Quick-lock快速鎖在鐵路集裝箱平車上的應用分析

孫純旭 任麗娟

【摘? 要】文章分析了既有集裝箱平車鎖閉裝置結(jié)構(gòu)及不足，介紹了Quick-lock快速鎖的結(jié)構(gòu)、優(yōu)點，對其在集裝箱平車上的安裝應用進行了分析。

【關(guān)鍵詞】集裝箱平車;鎖閉裝置;Quick-lock快速鎖;結(jié)構(gòu);應用

引言

鐵路集裝箱平車鎖閉裝置的功能是將集裝箱與車體連接并鎖緊，防止集裝箱在運輸中因振動或橫風脫落;承受集裝箱的縱、橫沖擊載荷并傳遞給底架;同時具有垂向伸縮和旋轉(zhuǎn)功能，在運裝集裝箱時伸出承載面，在不運裝集裝箱時縮入承載面。集裝箱鎖的鎖閉性能越好，運輸安全性就越高，對線路的適應能力更好。

1.既有集裝箱平車鎖閉裝置介紹

根據(jù)鎖閉裝置與車體的連接方式不同，國外集裝箱平車鎖閉裝置主要有：翻板式鎖、升縮式鎖及旋轉(zhuǎn)式鎖等。翻板式鎖的鎖座焊接在車體上，鎖頭為直鎖，鎖固性較差;升降式鎖的鎖頭能旋轉(zhuǎn)和縱向伸縮，工作位轉(zhuǎn)換過程需要人工操作，且操作復雜有諸多不便;旋轉(zhuǎn)式鎖通過旋緊裝置壓緊集裝箱角件內(nèi)腔底面，較為安全，但鎖頭抗沖擊力弱，鎖頭與底座間易銹死，還存在易損壞、丟失的問題。

我國集裝箱鎖閉裝置先后經(jīng)歷了翻轉(zhuǎn)式、伸縮式、提拉翻轉(zhuǎn)式、推拉平移式、推拉翻轉(zhuǎn)式等五種方式，現(xiàn)在尤以推拉翻轉(zhuǎn)式F-TR鎖被廣泛應用于各型鐵路平車。該型鎖結(jié)合了固定鎖和翻轉(zhuǎn)鎖的優(yōu)點，由鎖座、鎖頭、擋板及滑銷等組成。鎖頭采用F-TR型鎖，材質(zhì)為E級鋼;采用B級鋼鎖座。通常底架端部為單鎖組成，中部為雙鎖組成，如圖1、圖2所示。

該鎖閉裝置具有操作簡單、實用性強、安全性高等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應用于國內(nèi)新造車輛與檢修車輛上。該鎖閉裝置的翻轉(zhuǎn)擋板、鷹式鎖頭以及鎖座均采用鑄鋼件，只對鎖座的承載面進行了加工，其余定位面均為鑄造表面，增加了鎖頭個體裝配和鎖閉裝置整體安裝調(diào)試難度。

2.Quick-lock快速集裝箱鎖

Quick-Lock鎖是比利時Container Quick-lock公司設(shè)計的一種用于汽車及船舶運輸集裝箱的鎖閉裝置，符合ADR （關(guān)于危險貨物道路國際運輸?shù)臍W洲協(xié)議） 2009標準，已通過了德國TUV安全認證，具有安全、快捷和高穩(wěn)定性的優(yōu)勢。其安全性表現(xiàn)在：安全鎖閉裝置，確保在運輸中不會由于振動解鎖;可視性控制，當插銷在高位時，鎖處于打開狀態(tài)，操作人員可以在遠處看到鎖的開閉狀態(tài)，因此便于檢查;鎖的中部為10cm高的圓錐體，如果忘記鎖，集裝箱將無法完全落位;其快捷性表現(xiàn)在：操作人員打開或者鎖閉集裝箱的時間可以縮短至2分鐘;其高穩(wěn)定性表現(xiàn)在：降低維修成本，其保修期為4年;該鎖無螺釘?shù)纫赘g易損壞易丟失的結(jié)構(gòu)及零件;而且該鎖全部組件均經(jīng)過鍍鋅處理，抗腐蝕性強;當其中任何一個鎖需要維修時，可快速更換新鎖，互換性強。

