伊永峰，付 勇，楊 富，白 雪

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 技術(shù)中心，黑龍江 齊齊哈爾 161002)

出口澳大利亞400 m長鋼軌車是中車齊齊哈爾車輛有限公司根據(jù)澳大利亞力拓公司的技術(shù)要求研制的，該車于2020年2月完成試制與試驗，2020年6月交付用戶使用。

1 車輛用途

出口澳大利亞400 m長鋼軌車由23輛車(共包括9種車型)及1臺起吊車組成，起吊車為車上走行設(shè)備，其編組情況如圖1所示。該車主要功能是運(yùn)軌、卸軌和收軌，可同時運(yùn)輸40根400 m長、68 kg/m的鋼軌[1]。

圖1 出口澳大利亞400 m長鋼軌車編組

2 主要特點及主要技術(shù)參數(shù)

(1) 采用起吊車與滑槽車聯(lián)合作業(yè)的收卸鋼軌方式，3人即可正常完成收卸鋼軌工作，工作效率高。

(2) 起吊車是收卸鋼軌的主要設(shè)備，可同時收卸2根鋼軌，最大收卸軌速度為14 km/h。

(3) 滑槽車以太陽能供電系統(tǒng)為電源，以機(jī)車風(fēng)源為源動力，以液壓缸作為執(zhí)行元件，通過風(fēng)動液壓系統(tǒng)完成收卸鋼軌作業(yè)，與采用柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的既有長鋼軌車相比，環(huán)保、節(jié)能、方便、高效。該車采用遙控器控制收卸軌導(dǎo)向臂動作。

(4) 23輛車的起吊車走行軌道通過相鄰車輛之間的橋軌連在一起，起吊車可沿該軌道及橋軌在車組上往復(fù)運(yùn)動。橋軌的兩端通過滑槽和銷軸連接到相鄰兩側(cè)車輛上，可通過滑槽沿車輛縱向方向伸縮，也可通過銷軸進(jìn)行上下、左右旋轉(zhuǎn)，因此，長鋼軌車可適應(yīng)車輛在拉伸、壓縮及過曲線時兩車之間縱向距離和鉤高差的變化。

表1為出口澳大利亞400 m長鋼軌車主要技術(shù)參數(shù)，表2為出口澳大利亞400 m長鋼軌車各車型數(shù)量及其主要技術(shù)參數(shù)。

表1 出口澳大利亞400 m長鋼軌車主要技術(shù)參數(shù)

3 各車型功能及主要車載設(shè)備

出口澳大利亞400 m長鋼軌車各車型見圖2。

表2 出口澳大利亞400 m長鋼軌車各車型數(shù)量及其主要技術(shù)參數(shù)

圖2 出口澳大利亞400 m長鋼軌車各車型

(1) 端部緩沖車(一)。車上設(shè)有1個安全墻和1組滾輪門，安全墻用于防止鋼軌在運(yùn)輸過程中縱向竄出車組端部，滾輪門用于承載鋼軌。滾輪門由3層可旋轉(zhuǎn)式滾道梁和1層固定式滾道梁組成，每層滾道梁上裝有10個滾輪，滾輪采用雙輪緣結(jié)構(gòu)，其硬度大于鋼軌硬度，滾輪內(nèi)裝有滾子軸承?？尚D(zhuǎn)式滾道梁通過軸承安裝在樞軸柱上，可向一側(cè)旋轉(zhuǎn) 90°打開。

(2) 運(yùn)軌車。每輛運(yùn)軌車上設(shè)有2組滾輪門。

(3) 鎖定車。每列400 m長鋼軌車有4輛鎖定車，分別為鎖定車(一)、鎖定車(二)、鎖定車(三)和鎖定車(四)。每輛鎖定車上分別設(shè)有2組滾輪門和1組鎖定梁，鎖定梁防止鋼軌在運(yùn)輸過程中縱向竄動。每輛鎖定車的鎖定梁高度不同，分別用于鎖定第1～4層鋼軌，鎖定車(一)的鎖定梁僅鎖定第1層鋼軌，鎖定車(二)的鎖定梁僅鎖定第2層鋼軌，鎖定車(三)的鎖定梁僅鎖定第3層鋼軌，鎖定車(四)的鎖定梁僅鎖定第4層鋼軌。同時，鎖定梁可向一側(cè)旋轉(zhuǎn) 90°打開。

