王相悅

【摘 要】隨著鐵路科技的發(fā)展，為確保列車(chē)運(yùn)行安全，濟(jì)南鐵路局安裝了列車(chē)偏載儀器，通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)T11系列長(zhǎng)鋼軌車(chē)組普遍存在安全車(chē)滿載荷情況下偏載超過(guò)10噸，不符合鐵路技規(guī)的要求。為解決T11系列長(zhǎng)鋼軌車(chē)組安全車(chē)偏載問(wèn)題，我們經(jīng)過(guò)認(rèn)真仔細(xì)地調(diào)研及大量的力學(xué)與強(qiáng)度計(jì)算分析，通過(guò)設(shè)置4t固定配重塊和4t移動(dòng)配重塊來(lái)解決縱向偏載問(wèn)題，設(shè)計(jì)了配重塊安裝方案，并對(duì)車(chē)體進(jìn)行了改造的方法，解決滿載及空載情況下的偏載問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】偏載；力學(xué)；配重；安全車(chē)

0 引言

濟(jì)南工務(wù)機(jī)械段擔(dān)負(fù)著濟(jì)南鐵路局全局的長(zhǎng)軌運(yùn)輸任務(wù)，隨著鐵道部對(duì)安全運(yùn)輸?shù)墓芾砹Χ鹊募哟?，全?T安全測(cè)試儀器的廣泛應(yīng)用，長(zhǎng)軌車(chē)安全車(chē)偏重問(wèn)題反映的日益突出，雖然我們?cè)?009年，按照鐵道部推出了安全車(chē)防偏載的配重方案加裝了固定式配重塊，但是經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的運(yùn)行檢驗(yàn)，加裝配重后的長(zhǎng)軌車(chē)時(shí)常會(huì)發(fā)生偏重的現(xiàn)象，按鐵路車(chē)輛裝載加固要求，車(chē)輛縱向偏載小于10噸，超過(guò)此要求則會(huì)危及行車(chē)安全，鐵路安監(jiān)部門(mén)一律扣車(chē)，待整改合格后放行，鑒于此種現(xiàn)象已嚴(yán)重的影響行車(chē)安全和制約長(zhǎng)軌車(chē)的正常運(yùn)輸，長(zhǎng)軌車(chē)配重問(wèn)題已濟(jì)南工務(wù)機(jī)械重點(diǎn)安全問(wèn)題，雖然長(zhǎng)軌車(chē)偏載是偶發(fā)現(xiàn)象，并不是每次運(yùn)行都會(huì)發(fā)生，但我們與生產(chǎn)廠家?guī)е@一課題，先后幾次去現(xiàn)場(chǎng)跟蹤裝軌及運(yùn)軌的全過(guò)程，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的觀察，我們找到了問(wèn)題的關(guān)鍵所在，下面我去就如何解決T11系列長(zhǎng)鋼軌列車(chē)組安全車(chē)縱向偏載問(wèn)題的做一下研討。

1 現(xiàn)在存在的問(wèn)題及原因

T11系列長(zhǎng)鋼軌列車(chē)組中安全車(chē)均有縱向偏載情況，且縱向偏載重量超過(guò)10噸（按鐵路車(chē)輛裝載加固要求，車(chē)輛縱向偏載小于10噸），為此，鐵道部在2008年下發(fā)了以下方案：

1.1 安全車(chē)（一）

在安全棚內(nèi)2位端梁兩側(cè)，各增加400*500*40mm鋼塊50塊。每個(gè)鋼塊重62.4公斤，總重6240公斤。

1.2 安全車(chē)（二）

（1）在安全門(mén)上增加40*2900*1480mm鋼板塊1塊，重量為1400公斤。（2）在安全門(mén)處地板上增加40*2500*4750mm鋼板一塊。重量為3705公斤。合計(jì)安全二車(chē)配重6.3噸。

配載后情況不是非常理想，自2009年起，仍然每年有許多輛次被測(cè)出縱向偏載情況，且縱向偏載重量超過(guò)10噸。

2 原因分析計(jì)算和解決方案

2.1 安全（一）車(chē)

