出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車研制

王 毅，楊詩(shī)衛(wèi)

（南車眉山車輛有限公司 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部，四川眉山620032）

出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車研制

王 毅，楊詩(shī)衛(wèi)

（南車眉山車輛有限公司 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部，四川眉山620032）

介紹了出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車的主要參數(shù)、結(jié)構(gòu)、計(jì)算及試驗(yàn)情況。

棚車；結(jié)構(gòu)；技術(shù)參數(shù)；試驗(yàn)

2014年2月南車眉山公司與澳大利亞SC T公司簽訂了40輛25 t軸重大容積棚車供貨合同。根據(jù)合同要求，該車的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)滿足在整個(gè)澳大利亞鐵路系統(tǒng)DIR N允許大容積棚車和雙層集裝箱運(yùn)輸?shù)木€路上運(yùn)行，應(yīng)能裝載64個(gè)標(biāo)準(zhǔn)A S貨盤。同年6月，完成了樣車的試制、試驗(yàn)工作，現(xiàn)已交付客戶在澳大利亞準(zhǔn)軌線路上進(jìn)行運(yùn)用考驗(yàn)。

1　車輛用途

該車用于澳大利亞軌距為1 435 m m的鐵路專用線，主要用于采取貨盤裝運(yùn)免受日曬、雨雪侵襲的貨物，除滿足人工裝卸外，還能適應(yīng)叉車等機(jī)械化裝卸作業(yè)。

2　主要特點(diǎn)

（1）低自重、高可靠性的車體輕量化技術(shù)

中梁由下蓋板及腹板組焊成變截面的魚(yú)腹形梁，下側(cè)梁為L(zhǎng)形冷彎型鋼的組焊結(jié)構(gòu)，底架采用無(wú)中梁、枕梁、橫梁上蓋板結(jié)構(gòu)，直接鋪設(shè)Q690高強(qiáng)度鋼地板，采用折線形板梁式車頂，側(cè)墻取消側(cè)柱，采用波紋壓型側(cè)板結(jié)構(gòu)增加剛度，端墻采用豐字形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了低自重、高可靠性的車體輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)。

（2）單面焊雙面成型焊接技術(shù)

側(cè)板和車門板為波紋壓型薄板組焊結(jié)構(gòu)，為減少焊接變形的影響，采用單面焊雙面成型焊接技術(shù)，嚴(yán)格控制下料尺寸精度，制作自動(dòng)焊焊接小車，滿足澳大利亞A S1554.1-2004《結(jié)構(gòu)鋼焊接第1部分：鋼結(jié)構(gòu)焊接》的要求。

（3）鋼地板表面涂裝環(huán)氧防滑涂料

該防滑涂料相對(duì)于P70型通用棚車的竹材層壓板具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是彈性和柔韌性好。能很好適應(yīng)晝夜溫差和季節(jié)變化造成鋼結(jié)構(gòu)熱脹冷縮形變，滿足貨物對(duì)涂層產(chǎn)生沖擊時(shí)的彈性緩沖，踩踏舒適度可滿足人員行走的要求；二是防滑性能好，摩擦系數(shù)高。試驗(yàn)檢測(cè)摩擦系數(shù)為0.7，遠(yuǎn)大于竹材層壓板的摩擦系數(shù)0.4；三是耐磨性能好?？蓽p少涂層的磨損，延長(zhǎng)涂層的使用壽命；四是耐腐蝕性好。涂層具有良好的附著力和密封性，能阻止水汽和鹽霧的滲透，確保鋼底材不受腐蝕，能耐油沾污，能用洗滌劑液進(jìn)行簡(jiǎn)單方便的清洗。

（4）車門鎖采用兩級(jí)鎖閉機(jī)構(gòu)，一級(jí)鎖采用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱門鎖，二級(jí)鎖采用搭扣鎖。結(jié)構(gòu)安全可靠，商品化程度高，配件更換方便。