(4) 端部緩沖車(二)。車上設(shè)有1個安全門和1組滾輪門。在運(yùn)輸鋼軌過程中安全門處于關(guān)閉狀態(tài)，防止鋼軌縱向串出車組端部；在收卸鋼軌過程中安全門處于打開狀態(tài)，鋼軌可從安全門中穿過。

(5) 過渡車。車上設(shè)有固定調(diào)高裝置及防翻裝置，用于在收卸鋼軌作業(yè)時支撐鋼軌和防止鋼軌側(cè)翻。

(6) 滑槽車。用于配合起吊車收卸鋼軌。車上設(shè)有固定調(diào)高裝置和收卸軌導(dǎo)向臂，在收卸鋼軌時，收卸軌導(dǎo)向臂可上下、左右擺動以調(diào)整鋼軌橫向和縱向的落地位置。

4 車輛結(jié)構(gòu)組成

出口澳大利亞400 m長鋼軌車中各車型的車載設(shè)備不同，但車輛的主要結(jié)構(gòu)基本相似，均由底架、制動系統(tǒng)、車鉤緩沖裝置、轉(zhuǎn)向架、軌道、護(hù)欄、渡板等組成。圖3為出口澳大利亞400 m長鋼軌車鎖定車(四)結(jié)構(gòu)。

圖3 出口澳大利亞400 m長鋼軌車鎖定車(四)結(jié)構(gòu)

4.1 底架

底架采用中梁、側(cè)梁承載結(jié)構(gòu)，中梁、側(cè)梁之間設(shè)有端梁、枕梁。各車型根據(jù)需要分別設(shè)置鎖定橫梁、滾輪門立柱橫梁、滾輪門斜撐橫梁、卸軌橫梁等各種橫梁，其中滾輪門橫梁等主要橫梁均由上下蓋板和雙腹板構(gòu)成，同時底架上鋪設(shè)鐵地板。

中梁為鋼板組焊而成的變截面魚腹箱形結(jié)構(gòu)，采用一體式?jīng)_擊座、組焊式心盤座、φ401 mm的上心盤，沖擊座和上心盤均采用滿足AAR M 201：2018《鑄鋼件》要求的C級鋼，上心盤與中梁之間采用鉚釘連接；滑槽車側(cè)梁由箱形結(jié)構(gòu)和工形結(jié)構(gòu)2部分構(gòu)成，箱形結(jié)構(gòu)采用Q450NQR1高強(qiáng)度耐候鋼，工形結(jié)構(gòu)采用H200 mm×200 mm×8 mm×12 mm的Q420NRQ1熱軋型鋼，其余車型的側(cè)梁均采用H200 mm×200 mm×8 mm×12 mm的Q420NRQ1熱軋型鋼。

4.2 制動系統(tǒng)

采用符合AAR標(biāo)準(zhǔn)要求的制動主管壓力滿足620 kPa的制動系統(tǒng)。選用了WABTEC公司的疊加式電空制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由ABDX型控制閥、組合式集塵器、雙室風(fēng)缸、大風(fēng)缸、均衡風(fēng)缸、空重比為60%的ELX-B型空重閥、制動軟管、接線盒、電纜及連接器、自排風(fēng)直通塞門等組成。制動管系采用焊接法蘭連接；采用4493C-Ⅱ型可雙側(cè)操作的手制動機(jī)和直徑為560 mm的ROSS非金屬手輪；基礎(chǔ)制動裝置采用TMX單元制動裝置；端部緩沖車(一)、端部緩沖車(二)和滑槽車增設(shè)了降壓風(fēng)缸。

