鐵路運輸大號碼道岔裝載加固方案研究

黃瑜南，糜 強

（1.中鐵寶橋集團有限公司 儲運部，陜西 寶雞 721000；2.西安鐵路局 貨運處，陜西 西安 710054）

1 概述

鐵路貨物裝載加固是鐵路運輸中非常重要、技術性很強的工作，是確保鐵路運輸安全的重要環節之一。當前，隨著列車運行速度的提高，必須按照提速條件下鐵路貨物裝載加固安全技術條件，根據貨物、車輛的結構特點及各種加固材料與裝置的特性，合理確定貨物裝載加固方法，切實保證貨物的運輸安全。要滿足貨物裝載加固的基本技術要求，使貨物均衡、穩定、合理地分布在貨車上，不超載，不偏載，不偏重，不集重；能夠經受正常調車作業及列車運行中所產生各種力的作用，在運輸全過程中，不發生移動、滾動、傾覆、倒塌或墜落等情況。實踐證明，裝載不當、加固不良，易引發事故，嚴重的甚至會引發重車脫軌、列車顛覆的重大行車事故。因此，裝車之前制定科學的裝載加固方案，裝車時嚴格按方案進行裝載和加固，是確保運輸安全的重要條件。

隨著鐵路不斷提速，作為線路關鍵設備的道岔產品得到了長足的發展。從普通道岔到高速道岔，從鑄鋼轍叉到可動心軌轍叉，道岔的科技含量、裝配水平不斷提高。道岔產品從以往最常見的9#道岔到目前國內最大號碼的41#、42#道岔，道岔號數越來越大，道岔側向通過速度越來越高，道岔的鋪設長度越來越長，其中41#、42#道岔的轉轍器組件長度更是達到近50 m。對此，必須根據其自身的特點制定合理的裝載加固方案。下面以42#道岔為例，探討鐵路運輸大號碼道岔產品裝載加固方案的制定與實施。

2 裝載加固方案設計

2.1 道岔相關參數及特點

（1）42#道岔主要參數。42#道岔在發運時各組件的相關參數如下：①轉轍器1組，長 46.2 m，重14 t，分為左右兩部分，重心距大頭端 21.8 m；②導曲線6根，每根長49.2 m，為60 kg/m鋼軌；③可動心軌1組，長30.5 m，重12 t，重心距大頭端13.5 m。

（2）42#道岔特點。超長貨物，長度達到49.2 m；貨物主材為鋼軌，撓度大；貨物屬于工藝復雜、精度很高的機加工組件。

2.2 確定運輸方式

根據貨物特點，超長貨物運輸選用普通平車或特種長大貨物平車，有以下幾種運輸方式可以考慮：①普通平車跨裝運輸，5車1組，中間及兩端各使用游車1輛；②同樣采用普通平車跨裝運輸，5車1組，中間及兩端各使用游車1輛，但考慮制作輕型鋼結構貨物托架，將貨物與貨物托架固定為一個整體，托架與貨物轉向架捆綁；③采用D22型長大貨物平車跨裝運輸，轉向架前后均使用固定型滑臺支撐貨物，防止貨物產生下撓變形，影響產品質量。

通過對比，可以看出第一種運輸方式會使貨物產生很大的下撓，當受到車輛在運行途中產生的各種慣性力時，會導致貨物產生永久變形，嚴重影響貨物的使用質量，甚至導致產品報廢。第二種運輸方式可以采用，因為有托架的存在，避免了貨物產生下撓問題，可以保證貨物質量。但該方法也存在一些問題，托架必須有足夠的長度作為承載面，有足夠的強度以承受運輸中產生的各種慣性力，還要足夠輕以保證貨物轉向架能夠承受托架及貨物的重量，因此制作難度較大、費用較高，且使用完畢后還需占用大量場地存放并做好防護措施。因此，采用第二種運輸方式并不理想。第三種運輸方式在符合《鐵路貨物裝載加固規則》要求的前提下是比較理想的運輸方式，既保證了運輸安全及產品質量要求，同時又比較經濟合理。

2.3 加固材料與裝置的選用

采用D22型長大貨物平車運輸貨物，需要使用的加固裝置有：普通貨物轉向架1副，用于跨裝超長貨物；滑臺4個，用于支撐貨物但并不與貨物捆綁，確保貨物與滑臺能夠自由滑動；車鉤緩沖停止器，用于確保跨裝車輛行經曲線時，車鉤處保持一定的壓縮距離，避免相鄰車輛在內曲線側車廂角碰撞的安全防護裝置。

需要使用的主要加固材料有：擋鐵，用于防止貨物橫向移動；鋼絲繩，用于拉牽捆綁貨物及貨物轉向架；夾具，用于固定貨物。

2.4 裝載加固方式

貨物的裝載方法為：將貨物轉向架分別置于兩長大平車中部，將滑臺分別置于貨物轉向架兩側；將轉轍器和導曲線裝在第一層；在第一層貨物上擺放隔木之后，繼續將可動心軌裝在第二層(見圖1)。

