頂蓋、運輸袋裝化工產品、通過叉車托盤在側開門裝卸作業、具有一定防水和通風功能等一系列運用要求。中車沈陽機車車輛有限公司為滿足用戶需求設計了相應改造方案,主要在原車輛頂部設計加裝車頂蓋,對下側門和側開門進行密封處理,以及對原車體進行相關改造等。改造后的車輛作為企業專屬化工產品運輸車,在其自營線路上運行。同時車輛改造充分考慮其安全性、可靠性和可實施性,改造后的車輛各項性能指標符合相關標準規定。

2 車輛用途及使用要求

車輛以廠修完成后的C64K型敞車為基礎,加裝改造為帶有固定車頂蓋的化工專用車,主要用于運輸袋裝化工產品,同時車輛應具有一定的防雨水和通風功能。車輛采取固定編組模式,僅在企業自營線路上運行,作業滿足叉車叉運托盤通過側開門進行裝卸貨,滿足每年50萬t貨物的運輸需求。

3 主要改造項目

通過與用戶進行溝通,了解改造后車輛的運行工況和使用要求,在C64K型通用敞車結構的基礎上,明確了需要進行改造的項目,如下:

(1) 設計一種固定式車頂蓋,加裝在車體上側梁和上端緣上進行焊固,形成整體封閉結構的車廂;

(2) 對下側門和側開門進行密封處理,可采用打密封膠和加裝密封膠條等方式,防止雨水浸入車廂;

(3) 對車體進行一些改造,去除或打磨車廂內的尖點或棱角,防止刮漏裝運的袋裝化工產品;車體兩端墻加設通風孔,使車廂內具備通風條件;在側開門外側上部加裝掛環,開門后掛住保證裝卸貨時的作業安全。

4 改造技術方案

該化工專用車是在既有C64K型敞車基礎上進行加裝改造,在保證車輛各項性能和線路適應性的前提下滿足用戶運用需求。

4.1 車輛改造的結構及尺寸

4.1.1 車輛高度的選取

車輛高度的選取應在保證車輛有足夠大容積的同時兼顧車輛的重心高度,以使車輛具有較好的動力學性能。因此,在既有C64K型敞車的車體上方加裝車頂蓋的高度定為1 050 mm,此時車輛的容積為103 m3。貨物密度為0.5 t/m3,車輛實際裝滿貨物時的載重為51.5 t,空車重心高度為1 295 mm,重車重心高度為1 965 mm,經動力學分析計算,可以保證車輛的動力學性能。

4.1.2 車輛容積的確定

為保證車輛有較大的容積,改造盡量利用車輛上方的機車車輛限界,車頂蓋設計成有側墻、端墻和圓弧型車頂的結構形式。使得車輛的最大容積達到103 m3,最大限度地滿足貨物運輸裝載能力。

4.2 車輛改造的適應性

4.2.1 軸重的適應性

固定車頂蓋結構確定后其質量為2.3 t,車輛的自重增至25 t。滿載貨物時整車質量經計算為76.5 t。此時車輛的實際最大載重與改造增加的質量之和仍小于車輛的標記載重,在車輛軸重的允許限定值內。因此該改造方案能滿足車輛的運輸要求。

4.2.2 限界的適應性

該改造方案還充分考慮了限界要求,在C64K型敞車的基礎上加裝車頂蓋后與限界之間還有較大的余量,通過曲線時也不存在干涉情況。因此該改造方案也能滿足車輛的運用要求。

通過以上的技術方案,可以滿足用戶提出的一系列運用需求。

5 改造具體措施

改造內容主要包括設計并加裝車頂蓋,對下側門和側開門進行密封處理,以及對車體的相關改造等。車輛加裝改造圖如圖1所示。

1—C64K型敞車;2—車頂蓋;3—側開門頂部密封裝置;4—掛環組成;5—通風孔組成。

5.1 車頂蓋結構及加裝

車頂蓋設計為全鋼焊接結構,主要由車頂、側墻、端墻組成。所用壓型件和板材均采用符合標準規定的Q345NQR2高耐候性結構鋼。

車頂由車頂板和車頂彎梁組焊而成,車頂板厚2 mm,車頂彎梁采用鋼板或型鋼彎制而成。側墻由側墻板和側柱組焊而成,側墻板厚5 mm,由鋼板壓彎形成槽型結構,側柱為厚4 mm的槽型壓型件。端墻由端墻板及端柱組焊而成,端墻板厚5 mm,端柱為4 mm的槽型壓型件。

整個車頂蓋與敞車車體上側梁和上端緣進行搭接組焊,形成帶有固定頂蓋的車輛。

5.2 下側門和側開門密封處理

對下側門與車體內外接觸部位進行焊接,焊接型式為段焊,焊接長度為100 mm,焊縫間隔為150 mm,焊角為5 mm,焊縫間隔處涂609密封膠。

對側開門頂部加裝密封裝置,該裝置由支撐板、密封墊和壓條組成,三者通過螺栓連接,整體焊到門孔補強鐵上,在側開門關閉時起到門縫密封作用。

5.3 車體改造

車體改造結合廠修進行,車輛的選用原則首先是應具有完好且開閉靈活的側開門,同時側開門門縫間隙<6 mm、上側梁全長旁彎<10 mm、側開門及上端緣變形較小的車輛[2]。

對原車體的改造一方面考慮運輸的貨物是袋裝產品,車內應盡量光滑減少突出棱角,避免由于磕碰造成貨物散落;另一方面考慮運輸的貨物還有通風需求。因此對原車體進行如下處理和改造:

(1) 將車體內部所有繩座及腳踏切除,減少車體內部凸出的棱角,切除時不得傷及側板,對殘留部分打磨平整;

(2) 對車體內部側柱加強板板邊進行圓角打磨,消除棱角;

(3) 對車體內部側柱連鐵上下兩條棱角部位進行圓角打磨,消除棱角;

(4) 在車體兩端端墻上部開設通風口,并在車體外側通風口處加裝防雨罩,起到通風防水作用;

(5) 在側開門外側上部加裝掛環裝置,利用現有下側門吊鉤,在開門時將側開門固定,避免裝卸作業時碰壞車門,保證人員和設備安全。

5.4 其他要求

車頂蓋內表面噴涂符合相關標準的厚漿醇酸底漆,底漆干膜厚度不小于60 μm,底漆顏色與C64K型敞車車體底漆顏色一致;外表面噴涂厚漿醇酸底、面漆,油漆干膜總厚度不小于120 μm,面漆顏色為黑色。

車輛改造完成后,按照TB/T 1802—2016《鐵道車輛水密性試驗方法》的規定,對車輛頂部、下側門及側開門進行漏雨試驗。

6 結束語

改造后的車輛實現了封閉運輸袋裝化工產品的目標,經過一段時間的運用考驗,用戶反饋車輛運用正常,其功能和結構均能滿足使用要求。同時,該改造方案可為今后類似以敞車為基礎,加裝車頂蓋后成為封閉車廂的車輛改造提供一種設計思路和結構借鑒。