2.1.1 2009年安全（一）車(chē)配重后重車(chē)計(jì)算（圖1）

各部位已知條件：

（1）安全車(chē)（一）車(chē)體上可裝鋼軌4550mm。

（2）安全車(chē)（一）車(chē)上鋼軌重量為15.28噸。

（3）4組滾道梁與2組側(cè)柱重量為1.8t，位置在1位枕梁外1070mm處。

（4）安全棚與附件重量為1.9t，位置在2位枕梁處。

（5）卷?yè)P(yáng)機(jī)重量為1.5t，位置在2位枕梁外500mm處。

（6）安全門(mén)量為1.1t，位置在2位枕梁內(nèi)2685mm處。

（7）增加配重重量為7t，位置在安全棚內(nèi)距2位枕梁1500mm處。

2.1.2 簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程如下

（1）車(chē)上各部件總重（車(chē)體除外）

15.28+1.8+1.894+1.5+1.1=21.62噸

（2）2位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N2

N2×9=1.894×9+1.5×10.5+1.1×6.315-（15.28+1.8）×1.07

=17.046+15.75+6.9465-18.2756=21.4669

N2=2.39噸

（3）1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N1

N1=21.62-2.39噸

N1=19.23噸

N1-N2=16.84噸

2.1.3 計(jì)算結(jié)論

2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量之差為16.84噸。

2.1.4 安全車(chē)（一）配重后重車(chē)分析計(jì)算

各部位已知條件：

（1）鋼軌端到承載梁距離為3155mm。

（2）側(cè)柱中心在枕梁中心1070mm處。

（3）安全車(chē)（一）車(chē)體上可裝鋼軌4085mm。

（4）車(chē)鉤到端梁距離為465mm。因此，經(jīng)計(jì)算，安全車(chē)（一）整車(chē)裝軌距離為4550mm。

（5）安全車(chē)（一）車(chē)上鋼軌重量為15.28噸。

（6）4組滾道梁與2組側(cè)柱重量為1.8噸，位置在1位枕梁處。

（7）安全棚與附件重量為1.894噸，位置在2位枕梁處。

（8）卷?yè)P(yáng)機(jī)重量為1.5噸，位置在2位枕梁外500mm處。

（9）安全門(mén)量為1.1噸，位置在2位枕梁內(nèi)2685mm處。

（10）增加配重重量為6.24噸，位置在安全棚內(nèi)距2位枕梁1500mm處。

2.1.5 簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程如下

（1）車(chē)上各部件總重（車(chē)體除外）

15.28+1.8+1.894+1.5+1.1+6.24=27.814噸

（2）2位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N2

N2×9=1.894×9+1.5×10.5+1.1X6.315-（15.28+1.8）×1070+6.24×10.5

=17.046+15.75+6.9465-18.2756+65.52

=86.9869

N2=9.67噸

（3）1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N1

N1=27.814-9.67噸

N1=18.14噸

N1-N2=8.48噸

2.1.6 計(jì)算結(jié)論

安全車(chē)（一）配重后重車(chē)2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量之差為8.48噸。

從以上計(jì)算可以看出，計(jì)算結(jié)果理論上可以滿足極限（按鐵路車(chē)輛裝載加固要求，車(chē)輛縱向偏載小于10t）行車(chē)條件。但是，為什么配載后情況不甚理想，自2010年起，長(zhǎng)軌列車(chē)仍然被測(cè)出多次縱向偏載情況，且縱向偏載重量超過(guò)10t呢？為此，我們?cè)?010年多次隨車(chē)調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋼軌在焊軌廠裝軌時(shí)，雖然我們劃定了裝軌線，但是在吊裝過(guò)程中，仍然20mm左右的誤差（在裝軌允許的范圍內(nèi)），并且鋼軌在車(chē)輛運(yùn)行的過(guò)程中，車(chē)輛在加速和減速的情況通過(guò)5T測(cè)試儀器時(shí)得出的結(jié)論是不一樣的，因?yàn)樵跍p速過(guò)程中，隨著車(chē)鉤的壓縮鋼軌會(huì)向恩安全門(mén)一側(cè)運(yùn)動(dòng)，在加速時(shí)則反之，在運(yùn)軌過(guò)程中我反復(fù)觀察了，在80KM/小時(shí)的時(shí)速下，鋼軌實(shí)際拉伸和壓縮的距離不超過(guò)1.5米，就這一課題我們也請(qǐng)長(zhǎng)軌車(chē)同事仔細(xì)觀察后得出的結(jié)論。雖然生產(chǎn)廠家在出具2008年配重方案時(shí)沒(méi)有把鋼軌裝載時(shí)位置誤差（0.2m）和鋼軌在安全（一）車(chē)上伸縮余量（1500mm）考慮進(jìn)去，實(shí)際安全車(chē)（一）車(chē)上鋼軌重量最大值為20.32噸。在重車(chē)情況下理論2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）之差為13.37噸。如果再多增加配重3.37噸，不難算出空車(chē)情況下2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）之差又大于10噸。

