基于新型地板的鐵路平車修程修制改革方案研究*

苗曉雨，劉曉巍，丁 勇，韓歡熱，戴安國

（1中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 機車車輛研究所，北京 100081；2中車齊齊哈爾車輛有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161002；3中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 金屬及化學(xué)研究所，北京 100081）

為了進一步推動鐵路高質(zhì)量持續(xù)健康發(fā)展，提高車輛檢修質(zhì)量和使用效率，合理匹配檢修資源，挖潛降低檢修成本，近年來，我國鐵路貨車修程修制改革工作穩(wěn)步推進。2017年～2019年開展了對鐵路貨車修程修制改革方案研究，提出適當延長部分鐵路貨車車輛檢修周期的改革方案，已于2020年1月在全路實施，有效降低了車輛檢修成本，提高了經(jīng)濟效益。改革方案中，由于我國木地板平車木地板使用壽命較短，制約了檢修周期的延長，未納入前期的改革。

擴大修程修制改革車輛范圍，是目前深化貨車修程修制技術(shù)研究的任務(wù)。針對木地板平車，有必要對短板制約因素深入分析，開展關(guān)鍵零部件性能提升研究，提出合理、可行的鐵路木地板平車的修程修制改革方案。

1 木地板平車修程修制現(xiàn)狀

我國木地板平車主要為N17系列普通平車和NX17系列、NX70（NX70H）、NX70A型平—集共用車（以下統(tǒng)稱平車），其中N17系列和NX17系列為載重60 t級平車，NX70（NX70H）、NX70A為載重70 t級平車。至2021年10月底，60 t級平車保有量約為2.3萬輛，70 t級平車保有量約為5.7萬輛。

木地板平車主要用于運送鋼材、木材、汽車、農(nóng)用機械、機械設(shè)備及集裝箱等貨物，還可裝運長鋼軌、混凝土預(yù)制梁等長大貨物，由于車體木地板易損等原因，長期以來平車檢修周期均為廠修5年、段修1年［1-2］，相比同時期的通用敞車、棚車、集裝箱專用車（以下簡稱主型貨車），平車檢修周期明顯較短。現(xiàn)行平車與其他主型貨車檢修周期對比見表1。

表1 平車與其他通用貨車檢修周期對比表

2 木地板平車檢修周期延長關(guān)鍵零部件技術(shù)對比分析

我國木地板平車采用的鉤緩、轉(zhuǎn)向架、制動裝置配置以及車體鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)等與其他主型貨車基本一致，相對頻繁的修程使平車檢修周期與質(zhì)量保證期不匹配，除木地板以外其他部件過度修問題較為突出。

2.1 轉(zhuǎn)向架、鉤緩、制動裝置

（1）系統(tǒng)配置技術(shù)特點對比

70 t級平車（NX70型、NX70H型、NX70A型）采用轉(zhuǎn)K6（K5）型轉(zhuǎn)向 架、120型貨車空氣控 制閥、305×254 mm整體旋壓密封式制動缸、ST2-250型雙向閘瓦間隙自動調(diào)整器、KZW-A型空重車自動調(diào)整裝置、貨車脫軌自動制動裝置、17型車鉤、MT-2型緩沖器，這些配置與同為70 t級主型貨車等車型一致，滿足延長檢修周期與70 t級主型貨車檢修周期一致的要求。

60 t級平—集共用車（NX17系列）采用轉(zhuǎn)K2（K4）型轉(zhuǎn)向架、13A（13B）型車鉤、120型貨車空氣控制閥等制動裝置，配置也與同時期的60 t級主型貨車一致，滿足延長至同時期60 t級主型貨車檢修周期一致的要求。

（2）臨修故障率對比

為評估檢修周期延長對平車臨修故障率的影響，根 據(jù)2020年1月～2021年10月HIMS系 統(tǒng) 臨 修故障數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計平車與通用敞車空氣制動裝置、基礎(chǔ)制動裝置、輪軸以及車鉤緩沖裝置的故障率。分析得出60 t級平車關(guān)鍵部件每月臨修故障率與已實施改革的60 t級敞車略有差異，總體趨勢相同，平車故障率略低于敞車，但基礎(chǔ)制動裝置故障率略高，如圖1所示。

圖1 60 t級關(guān)鍵部件臨修故障率對比

70 t級平車關(guān)鍵部件每月臨修故障率與已實施改革的70 t級敞車略有差異，總體趨勢基本相同，平車故障率略低于敞車，如圖2所示。

圖2 70 t級關(guān)鍵部件臨修故障率對比

2.2 底架鋼結(jié)構(gòu)

平車底架為全鋼焊接結(jié)構(gòu)，由中梁、側(cè)梁、枕梁、橫梁等組成。

70 t級平車中梁、側(cè)梁采用耐候H型鋼，主要板材采用Q450NQR1高強度耐候鋼；60 t級平—集共用車中梁、側(cè)梁采用Q345、09CuPTiRE等材質(zhì)的工字鋼或H型鋼，主要板材采用Q345、09CuPTiRE、09CuPCrNi-A等材料。這些材質(zhì)與我國同時期的60 t級或70 t級主型貨車材質(zhì)一致。