對貨物及加固裝置應進行如下加固作業：①將各個裝載加固裝置及材料按方案設計進行捆綁加固；②貨物與貨物轉向架間、貨物與貨物間采取防滑措施；③使用夾具將底層貨物同貨物轉向架加固為一體；④使用鋼絲繩將上層貨物同貨物轉向架上架體捆綁牢靠。

2.5 注意事項

在實施裝載加固作業時，還要注意以下方面：車組禁止通過駝峰、禁止溜放；車地板狀況良好以防止加固裝置擺放受限；加固線與貨物和車輛棱角接觸處采取防磨措施。

3 裝載加固方案中加固強度的計算說明

轉轍器總重為14 t；導曲線6根，鋼軌總重為17.712 t；可動心軌總重為12 t；每臺貨物轉向架重4.7 t；D22型長大貨物平車自重41.4 t。則車組總重為：14+17.712+12+4.7×2+41.4×2＝135.912 t。因此，每噸貨物的縱向慣性力：

貨物裝車后，重心位于跨裝車組中央，因此，每噸貨物的橫向慣性力：

摩擦力忽略不計，故垂直慣性力也不需計算。

下面分別確定貨物與轉向架間及貨物轉向架與車輛間需要的加固強度。

3.1 貨物與轉向架上架體間的加固強度計算

3.1.1 轉轍器和導曲線的加固強度計算

（1）作用于貨物上的力。

轉轍器的縱向慣性力：

導曲線6根鋼軌的縱向慣性力：

轉轍器的橫向慣性力：

導曲線6根鋼軌的橫向慣性力：

（2）加固方法及加固強度。為防止轉轍器和導曲線移動，通過M20螺栓和夾具對其進行下壓加固。在夾具和軌頭間及軌底與貨物轉向架間加有橡膠墊，摩擦系數為 0.5。

轉轍器用6個螺栓緊固，每個螺栓產生的拉力應不小于94.92/(0.5 × 6)＝31.64 kN。

導曲線用16個螺栓緊固，每個螺栓產生的拉力應不小于120.09/(0.5 × 6)＝15.01 kN。

轉轍器與導曲線用同一個夾具加固，因此螺栓緊固后，每個螺栓應具有32 kN的預緊力，則預緊力矩應不小于128 N.m，現場實際作業時，采用扭力扳手緊固螺栓，每個螺栓的預緊力矩均達到140 N.m以上。

焊接在轉向架上架體上的橫向擋鐵可防止轉轍器和導曲線橫向移動。

3.1.2 可動心軌的加固強度計算

（1）作用于貨物上的力。

縱向慣性力：T3＝t0×Q= 6.78 × 12＝81.36 kN

橫向慣性力：N3＝n0×Q＝2.82 × 12＝33.84 kN

（2）加固方法及加固強度。采用鋼絲繩拉牽加固防止可動心軌水平移動。

為防止可動心軌縱向移動，在可動心軌兩端采用交叉或倒八字形拉牽。確定加固強度時，僅考慮死心盤端的拉牽繩，故n取2。AC＝2 200 mm，BO＝400 mm，BC＝1 200 mm。

防止縱向移動時，每根拉牽繩應能承受的力：

為防止可動心軌橫向移動，在可動心軌兩側各用2根鋼絲繩橫向拉牽，AC＝0，BO= 400 mm，BC=1 200 mm，每根拉牽繩應能承受的力：

因此，為防止可動心軌移動，鋼絲繩雙股使用時的破斷拉力應不小于46.9 kN。

3.2 貨物轉向架與車輛間的加固強度計算

3.2.1 作用于貨物轉向架上的力

（1） 縱向慣性力。其中一臺貨物轉向架具有死心盤，貨物和該轉向架的縱向慣性力均需通過對該轉向架的加固來克服。

因此，計算縱向慣性力時，Q為貨物重量與一臺轉向架重量之和。（2）橫向慣性力。計算橫向慣性力時，Q為貨物重量的一半與一臺轉向架重量之和。

3.2.2 加固方法及加固強度

為防止貨物轉向架縱向移動，采用鋼絲繩拉牽加固。同一方向用4根拉牽繩(n＝4)，AC＝1 750 mm，BO=200 mm，BC= 0。則每根拉牽繩應能承受的力：

鋼絲繩雙股使用時，破斷拉力應不小于82.6 kN。

貨物轉向架下架體焊有橫向擋鐵可防止其在車輛上的橫向移動。

4 結束語

研究了42#道岔鐵路裝載加固方案，即采用D22型長大貨物平車運輸方案。通過實踐證明，該裝載加固方案能夠滿足鐵路運輸安全的需要，確保了道岔產品的質量，同時相對于采用托架運輸的方案節省了費用。面對今后的大號碼道岔鐵路運輸，要不斷推陳出新，開闊思路，優化方案，密切配合鐵路相關部門，嚴格按方案施工，確保鐵路運輸安全，確保產品質量。