分析影響中置軸掛車列車長(zhǎng)度的因素

張波

摘 要：參照汽車列車最小轉(zhuǎn)彎半徑的試驗(yàn)方法及特性依據(jù)通道圓試驗(yàn)方法，分析影響中置軸掛車列車通過性的關(guān)鍵因素，并推導(dǎo)出主車軸距、連接中心與掛車牽引中心至掛車軸組中心距的相互關(guān)系。

關(guān)鍵詞：中置軸掛車列車；轉(zhuǎn)彎半徑 ；牽引環(huán)；軸組

一、緒論

GB1589《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì) 量限值》中對(duì)車輛通過性能進(jìn)行的要求。中置軸掛車列車技術(shù)及產(chǎn)品，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，在國(guó)際上已經(jīng)得到了認(rèn)可和廣泛的使用，但在中國(guó)還沒有推廣，因此，在中國(guó)中置軸掛車列車做為一種新的道路運(yùn)輸方式，極大的提高了運(yùn)輸效率，減少在路車輛數(shù)量，進(jìn)一步降低在路行駛車輛的事故率，極大了提高道路安全性，體現(xiàn)了環(huán)保、節(jié)能的特性，極大的降低了能源的消耗。

二、通道圓試驗(yàn)簡(jiǎn)介

汽車和汽車列車應(yīng)在一個(gè)車輛通道圓內(nèi)360度通過，車輛通道圓的外圓直徑為25000 mm，內(nèi)圓直徑為10600 mm，車輛最外側(cè)任何部位不應(yīng)超出車輛通道圓的外圓垂直空間，車輛最內(nèi)側(cè)任何部位不應(yīng)侵入車輛通道圓的內(nèi)圓垂直空間。

三、中置軸掛車列車通過性計(jì)算依據(jù)

根據(jù)汽車?yán)碚撝兴v述的汽車列車最小轉(zhuǎn)彎直徑的原理，最小轉(zhuǎn)彎直徑是計(jì)算轉(zhuǎn)彎通道圓和直角通道寬度的基本轉(zhuǎn)向參數(shù)。轉(zhuǎn)彎直徑是指內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪（方向盤轉(zhuǎn)到極限位置）的中心平面在車輛支撐平面上的軌跡圓直徑。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，貨車最小轉(zhuǎn)彎直徑小于24米。

那么，我們假設(shè)在中置軸掛車列車在可以完成通道圓試驗(yàn)時(shí)，汽車列車處于最低前進(jìn)擋并以較低的車速進(jìn)入通道圓內(nèi)行駛，其車輛速度較低，方向盤剛好轉(zhuǎn)到極限位置并保持不變，列車瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心與通道圓圓心相重合，列車可以在通道圓內(nèi)行程封閉的運(yùn)動(dòng)軌跡，其剛好達(dá)到最小轉(zhuǎn)彎半徑的下限值。即車頭前角與通道園相切，掛車后軸中心車體寬度位置外延與通道園內(nèi)圓相切，其主車的轉(zhuǎn)向中心與掛車的轉(zhuǎn)向中心相重合，并且與通道圓中心相重合。

那么，可以我們可以推論，此時(shí)其列車的外形尺寸參數(shù)，就是其在滿足通道圓試驗(yàn)要求的情況下的極限尺寸。

四、中置軸掛車銷軸距計(jì)算

根據(jù)通道圓試驗(yàn)要求，可得出通道外圓半徑R=12500mm，通道內(nèi)圓半徑r=5300mm，那么其通道寬度為R-r（即7200mm），中置軸掛車列車必須在通道圓規(guī)定的通道寬度7200mm內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)圓周360度。首先確定列車各尺寸參數(shù)名稱。

A為主車前懸，L為主車軸距，B為主車后懸，l為中置軸掛車銷軸距，b為中置軸掛車軸中心至掛車尾部的垂直距離，L為主車車長(zhǎng)，E為牽引中心位置距車輛主車后懸位置的垂直距離，D為牽引中心位置距主車最前端的垂直距離，L”為中置軸掛車車長(zhǎng)，La為列車車長(zhǎng)。

