重載鐵路貨車沖擊試驗及考核方法研究*

田光榮， 丁 勇， 曲金娟

(中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所， 北京 100081)

專題研究

重載鐵路貨車沖擊試驗及考核方法研究*

田光榮， 丁 勇， 曲金娟

(中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所， 北京 100081)

隨著大軸重鐵路貨車的發(fā)展，機(jī)車車輛之間縱向的動力作用更為復(fù)雜，這就對車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考核提出了新的要求。因此對重載鐵路貨車沖擊試驗及考核方法進(jìn)行了深入研究。分析結(jié)論認(rèn)為：在延續(xù)既有強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出兩個方面的更改建議：(1)提高沖擊試驗最高試驗速度至10 km/h；(2)按最高沖擊速度及規(guī)定沖擊載荷分別進(jìn)行沖擊強(qiáng)度校核，許用應(yīng)力分別取第2工況許用應(yīng)力及屈服極限。

重載貨車； 沖擊試驗； 方法； 考核

近年來，大軸重鐵路貨車在我國得到快速發(fā)展(根據(jù)目前的實際情況，本文所謂重載鐵路貨車的軸重范圍被定義為25 t～30 t這個區(qū)間)。與普通貨車相比，由于貨車軸重提高，單車質(zhì)量增加，在相同調(diào)車速度下，車輛連掛時產(chǎn)生的縱向沖擊力和沖擊加速度也更大；一方面，現(xiàn)場若為了提高車輛編組作業(yè)效率，提高調(diào)車速度，同樣也會帶來縱向沖擊載荷的進(jìn)一步增大；另一方面，重載列車一般編組數(shù)量多，目前重載試驗列車的牽引質(zhì)量最大已達(dá)到3萬 t，隨著列車牽引質(zhì)量的增高，在同樣的運行條件下，車輛間所產(chǎn)生的質(zhì)量沖擊力也會相應(yīng)提高。上述幾項因素的作用均使得附加的縱向沖擊載荷對貨車沖擊性能提出了更高的要求，因此，針對目前我國重載鐵路貨車的發(fā)展和運用，認(rèn)為有必要對其沖擊試驗及考核方法等進(jìn)行總結(jié)和研究。

1 現(xiàn)有鐵路貨車沖擊試驗方法及標(biāo)準(zhǔn)的分析

1.1 我國鐵路貨車沖擊試驗方法及標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

TB 1335-1978《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范》的制定結(jié)束了我國沒有貨車沖擊強(qiáng)度評價標(biāo)準(zhǔn)的歷史，并組織進(jìn)行了敞車沖擊試驗以及過駝峰試驗來驗證該規(guī)范，研究了沖擊速度和沖擊力的關(guān)系，為確定當(dāng)時敞車調(diào)車作業(yè)時的允許沖擊速度提供了依據(jù)。20世紀(jì)80年代中期相關(guān)單位建成了沖擊試驗線，進(jìn)行了C61型運煤敞車等鐵路貨車的沖擊試驗。后續(xù)在1993年，起草了TB 2369-1993《鐵道車輛沖擊試驗方法與技術(shù)條件》[1]。1996年對TB 1335-1978修訂為TB/T 1335-1996《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范》[2]，該標(biāo)準(zhǔn)提高了對鐵路貨車及其零部件的強(qiáng)度要求，并對沖擊試驗方法及考核標(biāo)準(zhǔn)作了詳盡的規(guī)定，之后在2010年，我國又組織修訂實施了TB 2369-2010《鐵道車輛沖擊試驗方法》[3]。