2.1.7 解決方案

（1）在重車(chē)時(shí)加載臨時(shí)配重，在空車(chē)時(shí)取下臨時(shí)配重。結(jié)果表明，該方案能解決長(zhǎng)軌車(chē)縱向偏載問(wèn)題，但耗時(shí)耗力，極為不便。

（2）在安全（一）車(chē)上加載移動(dòng)式配重，加裝的配重可在重車(chē)時(shí)移動(dòng)至1端位，在空車(chē)運(yùn)行的情況下配重移動(dòng)至中位，具體方案如下：

安全（一）車(chē)配重后重車(chē)計(jì)算（假設(shè)移動(dòng)式配重為7噸）。

簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程如下：

（1）車(chē)上各部件總重（車(chē)體除外）

20.32+1.8+1.9+1.5+1.1+6.24+7=39.86噸

（2）1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N1

N1=1.9+1.5+1.1+6.24+7=17.74噸

（3）2位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N2

N2=39.86-17.74=22.12噸

N2-N1=22.12-17.74=4.38噸

（4）2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）之差為4.38噸。

而在空車(chē)運(yùn)行時(shí)把加裝的配重移動(dòng)至中位，2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）之差仍然為8.48噸。同時(shí)，避免空車(chē)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)縱向偏載情況的發(fā)生。

綜上所說(shuō)，我們?cè)俳Y(jié)合長(zhǎng)軌車(chē)具體位置情況、車(chē)輛安全性影響、裝軌、卸軌等因素的影響，完成可把部分配重制作成可移動(dòng)式的配重，從而徹底解決安全（一）車(chē)縱向偏載問(wèn)題。

2.2 安全（二）車(chē)配重后重車(chē)計(jì)算

2.2.1 2009年安全（二）車(chē)配重后重車(chē)計(jì)算（圖2）

各部位已知條件：

（1）鋼軌端到承載梁距離為3000mm。

（2）1個(gè)側(cè)柱2位枕梁外1070mm處，另1個(gè)側(cè)柱在距2位枕梁中心2435mm處。

（3）安全車(chē)（二）車(chē)體上可裝鋼軌7435mm。

（4）車(chē)鉤到端梁距離為465mm。 因此，經(jīng)計(jì)算安全車(chē)（二）整車(chē)裝軌距離為7900mm。

（5）安全車(chē)（二）車(chē)上鋼軌重量為25.3噸。

（6）安全門(mén)組成重量為1.3噸，位置在1位枕梁處。

（7）4組滾道梁與2組側(cè)柱重量為1.8噸，兩組總重3.6噸。

（8）在安全門(mén)上增加配重1.67噸，位置在距1位枕梁1000mm處。

（9）在安全門(mén)地板增加配重4.63噸，位置在距1位枕梁1000mm處。

2.2.2 簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程如下

（1）車(chē)上各部件總重（車(chē)體除外）

25.3+1.3+1.8×2+1.67+4.63=36.5噸

（2）2位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N2

N2×9=（1.8+20.1）×2.435+（1.67+4.63）×10-（1.8+5.2）X1.070+1.3×9

=53.3265+63-7.490+11.7=120.54

N2=13.4噸

（3）1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N1

N1=36.5-13.4噸

N1=23.1噸

N1-N2=9.7噸

2.2.3 計(jì)算結(jié)論

安全車(chē)（二）配重后重車(chē)2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量之差為9.7噸。