（5）配裝南車眉山車輛有限公司研制的H Z25 AA U S型轉(zhuǎn)向架，采用常接觸彈性旁承、兩級(jí)剛度彈簧、液壓減振器等先進(jìn)技術(shù)，滿足最高運(yùn)行速度115 km/h的運(yùn)行要求。

（6）采用150型集成控制閥制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)為間接控制系統(tǒng)。制動(dòng)主管采用分支布置，實(shí)現(xiàn)了車輛與機(jī)車、車輛與車輛間的無(wú)限制連掛，提高車輛的編組效率。

（7）采用T M X單元制動(dòng)裝置、E/F型重載加長(zhǎng)型車鉤等部件，適應(yīng)編組要求。

（8）側(cè)墻上設(shè)計(jì)高度可調(diào)的座板，可方便貨盤貨物的裝卸，最多可裝載64個(gè)貨盤，貨盤高度根據(jù)貨品情況有所不同。

3　主要技術(shù)參數(shù)

出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車主要技術(shù)參數(shù)

限界：符合R.O.A SE C TIO N 18 P L A T E E的要求

4　主要結(jié)構(gòu)

該車主要由車體、車鉤緩沖裝置、制動(dòng)裝置及轉(zhuǎn)向架等組成。

4.1車體

車體為全鋼焊接整體承載結(jié)構(gòu)，主要由底架、側(cè)墻、端墻、車頂、車門等組成（見(jiàn)圖1）。主要的板材和梁件采用中國(guó)產(chǎn)Q450 N Q R1和Q690高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼。

（1）底架

底架由中梁、枕梁、側(cè)梁、大橫梁、端梁、縱向梁、地板、上旁承等組成。沖擊座、前從板座、后從板座為鋼板組焊式結(jié)構(gòu)。采用A SF公司低剖面上心盤，枕梁為由下蓋板、腹板、隔板組焊而成的雙腹板截面倒Π形梁。大橫梁為下蓋板、腹板組焊的單腹板截面倒T形梁。車門導(dǎo)軌采用矩形方鋼管，門口鋪設(shè)扁豆花紋下門檐。

圖1　出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車結(jié)構(gòu)圖

（2）端墻

端墻由端板、端柱、角柱、橫帶、上端梁等組焊而成。端柱、橫帶采用U形冷彎型鋼，上端梁和角柱采用冷彎角鋼。1位端墻設(shè)置手制動(dòng)機(jī)安裝座及扶手。

（3）側(cè)墻

側(cè)墻由門柱、側(cè)墻板、上側(cè)梁、邊框、側(cè)墻橫帶、托盤座板等組焊而成。側(cè)墻板采用波紋鋼板，側(cè)墻橫帶采用冷彎槽鋼，門柱、邊框采用矩形方鋼管，上側(cè)梁采用冷彎角鋼。門柱上設(shè)置用于貨物固定的拉環(huán)。

（4）車頂

車頂由車頂鋼架和車頂板組焊而成。車頂鋼架由車頂側(cè)梁、橫梁、縱向梁等組焊而成網(wǎng)格梁結(jié)構(gòu)，車頂側(cè)梁為L(zhǎng)形折彎件，橫梁和縱向梁采用冷彎矩形方鋼管。

（5）車門

車體兩側(cè)設(shè)置由左門、右門組成的推拉式車門。左門與右門之間設(shè)置車門防雨條，左門與右門之間、右門與側(cè)墻之間采用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱箱門鎖閉裝置和搭扣鎖進(jìn)行鎖閉。車門板采用波紋鋼板。左門和右門上部均設(shè)置導(dǎo)向輪，下部均設(shè)置帶有滾動(dòng)軸承的滾輪滑輪。左門左側(cè)、右門右側(cè)設(shè)置橡膠緩沖塊。