1.2 國內(nèi)外鐵路貨車沖擊試驗方法對比

我國目前實施的鐵路貨車沖擊試驗主要依據(jù)是TB/T 1335-1996，并參考TB 2369-1993及后修訂的TB 2369-2010。

國外的相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)主要有：北美鐵路協(xié)會AAR C分冊(Ⅱ)《貨車設(shè)計制造規(guī)范》M-1001、國際鐵路聯(lián)盟規(guī)程UIC577、前蘇聯(lián)(俄羅斯)的《交通部1520mm軌距鐵路(非自行)鐵路貨車計算和設(shè)計規(guī)范》、歐洲EN 12663-2010《鐵路車輛車體結(jié)構(gòu)要求》以及TSI(互操作性技術(shù)規(guī)范)指令2001/16/EC等。由于各國鐵路貨車運用情況不同，鐵路貨車連掛速度要求各異，對于沖擊載荷的要求也有較大差異。

將國內(nèi)外鐵路車輛沖擊方法對比，總結(jié)如下[4]：

(1) 我國標(biāo)準(zhǔn)中制定的最大沖擊速度比北美及歐洲都?。?/p>

(2) 除北美標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定被試車為沖擊車外，我國與歐洲標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定被試車為被沖擊車；

(3) 我國沖擊試驗方法中規(guī)定了正式試驗前的預(yù)備試驗，一般以低速度沖擊2～3次，目的是檢查設(shè)備，起到調(diào)試作用，而歐洲標(biāo)準(zhǔn)中的沖擊預(yù)備試驗，目的是為確定正式試驗最高沖擊速度，一般進(jìn)行多次；

(4) 在結(jié)果評定上，都規(guī)定了車體不能產(chǎn)生永久變形，但北美規(guī)定以強(qiáng)度極限為許用應(yīng)力考核，歐洲規(guī)定以累計殘余應(yīng)變不超過2‰，而我國則以第2工況許用應(yīng)力進(jìn)行考核；

(5)歐洲標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了對空車的沖擊，目的是重點考驗車體與轉(zhuǎn)向架的連接及上部結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，我國在這方面沒有規(guī)定。

① TB/T 1335-1996標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

被試車為被沖擊車，阻擋車與被試車各約1 m；沖擊速度由3 km/h開始，每次遞增1 km/h～2 km/h，直至車鉤力達(dá)到第2工況壓縮力載荷或沖擊速度達(dá)到8 km/h。測試沖擊應(yīng)力與垂向靜載荷的應(yīng)力合成應(yīng)力：σ≤[σ]=0.85σs，車體不得產(chǎn)生永久變形，不得有任何零部件損傷。適用軸重：不大于25 t。

② AAR M-1001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

被試車為沖擊車，向停留3輛重車沖擊；沖擊速度從9.66 km/h或更低速度開始，速度增量為3.22 km/h，直至車輛的車鉤力達(dá)到5 562 kN或沖擊速度達(dá)到22.52 km/h，以先達(dá)到者為準(zhǔn)。測試沖擊應(yīng)力與車體的靜應(yīng)力合成應(yīng)不大于材料的強(qiáng)度極限，不允許出現(xiàn)永久損壞。當(dāng)速度為9.66 km/h或以下時，任何一次的沖擊，車鉤力均不應(yīng)超過5 562 kN。對于兩車節(jié)或更多車節(jié)的車組，試驗車組的前方車節(jié)，對于兩車節(jié)車組應(yīng)是空車，對于三車節(jié)或以上的車組前方兩車節(jié)應(yīng)都是空車。多輛對多輛的動擠壓試驗為非強(qiáng)制試驗。適用軸重：不大于32.5 t。

③ UIC 577標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

被試車為被沖擊車?？哲嚭椭剀嚩歼M(jìn)行沖擊試驗。預(yù)備試驗：速度逐漸增加至15 km/h的10次沖擊，但單個緩沖器壓力增至1 500 kN時，速度不再增加，最終確定正式試驗的最大沖擊速度；正式試驗：預(yù)備試驗所確定的速度極限下進(jìn)行40次沖擊，測試危險部位的應(yīng)力，由預(yù)測試引起的累積殘余變形以及40次沖擊測試永久變形量必須保持在低于2‰，任何結(jié)構(gòu)不得產(chǎn)生永久變形，不得有結(jié)構(gòu)損壞。適用軸重：不大于22.5 t。