平車運用環(huán)境與既有敞車、棚車等主型貨車相同，平車裝載貨物主要為集裝箱、鋼卷、輪式車輛、機械設(shè)備等。在2015年中國鐵路總公司立項的“速度120 km/h鐵路貨車運用服役性能研究”（2015J007-M）課題研究未發(fā)現(xiàn)平車裝載貨物對底架鋼結(jié)構(gòu)直接造成磨損和腐蝕，在目前的檢修中60 t級平—集共用車和70 t級平車底架鋼結(jié)構(gòu)基本無需挖補、截換。

因此，60 t級平—集共用車和70 t級平車底架鋼結(jié)構(gòu)可滿足延長檢修周期要求，與同時期主型貨車檢修周期一致。

2.3 車輪磨耗

為分析檢修周期延長對平車車輪踏面圓周磨耗的影響，應(yīng)用HMIS記錄的輪軸檢修數(shù)據(jù)信息，對2021年1月～2021年5月 完 成 段 修 的4 156輛NX17系列平車和11 535輛NX70系列平車在一個定檢周期內(nèi)的車輪磨耗情況進行了統(tǒng)計梳理，并與同一時間內(nèi)完成段修的1 484輛X70型集裝箱車、8 698輛通用敞車一個定檢周期的車輪踏面磨耗進行對比。

統(tǒng)計結(jié)果表明，按月均磨耗預(yù)測，60 t級平—集共用車（NX17系列）段修周期延長至20個月，踏面磨耗為2.5 mm，70 t級平車（NX70系列）段修周期延長至27個月，踏面磨耗為3.32 mm，統(tǒng)計結(jié)果及預(yù)測見表2。分析表明，平車車輪磨耗情況滿足與通用敞車相同的檢修周期的運用安全要求。

表2 段修車輪踏面圓周磨耗對比表及預(yù)測

3 木地板平車檢修周期延長主要制約因素分析及解決方案

3.1 主要制約因素分析

我國鐵路平車通常裝用木質(zhì)地板，一般由紅松、黃花松等硬木切割為條狀橫鋪在平車底架上，使用壓鐵、壓條及螺栓等進行固定。平車運輸?shù)呢浳镏饕b載在木地板上，易造成木地板損壞，存在木地板耐腐性、抗碾壓能力差的問題。

根 據(jù)2019年～2021年6月間，石 家莊廠、沈 陽廠、太原廠、貴陽廠等單位廠修的6 225輛平車檢修數(shù)據(jù)統(tǒng)計，廠修時木地板平均更換率約71%；運用中，木地板破損的檢修限度為≤100×100 mm［3］，根 據(jù)2020年1月～2021年10月HMIS數(shù) 據(jù) 記 錄 平車地板臨修情況，其中發(fā)生地板故障8 513件，統(tǒng)計樣本為保有的6.1萬輛平車（NX17系列和NX70系列平車），年均故障率為13.8%、月均故障率為1.2%。數(shù)據(jù)分析表明，既有木地板使用壽命較短，廠、段修更換率較高且臨修率高，是制約延長檢修周期主要因素，因此需研制新型地板替代產(chǎn)品的解決方案，從源頭補齊短板，提高平車整體使用可靠性。

3.2 新型地板研制

為提高平車木地板使用壽命，從源頭上消除木地板易損、使用壽命較短的制約因素，研制新型地板（木顆粒復(fù)合地板、纖維增強復(fù)合地板或防腐阻燃木地板）替換既有木地板，使平車廠修檢修周期不低于9年。

自2015年，我國鐵路先后開展了纖維增強復(fù)合地板、木顆粒增強復(fù)合地板和防腐阻燃木地板等新型地板研究。新型地板彎曲強度、耐腐性等性能均有大幅提高，2017年～2021年先后研制的纖維增強復(fù)合地板、木顆粒增強地板和防腐阻燃木地板，通過了國鐵集團組織的方案及試用評審。目前纖維增強復(fù)合地板已開展試裝及小批量裝用，木顆粒增強地板也已裝車運用考核，如圖3所示。

圖3 木顆粒增強復(fù)合地板裝車考核照片

新型地板使用性能大幅提高，物理力學(xué)性能整體提高，氧指數(shù)達難燃級，具有良好的耐腐性，通過換裝新型地板，能夠使木地板平車在木地板短板方面具備延長檢修周期條件。

（1）復(fù)合材料地板

木顆粒增強復(fù)合地板：采用雙層結(jié)構(gòu)，下層為連續(xù)玻璃纖維增強聚氨酯增強層，上層為木顆粒增強聚氨酯發(fā)泡承載層。承載層中木顆粒呈不規(guī)則的彌散性分布，使地板具有各項同性的特點。下層增強層設(shè)置加強筋結(jié)構(gòu)，不僅可提高力學(xué)性能，還可提高增強層和承載層間的復(fù)合強度。2021年10月15日，通過國鐵集團試用評審。2021年底已裝車15輛車試用考核。