2.2.4 安全車(chē)（二）配重后空車(chē)分析計(jì)算

各部位已知條件同上。

簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程如下：

（1）車(chē)上各部件總重（車(chē)體除外）

1.3+1.8×2+1.67+4.63=11.2噸

（2）2位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N2

N2×9=1.8×2.435+（1.67+4.63）×10-1.8×1.070+1.3×9=4.383+63-1.926+11.7=77.157

N2=8.573噸

（3）1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N1

N1=11.2-8.573噸

N1=2.627噸

N2-N1=5.946噸

2.2.5 計(jì)算結(jié)論

安全車(chē)（二）配重后空車(chē)2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量之差為5.946噸。

從以上計(jì)算可以看出，計(jì)算結(jié)果理論上可以滿足極限（按鐵路車(chē)輛裝載加固要求，車(chē)輛縱向偏載小于10噸）行車(chē)條件。但是，為什么配載后情況不是十分理想，2009-2014年，仍然被測(cè)出多次縱向偏載情況，且縱向偏載重量超過(guò)10噸呢？同樣也是沒(méi)有把鋼軌裝載時(shí)位置誤差（200mm）和鋼軌在安全（二）車(chē)上伸縮余量（最大1500mm）考慮進(jìn)去，實(shí)際安全車(chē)（二）車(chē)上鋼軌重量最大值為30.34噸。在重車(chē)情況下理論2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）之差為14.74噸。如果再多增加配重5噸的情況下可以滿足重車(chē)極限（按鐵路車(chē)輛裝載加固要求，車(chē)輛縱向偏載小于10噸）行車(chē)條件。但是空車(chē)運(yùn)行2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量之差為10.99噸則無(wú)法滿足鐵路車(chē)輛裝載加固要求（車(chē)輛縱向偏載小于10噸）。

2.2.6 解決方案

（1）在重車(chē)時(shí)加載臨時(shí)配重，在空車(chē)時(shí)取下臨時(shí)配重.結(jié)果表明，該方案能解決長(zhǎng)軌車(chē)縱向偏載問(wèn)題，但耗時(shí)耗力，極為不便。

（2）在安全（一）車(chē)上加載移動(dòng)式配重，加裝的配重可在重車(chē)時(shí)移動(dòng)至1端位，在空車(chē)運(yùn)行的情況下配重移動(dòng)至中位，具體方案如下：

安全（二）車(chē)配重后重車(chē)計(jì)算（假設(shè)移動(dòng)式配重為5噸）。

2.2.7 簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程如下

（1）車(chē)上各部件總重（車(chē)體除外）

30.34+1.3+1.8×2+1.67+4.63=41.54噸

（2）2位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N2

N2×9=（1.8+20.1）×2.435+（1.67+4.63）×10-（1.8+5.2）X1.070+1.3×9

=53.3265+63-7.490+11.7=120.54

N2=13.4+5=18.4噸

（3）1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）N1

N1=41.54-18.4噸

N1=23.14噸

N1-N2=14.74噸

（4）2位心盤(pán)承載重量與1位心盤(pán)承載重量（車(chē)體除外）之差為5噸。

建議在該車(chē)上裝移動(dòng)式配重，加裝的配重可在重車(chē)時(shí)移動(dòng)至2端位，在空車(chē)運(yùn)行的情況下配重移動(dòng)至中位。從而徹底解決安全（二）車(chē)縱向偏載問(wèn)題。

3 結(jié)論

綜上所述，由上面計(jì)算分析得出在安全一車(chē)上原有配重的基礎(chǔ)上再加裝7噸移動(dòng)配重；在安全二車(chē)上原有配重的基礎(chǔ)上再加裝5噸移動(dòng)配重，即可徹底解決長(zhǎng)軌車(chē)安全車(chē)配重問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]T11BK型長(zhǎng)鋼軌車(chē)列車(chē)組使用說(shuō)明書(shū)（修改合成印刷稿08.06）[Z].

[2]鐵道部安全車(chē)配重方案[Z].

[責(zé)任編輯：王楠]