④ EN 12663標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

被試車為被沖擊車?？哲嚭椭剀嚩歼M(jìn)行沖擊試驗。預(yù)備試驗：沖擊速度從低速逐漸增加(其中9 km/h速度進(jìn)行3次預(yù)沖擊試驗)，直至最大沖擊力達(dá)到1 500 kN或沖擊速度達(dá)到12 km/h為止，以先達(dá)到者為準(zhǔn)正式試驗：根據(jù)預(yù)試驗確定的沖擊速度(12 km/h或沖擊力達(dá)到1 500 kN時對應(yīng)的速度)，進(jìn)行40次沖擊試驗。測試關(guān)鍵點應(yīng)力，累計殘余應(yīng)變最大不超過2‰(εmax≤2 000με)，并保持前30次穩(wěn)定，不應(yīng)該產(chǎn)生永久明顯變形。適用軸重：不大于22.5 t。

⑤ TSI指令標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

被試車為被沖擊車。空車：沖擊速度為12 km/h，不得產(chǎn)生任何塑性變形。重車：沖擊速度最大為12 km/h，從2 km/h開始，每速度級至少沖擊5次，在沖擊壓縮載荷達(dá)3 000 kN時進(jìn)行另外3次沖擊試驗，試驗中，允許沖擊壓縮載荷超過限值10%，如果達(dá)到3 000(1+10%) kN，沖擊速度應(yīng)小于12 km/h；為了模擬長期性能，應(yīng)在沖擊速度12 km/h或沖擊載荷3 000 kN情況下，試驗40次，不得產(chǎn)生任何塑性變形。適用軸重：不大于22.5 t。

2 重載鐵路貨車現(xiàn)有沖擊試驗數(shù)據(jù)分析

對重載鐵路貨車的沖擊試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，是確定沖擊試驗及考核方法的基礎(chǔ)。鑒于此，下述將側(cè)重分析沖擊速度、軸重、緩沖器對貨車沖擊性能的影響，對23，25，27 t及30 t軸重鐵路貨車的沖擊試驗數(shù)據(jù)展開分析研究[5-6][13]。

2.1 沖擊速度對貨車沖擊性能的影響

對不同軸重鐵路貨車沖擊試驗結(jié)果進(jìn)行比較，分別給出不同沖擊速度下沖擊力、車體縱向加速度和緩沖器縱向位移的對比結(jié)果，如圖1～圖3所示。

圖1 不同沖擊速度下縱向沖擊力散點圖

圖2 不同沖擊速度下車體縱向加速度散點圖

圖3 不同沖擊速度下緩沖器縱向位移散點圖

對于均安裝HM-1緩沖器的27 t軸重車輛而言，從緩沖器位移及沖擊時車體加速度分析，兩輛車所產(chǎn)生的不同縱向沖擊力可能與緩沖器的性能差異有關(guān)，第1輛車沖擊力較大與其裝用緩沖器的剛度較大可能有關(guān)。對于裝用不同緩沖器的兩輛30 t軸重被試車，其結(jié)構(gòu)形式基本相同，沖擊速度低于9 km/h時，裝用HM-1緩沖器的車輛縱向沖擊力大，當(dāng)沖擊速度達(dá)到10 km/h時，裝用MT-2緩沖器的車輛縱向沖擊力要大些。

表2給出了不同軸重車型裝載到相同總質(zhì)最大沖擊力對比。3輛不同類型的敞車均裝載至25 t軸重，在沖擊速度達(dá)到8 km/h，裝用HM-1緩沖器的C96車車鉤力最大，達(dá)到2 101 kN。根據(jù)試驗結(jié)果和擬合關(guān)系式，沖擊速度達(dá)到10 km/h時，3輛車最大車鉤力可能會達(dá)到2 725 kN左右。沖擊速度8 km/h時，車體縱向加速度分別為2.35g、2.96g、2.60g；緩沖器位移分別為59.8,68.9,38.1 mm。第1車和第3車在沖擊速度達(dá)到10 km/h時車體縱向加速度分別為5.27g和2.90g，緩沖器位移分別為76.2 mm和75.5 mm。