纖維增強復(fù)合材料地板：由防護層、發(fā)泡層和增強層3層組成，上層為耐磨、防腐性能良好的聚氨酯涂料防護層，中間為短切玻璃纖維增強發(fā)泡聚氨酯材料發(fā)泡層，下層為連續(xù)玻璃纖維增強聚氨酯材料增強層。2017年3月通過國鐵集團試用評審，自2017年6月 裝車30輛，經(jīng) 過4年多運 用考驗，2次段修，無地板損壞、更換情況；2020年新造1 000輛纖維增強復(fù)合地板平車，試驗情況如圖4、圖5所示，試驗及考核結(jié)果證明見表3，纖維增強復(fù)合地板具有強度高、耐用性好、阻燃性優(yōu)良的特點［4］，目前運用效果良好，無地板臨修故障。

表3 復(fù)合材料地板與樟子松木地板性能試驗對比分析表

圖4 木顆粒增強復(fù)合地板、樟子松木地板以及玻纖增強復(fù)合地板性能測試照片

圖5 木顆粒增強復(fù)合地板抗碾壓及摩阻性能試驗照片

（2）防腐阻燃木地板

防腐阻燃木地板是通過藥劑浸漬處理、窯干固化，提高木地板物理力學(xué)性能，實現(xiàn)增強、防腐、阻燃等功能，從而延長木地板使用壽命。與既有木地板對比試驗，防腐阻燃木地板抗彎強度提高約40%，握釘力與既有木地板相當，耐腐性由IV級不耐腐提升至II級耐腐、阻燃性達到難燃級。2021年5月19日，通過國鐵集團試用評審。

4 我國鐵路木地板平車修程修制改革方案建議

通過上述研究及分析認為，我國木地板平車的鉤緩、轉(zhuǎn)向架、制動裝置等關(guān)鍵零部件配置以及車體鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)等與其他主型貨車基本一致，具備延長檢修周期的條件，新型地板性能提升研究及替代產(chǎn)品的研制，為解決平車相對頻繁的修程造成過度修、檢修周期與部件質(zhì)量保證期不匹配問題創(chuàng)造了條件，因此提出了基于新型地板的我國鐵路木地板平車修程修制改革方案的建議。

（1）2022年起實施平車修程修制改革，結(jié)合廠修開展鐵路平車換裝新型地板改造，完善和細化平車木地板技術(shù)條件，延長檢修周期與已實施改革的主型貨車保持一致，即2000年以前新造60 t級平—集共用車段修周期由1年延長至1年6個月，2000年及以后新造60 t級平—集共用車段修周期由1年延長至1年8個月，70 t級平車段修周期由1年延長至2年3個月。

實施了換裝新型地板改造的鐵路平車廠修周期順延，2000年以前新造60 t級平—集共用車廠修周期由5年延長至9年，2000年及以后新造60 t級平—集共用車廠修周期由5年延長至10年，70 t級平車廠修周期由5年延長至9年。

（2）在新型地板未定批量裝車期間，2022年第1次廠修到期的70 t級平車不做廠修，依據(jù)《70 t級鐵路貨車加強段修技術(shù)要求（試行）》施行加強段修，實施加強段修的平車第1個廠修周期順延1個段修期，加強段修后平車廠修周期順延至6年。

（3）N17系列60 t級平車平均使用年限已達到報廢年限，不納入改革。

對上述平車修程修制改造方案進行綜合經(jīng)濟性分析，以平車使用壽命30年計算，施行改革后，雖然新型地板較原木地板費用提高，但由于檢修周期延長，使車輛全壽命周期的廠、段修次數(shù)減少，節(jié)省了總體的檢修費用，見表4。

表4 平車實施改革后綜合經(jīng)濟性匯總表（以2022年施行計算）

既有60 t級平車、70 t級平車節(jié)省檢修費用分別約4～5億元、150～160億元；新造70 t級平車單車節(jié)省檢修費用約30多萬元，施行改革后，廠、段修檢修時間也相應(yīng)節(jié)省，經(jīng)核算，相當于為運輸日增加運用車約1 059輛。

5 結(jié)束語

我國鐵路貨車修程修制改革工作是一項長期而艱巨的系統(tǒng)工程，需堅持目標引領(lǐng)和問題導(dǎo)向，以確保質(zhì)量安全為前提，尊重科學(xué)，把握規(guī)律，按照分層、分級、分類的原則積極穩(wěn)步推進修程修制改革［5］。鐵路貨車不同于動車組和機車，車型車種較多較雜，大部分車輛無固定配屬，客貨共線，運用環(huán)境情況較為復(fù)雜，改革工作從延長檢修周期、減少檢修頻次開始，進一步研究基于走行公里為主檢修的鐵路貨車修制改革方案，優(yōu)化檢修標準和檢修范圍，深化修程修制改革，逐步實現(xiàn)計劃預(yù)防修向數(shù)字化精準修轉(zhuǎn)變，任重而道遠。