根據(jù)汽車轉(zhuǎn)彎半徑原理可繪制出車輛通道圓位置圖，如圖1所示。

以通道園中心為圓心O，連接牽引車與通道園外圓切點(diǎn)O1點(diǎn)，連接牽引車后軸中心點(diǎn)O2，連接中置軸掛車后軸中心點(diǎn)O3，連接列車連接點(diǎn)O。其中OO2連線與牽引車縱向中心面垂直，OO3連線與中置軸掛車縱向中心面垂直。

根據(jù)圖示關(guān)系：

L6=R （公式1）

（公式2）

（公式3）

根據(jù)GB7258規(guī)定，汽車后懸要求：車輛后懸應(yīng)小于等于軸距的55%，汽車及掛車的后懸均應(yīng)小于等于

3500 mm。

因此可推導(dǎo)出：

B=55%L（或3500mm） （公式4）

B=E+L1 （公式5）

帶入公式3：

（公式5）

例：根據(jù)調(diào)查重型貨運(yùn)車輛前懸基本就在1350mm～1450mm，取平均值1400mm，車輛寬度按照新GB1589規(guī)定，車寬增大至2550mm，W1=W2=2550mm，主車后懸按最大3500mm計(jì)算，帶入公式5：

（公式6）

根據(jù)公式6，我們可以看出，在主車前懸、后懸及列車車寬為定值的情況下，影響掛車的銷軸距主要因素為主車的軸距和牽引環(huán)中心與主車后懸的垂直距離相關(guān)。

主車軸距的確定：

Lmin>3500/55%=6370mm

另新GB1589規(guī)定貨車車長(zhǎng)最大值為12000mm，可計(jì)算出軸距最大值：

Lmax<12000-3500-1400=7100mm

則：6370mm

帶入公式6中：

（公式6）

根據(jù)上式，我們可以描繪出在E不斷遞增的情況下，掛車銷軸距的相關(guān)變化。（如圖2）

五、結(jié)論

在確保中置軸掛車可以通過通道圓試驗(yàn)，可以在通道圓規(guī)定的通道寬度內(nèi)行駛的前提下，確保運(yùn)輸?shù)陌踩?，并滿足法規(guī)的要求，保證貨物運(yùn)輸?shù)淖畲筮\(yùn)輸效率，最大化的提高中置軸掛車列車的長(zhǎng)度將尤為重要。

依據(jù)以上公式推導(dǎo)可以得出，其掛車的銷軸距與前主車前懸、主車軸距、牽引環(huán)中心至主車后尾部的垂直距離及列車車寬有緊密的關(guān)系。并且從圖表中我們可以看出，在主車外形尺寸參數(shù)一定的情況下，中置軸掛車的銷軸距（即牽引環(huán)中心至掛車后軸距中心的垂直距離），在牽引環(huán)中心與主車后尾部的垂直距離不斷增大的情況下，在相應(yīng)的減小。

由于中置軸掛車的特性，其承載中心極其靠近后軸組中心，極限時(shí)可按其中心計(jì)算，則前后貨臺(tái)面距離相等，那么，我們可以推導(dǎo)出，中置軸掛車的銷軸距越小，那么其掛車的后懸同樣會(huì)減短，整車長(zhǎng)度將變短。

因此，經(jīng)過計(jì)算分析及實(shí)車的試驗(yàn)驗(yàn)證，在確保安全性并滿足法規(guī)要求的前提下，縮短牽引環(huán)中心至貨車最尾部的垂直距離，才可以有效的增大中置軸掛車列車的長(zhǎng)度，極大的提高了運(yùn)輸效率，車輛降低了消耗，進(jìn)一步體現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]冉恒印.汽車牽引中置軸掛車的主掛一體化設(shè)計(jì)方案[J].商用汽車，2013，（12）：98-99.