表2 不同軸重車型裝載到相同總重最大沖擊力對比及推斷(粗斜體為推斷值)

*為推斷值

2.2 裝載質(zhì)量對貨車沖擊性能的影響

對同樣30 t軸重、裝用HM-1緩沖器的重載貨車，裝載至25 t軸重、30 t軸重時的沖擊試驗情況進(jìn)行對比分析。可知，在沖擊速度達(dá)到10 km/h時，裝載至30t軸重車輛的沖擊力為裝載至25 t軸重車輛的沖擊力的1.35倍左右，已超出該車所裝緩沖器HM-1最大阻抗力2 450 kN，緩沖器處于壓死狀態(tài)[12-13]。

圖4為沖擊試驗時，30 t軸重的車裝載到不同軸重條件下車體縱向加速度隨沖擊速度的對應(yīng)變化關(guān)系。當(dāng)沖擊速度低于9 km/h時，裝載到30 t軸重車輛的車體縱向加速度小于裝載到25 t軸重車輛的車體縱向加速度，但是在沖擊速度為10 km/h時，裝載到30t軸重的車縱向加速度(4.35g)要大于裝載到25 t軸重的車(2.90g)，也即這時車輛總重才對沖擊加速度產(chǎn)生較大影響。這個結(jié)果也正好對應(yīng)了前述同樣情況下沖擊力的試驗結(jié)果，即裝載30t時如果速度達(dá)到10 km/h，則緩沖器壓死狀態(tài)，此時車體在縱向近似于剛性的沖擊，導(dǎo)致縱向加速度變大。

圖5為沖擊試驗時，30 t軸重車裝載到不同軸重下緩沖器位移對應(yīng)沖擊速度對比圖。在各沖擊速度下，裝載到30 t軸重車輛的緩沖器位移均大于裝載到25 t軸重車輛的緩沖器位移，表明車輛軸重的增加，要求在同樣的速度沖擊下，緩沖器增大位移量吸收更大的沖擊能量。

圖4 30 t軸重車裝載到不同軸重下車體縱向加速度對比圖

圖5 30 t軸重車裝載到不同軸重下緩沖器位移對比圖

2.3 緩沖器類型及參數(shù)對貨車沖擊性能的影響

隨著列車運行速度的提高，軸重和列車總重的增加，車輛間縱向沖動必然呈非線性增長，對緩沖器的性能及技術(shù)儲備也提出了更高要求。緩沖器的基本參數(shù)主要有額定沖擊速度、阻抗力、額定行程、容量和吸收率等，目前我國重載貨車主要使用的是MT-2及HM-1型這兩類緩沖器，主要性能參數(shù)如表3所示[14]。

表3 我國重載鐵路貨車緩沖器性能參數(shù)對比

相關(guān)研究認(rèn)為[15]，車輛運行中因車輛速度差引起的縱向沖動能量小于沖擊速度10 km/h時緩沖器的容量，因此用調(diào)車工況確定緩沖器容量即可滿足列車運行工況要求。根據(jù)國內(nèi)外計算經(jīng)驗[15]，考慮車體、軌道、貨物等吸收能量后的經(jīng)驗系數(shù)δ修正后，緩沖器吸收能量的經(jīng)驗公式為：

(1)

式中M1、M2為相鄰車輛的質(zhì)量，t；v為車輛的調(diào)車速度，m/s；δ為修正系數(shù)，散裝貨物車輛一般取0.68；E為緩沖器吸收的能量，kJ。

以式(1)計算10 km/h沖擊速度下25，27，30 t軸重貨車所需緩沖器容量。

表4 10 km/h沖擊速度下需要的緩沖器容量

以上計算表明，設(shè)計容量為80 kJ的HM-1緩沖器可以適用于30 t及以下軸重敞車，對于25 t和27 t軸重貨車，在10 km/h沖擊速度條件下緩沖器容量介于50～80 kJ，已超出MT-2的容量，也即是如裝用MT-2緩沖器，其沖擊速度勢必將低于10 km/h。但對于裝運液體的車輛，研究認(rèn)為δ宜取值0.8，即需更大容量的緩沖器。