4.3 車鉤緩沖裝置

各車型的車鉤緩沖裝置相同，主要由加強(qiáng)型F鉤(鑄造鉤舌)、SL-76型緩沖器、QF-1型鍛造鉤尾框、E級鋼Y46AE從板、P2型鉤尾銷組成。鉤體、鉤舌采用符合AAR M 201：2018要求的E級鋼。

4.4 轉(zhuǎn)向架

各車型均采用24.5 t軸重控制型鑄鋼三大件式轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架采用常摩擦減振裝置，車軸材質(zhì)達(dá)到符合AAR M-101：2020《經(jīng)熱處理后碳素鋼車軸規(guī)范》規(guī)定的F級；采用φ970 mm整體輾鋼車輪；采用符合AAR M-934：2007《貨車車軸滾子軸承》要求的縮短型G型雙列圓錐滾子軸承；搖枕彈簧采用60Si2CrVAT彈簧鋼；斜楔采用貝氏體球墨鑄鐵；側(cè)架采用符合AAR M 201：2018要求的 C級鋼，其滑槽內(nèi)安裝高分子材料卡入式磨耗板；搖枕材質(zhì)符合AAR M-201：2018要求的C級鋼，心盤與搖枕鑄成一體，采用內(nèi)徑為406 mm不銹鋼磨耗環(huán)和高分子材料心盤磨耗墊；采用厚50 mm的RB202-184型高摩合成閘瓦、Stucki公司的ISB-10型彈性滾子旁承、Stucki公司的08129型液壓減振器。

鎖定車、運(yùn)軌車、過渡車采用制動倍率為4.589、9.25 in制動缸和17 in手制動杠桿的TMX集成制動；端部緩沖車(一)、端部緩沖車(二)、滑槽車采用制動倍率為4.589、8 in制動缸和14 in手制動杠桿的TMX集成制動。

5 仿真與試驗

5.1 動力學(xué)仿真

2019年10月，委托同濟(jì)大學(xué)對出口澳大利亞400 m長鋼軌車的各車型進(jìn)行了動力學(xué)仿真計算。將整列車組與鋼軌一起進(jìn)行剛?cè)狁詈辖?，在滿載工況下進(jìn)行動力學(xué)仿真計算。計算結(jié)果表明：各車型車輛動力學(xué)性能指標(biāo)符合AS 7509：2017《機(jī)車車輛 動態(tài)特性》要求，整列車組滿載工況滿足《力拓400 m長鋼軌車技術(shù)規(guī)范》要求[2]。

5.2 車體靜強(qiáng)度試驗

車體靜強(qiáng)度試驗按AS 7520.2:2012《澳大利亞鐵路機(jī)車車輛 車體結(jié)構(gòu)要求 第2部分：貨運(yùn)機(jī)車車輛》和《力拓400 m長鋼軌車技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行，試驗工況有縱向載荷、垂向載荷、鎖定梁載荷、滾輪門載荷、起吊車載荷、四點抬車、車鉤抬車及其組合工況。

選取鎖定車(四)、端部緩沖車(二)和滑槽車3種代表車型進(jìn)行了車體靜強(qiáng)度試驗。試驗結(jié)果顯示，3種車型車輛的底架最大合成應(yīng)力發(fā)生在鎖定車(四)后從板座后部附近的中梁腹板上，為-435.6 MPa，小于所用高強(qiáng)度耐候鋼材料Q450NQR1的許用應(yīng)力(440 MPa)；試驗車車體結(jié)構(gòu)對試驗載荷的響應(yīng)呈線性，各測試斷面的應(yīng)力值均不超過材料的許用應(yīng)力，滿足AS 7520.2:2012和《力拓400 m長鋼軌車技術(shù)規(guī)范》的要求[3-8]。

6 結(jié)束語

出口澳大利亞400 m長鋼軌車交付用戶后，立即在澳大利亞皮爾巴拉地區(qū)力拓公司Koodaideri鐵礦石開發(fā)項目中投入使用，經(jīng)過2年的持續(xù)運(yùn)用，情況良好，得到用戶認(rèn)可。