Quick-lock鎖在歐洲、美洲的汽車集裝箱拖車上運用較為成熟，如圖3所示。鐵路集裝箱鎖與汽車集裝箱鎖工作原理相同，但因鐵路車輛檢修周期更長，使用過程中的振動更大，對于集裝箱鎖的安全性和穩(wěn)定性要求更高，需對其在鐵路工況應用進行全面分析校核，方可運用于鐵路集裝箱平車上。

2.1鎖閉裝置結(jié)構(gòu)配置

鐵路集裝箱平車均需要滿足能運輸多種尺寸（如20英尺、40英尺）集裝箱的要求，因此Quick-Lock鎖在車輛兩端采用固定位鎖，車輛中部采用活動位鎖，如圖4所示，由4個固定位鎖座（a）、12個高低位鎖座（b）和16個標準Quick-lock鎖頭（c）組成。車輛中部活動位鎖在工作時處于高位（d），在不工作時處于低位（e）。

2.2鎖座安裝形式

受該鎖座結(jié)構(gòu)限制，其只能通過背面與車體連接。Quick-lock鎖在汽車上和試驗時的安裝方式，如圖5所示，采用鎖座背面與方鋼四周焊這種方式連接的，焊角4mm，焊縫總長610mm，能滿足汽車拖車各種應用工況的使用要求。

根據(jù)EN 12663-2《鐵路車輛車體結(jié)構(gòu)要求 第2部分：貨車》第7.6.2條，集裝箱定位裝置及其附件應能承受表1所示的加速度。在任意兩處固定，受縱向2g加速度沖擊力下，假定施加在各鎖座的載荷均勻分布，則每個鎖座承受的縱向載荷為298.7KN，此時鎖座與橫梁的連接焊縫受剪切力，按4mm角焊縫，610mm焊縫總長計算，此工況下焊縫處的平均剪切應力約為173MPa。通常[τ]=（0.6～0.8）[δ]，若[δ]=380MPa，則[τ]=228～304MPa。經(jīng)有限元模擬計算，在縱向2g垂向2g組合作用下連接節(jié)點處的應力比173MPa要小很多，主要是因為鎖座處的力會通過橫梁傳遞到中梁上去，橫梁端部與鎖座連接節(jié)點處應力較小。從以上分析說明，鎖座背面與方鋼對接這種連接方式在鐵路上運用也是可行的。

根據(jù)以上分析，該鎖可以滿足EN 12663-2中鐵路貨車的應用工況。但考慮到可能的焊縫缺陷存在和疲勞影響，進一步對鎖座與橫梁的連接方式進行了優(yōu)化改進：中央大橫梁組成采用兩個雙腹板橫梁，見圖6;鎖座安裝在橫梁端部，橫梁腹板和下蓋板開50度單邊坡口，鎖座與橫梁腹板和下蓋板之間預留間隙，在橫梁腹板內(nèi)側(cè)加焊接墊板，便于組裝時控制鎖座尺寸公差，參見圖7，鎖座與橫梁腹板和下蓋板焊縫為帶永久性墊板的HV焊縫，與上蓋板為單邊坡口焊。根據(jù)EN15085-3附錄B編號10e帶墊板的HV焊縫允許的間隙為0～5mm，可以保證鎖座組裝時尺寸公差。

2.3組裝工藝分析

考慮到鎖座組裝完成后集裝箱閉鎖裝置整體有對角線公差、寬度公差、長度公差及平面度公差要求，需要在底架組裝完成以后再組裝鎖座。因此可以將鎖座與橫梁在下面焊接好以后一起在底架組裝時組裝，這樣鎖座與橫梁的焊縫質(zhì)量容易保證，還能減少一道工序，但底架焊接完以后可能會有較大變形，引起鎖座尺寸公差超差。也可以先將鎖座與橫梁點焊后再與底架組裝，在橫梁與中梁焊接完后，檢測鎖座尺寸公差是否超差，如果大部分底架在焊接完后鎖座尺寸未超差，則再將鎖座與橫梁焊好。

3.結(jié)束語

Quick-lock鎖已在出口秘魯集裝箱平車上安裝使用了4年多，運行考驗結(jié)果表明：該鎖閉裝置結(jié)構(gòu)安全可靠，操作維修方便，能滿足鐵路集裝箱平車的使用要求。

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