下面我們對30 t軸重C96型運煤專用敞車分別裝用MT-2和HM-1型緩沖器的沖擊試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以沖擊試驗時沖擊力、緩沖器位移、車體縱向加速度的對比關(guān)系圖進(jìn)行分析。

由圖6可見，在3～8 km/h沖擊速度范圍內(nèi)，裝配HM-1型緩沖器貨車的車鉤力(及沖擊力)均大于裝配MT-2型緩沖器貨車的車鉤力。

由圖7可見，在3～8 km/h沖擊速度范圍內(nèi)，裝配MT-2型緩沖器貨車的緩沖器縱向位移均大于裝配HM-1型貨車的緩沖器縱向位移，而且在3～6 km/h沖擊速度范圍內(nèi)，二者之間的差值近似于線性增大。

由圖8可見，除沖擊速度8 km/h外，在3 km/h至7 km/h沖擊速度范圍內(nèi)，車輛裝配HM-1型緩沖器的車體縱向加速度均大于裝配MT-2型緩沖器的車體縱向加速度。

圖6 30 t軸重車裝用不同緩沖器沖擊力對比圖

圖7 30 t軸重車裝用不同緩沖器位移對比圖

圖8 30 t軸重車裝用不同緩沖器車體加速度對比圖

2.4 小 結(jié)

對于部分重載鐵路貨車沖擊試驗數(shù)據(jù)的分析研究，可總結(jié)出以下幾點：

(1) 27 t軸重通用貨車，沖擊速度達(dá)到8 km/h時的最大車鉤力為2 079 kN；沖擊速度達(dá)到10 km/h時，最大車鉤力可能會達(dá)到3 100 kN左右；30 t軸重專用貨車，在沖擊速度達(dá)到8 km/h時的最大車鉤力為2 479 kN；沖擊速度達(dá)到10 km/h的最大車鉤力為3 286 kN。

(2) 軸重的增加對車輛調(diào)車沖擊力產(chǎn)生影響，沖擊速度在9 km/h以下時，車輛質(zhì)量對沖擊力的影響不明顯，在沖擊速度9 km/h及以上時，車輛質(zhì)量對沖擊力的影響產(chǎn)生突躍性變化，在沖擊速度達(dá)到10 km/h時，30 t軸重車輛的沖擊力可能達(dá)到3 200 kN以上，此時緩沖器處于壓死狀態(tài)，同樣會導(dǎo)致車體縱向加速度的變大。

(3) 在8 km/h沖擊速度范圍內(nèi)，30 t軸重專用車裝用HM-1型緩沖器的車鉤力及車體沖擊加速度大于裝用MT-2型緩沖器的車鉤力，緩沖器位移則相反，體現(xiàn)兩種不同緩沖器的不同特性。

3 重載鐵路貨車沖擊試驗方法及評定

針對重載鐵路貨車這個研究主體，以我國既有強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為主線，借鑒國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗，并結(jié)合前述既有車輛沖擊試驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提出針對重載鐵路貨車較為合理的沖擊試驗及考核方法。

3.1 沖擊速度

我國《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中規(guī)定[17]，調(diào)車作業(yè)車輛連掛速度不準(zhǔn)超過5 km/h，因此，目前我國沖擊試驗的最高沖擊速度定為8 km/h。為了提高調(diào)車場的作業(yè)效率，將來有必要將貨車允許的安全連掛速度提高到7 km/h，甚至提高到10 km/h。我國鐵路貨車在編組時主要是通過機(jī)械化駝峰溜放作業(yè)完成，通過對昆明東和豐臺西駝峰調(diào)車場進(jìn)行了實地調(diào)研，結(jié)果如下：車輛溜放編組時，連掛速度>5 km/h的占40%，最高實測連掛速度8.1 km/h，多車一組溜放的情況較單車溜放的情況更為普遍。北美和俄羅斯的調(diào)車連掛速度為8～9 km/h，沖擊試驗速度為22.52 km/h、12 km/h。而且通過對車輛沖擊試驗的數(shù)據(jù)分析中可以看到，沖擊速度在9 km/h時，車鉤力可能會產(chǎn)生突躍性變化，到10 km/h時車鉤力可能會被壓死。