4.2車鉤緩沖裝置

采用E/F重載加長(zhǎng)型車鉤，配套采用17型鍛造鉤尾框、合金鋼車鉤尾銷、M T-2型緩沖器等。

4.3制動(dòng)裝置

空氣制動(dòng)裝置采用南車眉山車輛有限公司研制的150型集成控制閥制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)為間接控制系統(tǒng)，每套制動(dòng)系統(tǒng)主要由集成控制閥、空重車調(diào)整裝置、加速緩解風(fēng)缸、容積風(fēng)缸、副風(fēng)缸、供風(fēng)風(fēng)缸、空重車調(diào)整裝置、端部塞門、軟管連接器等組成。車輛端部塞門設(shè)置為分支形式，端部塞門為排風(fēng)型。

手制動(dòng)裝置由FS W型手制動(dòng)機(jī)、手制動(dòng)拉桿、手制動(dòng)鏈條、手制動(dòng)滑輪等組成。FS W型手制動(dòng)機(jī)安裝于車輛1位端，可同時(shí)控制兩臺(tái)轉(zhuǎn)向架。

4.4轉(zhuǎn)向架

該轉(zhuǎn)向架為控制型鑄鋼3大件式貨車轉(zhuǎn)向架，主要由輪對(duì)、側(cè)架、承載鞍、橡膠墊、搖枕、T M X單元制動(dòng)裝置、滾動(dòng)軸承裝置、彈性旁承總成、液壓阻尼器及中央懸掛裝置等零部件組成。減振裝置為常摩擦減振裝置。中央懸掛裝置采用等高鋼彈簧組，由承載內(nèi)、外彈簧組成。為提高高重心車輛的運(yùn)行穩(wěn)定性，側(cè)架彈簧承臺(tái)中央設(shè)置有用于抑制車體側(cè)滾的液壓阻尼器。

5　計(jì)算分析

5.1車輛強(qiáng)度計(jì)算分析

為分析出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車車體鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，參照A A R M 1001-2011《貨車設(shè)計(jì)制造規(guī)范》和A S 7520.2-2012《澳大利亞鐵道車輛車身結(jié)構(gòu)要求第2部分：貨車》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度有限元分析計(jì)算，計(jì)算工況載荷為：

（1）工況1：載重705.6 k N+牽引3 375 k N；

（2）工況2：載重705.6 k N+壓縮4 450 k N；

（3）工況3：1.3×載重705.6 k N；

（4）工況4：載重705.6 k N+車頂載荷（該載荷的大小為15 lb/ft2，并同時(shí)承受一個(gè)大小為300 lb的集中載荷的作用）；

（5）工況5：載重705.6 kN+車鉤向上載荷220 kN；

（6）工況6：載重705.6 kN+車鉤向下載荷220 kN。

計(jì)算結(jié)果表明，各強(qiáng)度計(jì)算工況的最大當(dāng)量應(yīng)力均小于該處所用材料在相應(yīng)工況下的許用應(yīng)力，車輛強(qiáng)度滿足A A RM 1001-2009《貨車設(shè)計(jì)制造規(guī)范》和A S 7520.2-2012《澳大利亞鐵道車輛車身結(jié)構(gòu)要求第2部分：貨車》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5.2車輛動(dòng)力學(xué)性能

根據(jù)澳大利亞RISSB標(biāo)準(zhǔn)，委托西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院利用SI M P A C K軟件建立了該車的動(dòng)力學(xué)分析模型，對(duì)該車進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)性能分析。