因此，我們建議提高重載貨車沖擊試驗考核最大沖擊速度至10 km/h。

3.2 沖擊載荷

貨車在調(diào)車作業(yè)及列車中的非穩(wěn)態(tài)運行，都有可能受到很大的沖擊力，此沖擊力下的強(qiáng)度考核，需要在沖擊試驗中進(jìn)行，沖擊載荷應(yīng)以車輛可能受到的最大沖擊力進(jìn)行考核，以車輛不發(fā)生損壞作為評判，因此對于重載鐵路貨車沖擊載荷以縱向壓縮力3 100 kN進(jìn)行考慮。

3.3 單車沖擊和成組沖擊

貨車進(jìn)行編組作業(yè)時，車輛間的相互沖擊可以概括為四種情況：即一輛沖一輛，一輛沖一組，一組沖一輛，一組沖一組。在裝設(shè)同樣緩沖器的情況下，成組車沖擊時，由于一組車中車輛之間并非剛性連接，是通過緩沖器彼此彈性連接，各車鉤間還具有間隙，所以車組沖擊時的車鉤力比一輛沖擊一輛的車鉤力略有增加，試驗表明一般增加10%～15%。1985年曾在中國鐵道科學(xué)研究院環(huán)行試驗基地新建成的沖擊試驗線上進(jìn)行了C61敞車的一系列沖擊試驗，由試驗報告[5-13]可知，當(dāng)時除了進(jìn)行了1對1的車輛沖擊試驗以外，還進(jìn)行了1對3、1對5、2對1、2對3、3對1和3對3共7個方案的沖擊試驗，試驗結(jié)論表明，當(dāng)多輛車沖擊一輛車及一輛車或多輛車對多輛車沖擊時，被沖擊車的車鉤力與單輛車沖擊差不多。

因此在對重載鐵路貨車的沖擊試驗中，我們?nèi)匀谎永m(xù)原有的單輛車沖擊方法。

3.4 沖擊強(qiáng)度評價方法

在早期的TB/7 1335-1978中，沖擊強(qiáng)度的評價規(guī)定是以沖擊速度逐漸提高直至車鉤力達(dá)到第2工況200 t力，以200 t力下的沖擊試驗應(yīng)力與垂向靜載荷下的應(yīng)力合成不大于第2工況許用應(yīng)力進(jìn)行考核。在TB/T 1335-1996中，沖擊強(qiáng)度的評價方法修訂為：沖擊速度逐漸提高直至車鉤力達(dá)到第2工況力值或沖擊速度達(dá)到8 km/h為止，以先到者為準(zhǔn)，若先達(dá)到規(guī)定沖擊速度值時，按相應(yīng)速度下的車鉤力評價車輛的沖擊強(qiáng)度。在新修訂的TB/T 2369-2010《鐵道車輛沖擊試驗方法》中，規(guī)定沖擊速度逐漸提高直至車鉤力接近或超過規(guī)定的沖擊載荷值時或沖擊速度達(dá)到12 km/h時為止，以先到者為準(zhǔn)。如果沖擊載荷達(dá)到規(guī)定值，則直接按照此時的動應(yīng)力值合成；如果速度達(dá)到規(guī)定值而沖擊載荷未達(dá)到，則合成應(yīng)力是先將最后一個速度級的車體各主要部件的動應(yīng)力按該級車鉤力與動應(yīng)力的比例換算為車鉤力等于規(guī)定的沖擊載荷值時的相應(yīng)動應(yīng)力值，然后與垂向靜載重下的靜應(yīng)力合成，考核目標(biāo)是合成應(yīng)力不大于第2工況許用應(yīng)力。在目前貨車緩沖器容量增大以后，按TB/T 1335-1996的沖擊試驗方法，當(dāng)沖擊速度達(dá)到8 km/h時，如果緩沖器處于正常狀態(tài)，車鉤力往往不會達(dá)到規(guī)定的第2工況載荷值，但通過相關(guān)研究我們發(fā)現(xiàn)，雖然概率很低，車輛在調(diào)車沖擊及運用中也會存在緩沖器被壓死的情況，此時車鉤力接近或達(dá)到第二工況載荷值。因此我們認(rèn)為，僅以沖擊速度達(dá)到8 km/h對車輛進(jìn)行沖擊強(qiáng)度考核，不足以涵蓋車輛可能的惡劣沖擊狀況。車輛在受惡劣沖擊載荷作用下，應(yīng)以不破壞作為評價準(zhǔn)則，例如北美AAR以強(qiáng)度極限進(jìn)行考核。

綜合以上分析，我們提出以下沖擊試驗及考核方法：即規(guī)定沖擊速度逐漸提高直至車鉤力接近或超過規(guī)定的沖擊載荷值時或沖擊速度達(dá)到10 km/h時為止，以先到者為準(zhǔn)。以該沖擊試驗時動應(yīng)力與垂向靜載荷下的合成應(yīng)力不大于第2工況許用應(yīng)力，或者以最后一速度級的車體各主要部件的動應(yīng)力按該級車鉤力與動應(yīng)力的比例關(guān)系擬合車鉤力等于規(guī)定的沖擊載荷值時的相應(yīng)動應(yīng)力值，與垂向靜載荷下的合成應(yīng)力不大于屈服極限進(jìn)行考核。

4 結(jié) 論

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)及理論分析，提出的重載鐵路貨車沖擊試驗及考核方法基本延續(xù)了過去我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方式方法，但在以下2個方面進(jìn)行了調(diào)整，以適應(yīng)我國重載鐵路貨車的實際運用情況和今后的發(fā)展：

(1) 提高沖擊試驗最高試驗速度為10 km/h；

(2) 按照最高沖擊速度及規(guī)定沖擊載荷下(對應(yīng)該車設(shè)計規(guī)定的縱向力值)的試驗應(yīng)力或擬合應(yīng)力，與垂向靜載重下的靜應(yīng)力進(jìn)行合成進(jìn)行沖擊強(qiáng)度考核，許用應(yīng)力分別取第2工況屈服極限及許用應(yīng)力。

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB 2369-1993《鐵道車輛沖擊試驗方法》[S].北京:中國鐵道出版社,1993.

[2] 中華人民共和國鐵道部.TB 1335-96《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范》[S].北京:中國鐵道出版社,1996.

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[10] 青島四方車輛研究所有限公司.30 t軸重專用敞車(不銹鋼車體)沖擊試驗報告(C96, 2009年)[R].青島, 2009.

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Research on Method of Impact Test and Evaluation for Heavy Haul Freight Vehicles

TIANGuangrong,DINGYong,QUJinjuan

(Locomotive & Car Research Institute, China Academy of Railway Science, Beijing 100081, China)

With the development of heavy haul freight vehicles, the longitudinal force between the locomotive and vehicle become very complex. Thus, we need to put forward a new requirement for the evaluation of structure strength. In view of this, the method of impact test and evaluation for heavy haul freight vehicles is analyzed in this paper. It is indicated from the research that two revision opinions are proposed based on existing standards. (1) we can increase the max impact speed of the test to 10 km/h; (2) the impact strength should be checked by the highest impact speed and the prescriptive impact load respectively, and the allowable stress be set up by the limit stress of the second cases and yield limit respectively.

heavy haul freight vehicles; impact test; method; evaluation

1008-7842 (2015) 06-0019-06

*鐵道部科技研究開發(fā)計劃項目(2012G002-3)

)男，助理研究員(

2014-06-19)

U272

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.05