（1）在126.5 km/h速度以內(nèi)，新輪和磨耗車輪、新摩擦減振器和減振器磨耗后等組合工況下，棚車空車車體底架橫向加速度平均峰值小于RISSB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.35g，蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性滿足RISSB標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）在126.5 km/h速度以內(nèi)，空車在新輪和磨耗車輪、新摩擦減振器和減振器磨耗后等組合工況下，棚車車體橫向加速度峰值小于0.5g，車體橫向加速度平均峰值小于0.35g，車體垂向加速度峰值小于0.8g，車體垂向加速度平均峰值小于0.5g，其基礎(chǔ)運(yùn)行橫向和垂向加速度滿足RISSB標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（3）在扭曲線路上，空車工況下，棚車車輪最大垂向載荷減載率小于0.6，在緩和曲線上的運(yùn)行安全性滿足RISSB和W O S 01.283標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（4）棚車在空車工況下轉(zhuǎn)向架的X系數(shù)小于0.205，重車工況下轉(zhuǎn)向架的X系數(shù)小于0.1，轉(zhuǎn)向架的X 系數(shù)滿足RISSB標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（5）在126.5 km/h速度內(nèi)，棚車通過(guò)獨(dú)立軌道不平順線路和循環(huán)軌道不平順線路時(shí)，空車和滿載工況下最小的車輪垂向載荷大于車輪靜載重的10%，車體垂向加速度最大值小于0.8g，車體橫向加速度最大值小于0.5g，最大的車軸L/v小于1.5，滿足RISSB標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（6）在115 km/h設(shè)計(jì)速度下，重車工況下低頻垂直作用力P2力均小于230 kN，滿足RISSB AS 7509.2：2013標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（7）棚車車輪抬升率RW L小于極限車輛抬升率RLIM的90%，滿足RISSB 7509.2的要求。

6　試驗(yàn)情況

6.1擺動(dòng)試驗(yàn)

為驗(yàn)證車體與轉(zhuǎn)向架部件之間是否有足夠的垂向、橫向和縱向間隙，防止車輛滿載情況下各部件發(fā)生干涉，按照R U S 284-2002《靜態(tài)車輛/轉(zhuǎn)向架擺動(dòng)試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)該車在彈簧壓死狀態(tài)、模擬70 m最小水平曲線半徑進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：轉(zhuǎn)向架側(cè)架、車輪、制動(dòng)裝置各部件未與車體部件發(fā)生干涉，符合R U S 284-2002標(biāo)準(zhǔn)的要求。

6.2線路扭曲響應(yīng)試驗(yàn)

按照W O S 01.283-2005《靜態(tài)車輛扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)樣車進(jìn)行了車輛靜態(tài)扭轉(zhuǎn)載荷測(cè)試及心盤搭接量測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果表明：扭曲工況下，最大輪重減載率小于原始靜態(tài)車輪載荷的60%，上下心盤搭接量大于14 m m，滿足W O S 01.283-2005標(biāo)準(zhǔn)的要求。

6.3閘瓦壓力試驗(yàn)

為驗(yàn)證該車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的空重車靜態(tài)制動(dòng)率和手制動(dòng)率是否符合技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，對(duì)該車進(jìn)行了閘瓦壓力測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明：空重車靜態(tài)制動(dòng)率、手制動(dòng)的重車靜態(tài)制動(dòng)率均滿足A A R S 401-2006規(guī)定的空車制動(dòng)率為15%～32%、重車制動(dòng)率為11%～14%、重車手制動(dòng)率不小于10%的要求。

7　結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用表明，該車能滿足澳大利亞鐵路貨車安全運(yùn)行的要求，貨盤運(yùn)輸方便快捷，運(yùn)用情況良好。

［1］ 西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院.出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度分析報(bào)告［R］.2014.

［2］ 西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院.出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車動(dòng)力學(xué)性能分析報(bào)告［R］.2014.

Develop ment of High Cube W agon Exported to Australia 25 t Axle Load

W A N G Yi，Y A N G Shiωei
（CSR M eishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Product Develop ment Department，M eishan 620032 Sichuan，China）

In this paper，we introduce the main technical parameters，structure，calculation and testing of High Cube W agon exported to A ustralia with axle load of 25 t.

Cube W agon；structure；technical parameter；test

U272.1

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.05.14

1008-7842（2015）05-0064-03

王毅（1980—）男，高級(jí)工程師（2015-01-13）