關于使用六支點貨物轉向架跨裝 25 m 鋼軌偏重問題的探討

趙 勇，張中平

（呼和浩特鐵路局 貨運處，內蒙古 呼和浩特 010057）

一直以來，我國的鋼軌定尺長度主要為 12.5 m，隨著我國客運專線和高速鐵路建設的逐步推進，鋼鐵公司于 2005 年開始同時軋制 100 m 和 25 m 鋼軌。100 m 鋼軌在焊軌廠焊接成 500 m 鋼軌后用于新線建設， 25 m鋼軌主要用于我國鐵路既有線的改造和維修。據統計， 25 m 鋼軌 2008 年運量為 171.33萬 t，2009 年運量為 191.21萬 t。在今后一段時期內，25 m 鋼軌將與 100 m、500 m 鋼軌并存，在鐵路貨物運輸中占有非常重要的地位。

125 m鋼軌運輸現狀

目前，國內外 25 m 鋼軌運輸方式主要有 2 種：專用車運輸和普通平車運輸。歐洲國家、俄羅斯、日本等主要采用專用車運輸，我國主要采用普通平車跨裝運輸。

歐洲國家以奧地利的鋼軌運輸方案最具代表性。奧地利 25 m 鋼軌運輸采用 22.4 m 平車裝載，每車可裝載4層共 40 根鋼軌。底層鋼軌放置在 4 根支撐墊木上，鋼軌用隔木分層，每層鋼軌用鋼帶捆扎。4層鋼軌裝載完畢后，再用鋼帶整體捆扎和整體下壓捆綁，如圖1所示。由于鋼軌長度大于車體長度，為保證運行安全，在運軌車兩端各增加1輛游車保護。

圖1 奧地利 25 m鋼軌運輸列車

俄羅斯主要采用8軸專用平車運輸 25 m 鋼軌，該專用車于 1997 年由布良斯克機器制造廠試制，裝載鋼軌層數與軌型有關，每一層均允許鋼軌正反扣或正擺式排列。日本主要采用 Kiya97 系鋼軌搬運車運輸 25 m 鋼軌，可裝載 46 根 50 kg/m 鋼軌，或 38 根60 kg/m 鋼軌。

目前，我國 25 m鋼軌采用2輛普通平車跨裝方式運輸，使用工具主要是六支點專用轉向架。六支點轉向架既能支承鋼軌，還能使車輛順利通過曲線和道岔，鋼軌本身不產生彎曲變形。鋼軌在轉向架上分層裝載，每層鋼軌正反扣擺放以增加鋼軌運量，層與層之間采用隔木分隔，最后用盤條將鋼軌捆為一體。

25 m 鋼軌采用六支點轉向架運輸方式自運用以來，為我國的鐵路建設發揮了應有的作用，但也存在著一些不足。隨著貨運計量安全檢測設備的不斷投入使用，通過貨運計量安全檢測設備檢測數據看，使用六支點轉向架兩車跨裝 25 m 鋼軌偏重問題較為突出。以包鋼為例，2009 年全年裝運 25 m 鋼軌 6950 組(73.87萬t)，經貨運計量安全檢測設備檢測偏重的208組，約占運量的 0.3%，其他裝運 25 m 鋼軌的鐵路局也不同程度地存在偏重問題。

2 產生偏重的原因分析

《鐵路貨物裝載加固規則》(以下簡稱《加規》)規定：裝車后，任何一個車輛轉向架所承受的貨物重量超過貨車容許載重量的二分之一，或兩轉向架承受重量之差大于 10 t，即為偏重。25 m 鋼軌運輸時發生的偏重問題與車輛及裝載加固方式有關。

25 m 鋼軌跨裝運輸用六支點專用轉向架，每組由4個滑臺或活動式滑枕、1個活心盤下架體、1個死心盤下架體及2個上架體組成，各部件擺放位置如圖2所示。4個滑臺或滑枕分別放在兩車輛的4個轉向架中心線上，即1、3、4、6支點，由上下架體組成的2個貨物轉向架分別放在車輛的橫中心線上，即2、5 兩支點。通常 1、3、4、6 支點的支承面高度比2、5 支點略低，以利于合理分布車輛的承重。

圖2 轉向架安裝位置示意圖

由圖 2可以得出，25 m 鋼軌采用六支點轉向架運輸方式是一個超靜定系統。同時，25 m 鋼軌可以看作是彈性梁，車輛同時也包含有彈性單元，如懸掛系統等。所以，25 m 鋼軌采用六支點轉向架運輸方式也是一個復雜的非線性系統。理論上，車輛的承重與車輛的懸掛狀態、支點的高度、車平板的高度，以及線路的狀態都有一定的關系。在實際運輸時，通過對貨運計量安全檢測設備檢測發現偏重問題的車組進行檢查和分析，偏重問題產生原因主要有以下幾個方面。

（1）跨裝車組，若2輛平車車地板高度差超過 20 mm，則 3 (4) 支點承受重量遠大于對應的1 (6) 支點承受重量，超過了車輛偏重規定的 10 t，致使車輛偏重。

（2）跨裝車組，2 輛平車車地板高度相同 (同一車型)，但裝載鋼軌后，由于貨車使用率和使用年限不同，車輛轉向架彈簧疲勞度不同，致使2輛平車車地板高度差超過 20 mm，同樣造成車輛偏重。

（3）跨裝車組，在2輛平車 3、4 支點之間，鋼軌會產生較大的撓度，增大平車上3、4支點的承重，如果3或4支點下的貨車轉向架彈簧疲勞度小(即強度大)，則承受重量大，造成車輛偏重。

（4）裝車前，如果不認真檢查車地板，安放3或4支點的下方由于車地板不平或邊緣角鐵變形突起，造成3或4支點不在同一高度，導致下方貨車轉向架承受重量大，造成車輛偏重。

（5）在使用時，由于各支點高度差沒有控制在一個合理的范圍，即使車輛的狀態完全一致，也會造成支點的受力差別較大，產生車輛偏重。

3 解決偏重問題的探討

車輛偏重問題的存在，會對列車運行安全有較大影響：①車輛載荷集中在車輛一端，該端應力值可能超過車輛設計許用應力值，極有可能造成底架局部產生裂紋，從而引起行車事故；②由于貨物偏重，車輛兩側輪對所受重量不均衡，車輛一端負重較大，則另一端容易翹起。特別是在通過豎曲線變坡點或道岔時，負重小的輪對容易出現爬軌，最終可能造成列車脫線或顛覆；③偏重嚴重時，使車輛一端車鉤翹起，容易在線路有坡度時兩連接車輛車鉤脫鉤，使車輛溜逸，造成列車沖突。

在解決車輛偏重問題時，除貨物本身的因素需要考慮外，還需考慮車輛的長度、集重與承載能力及裝載加固裝置等因素的影響，下面就幾種可能的解決方案進行探討。

（1）各鐵路局使用的裝載 25 m 鋼軌的轉向架，結構基本相同，但規格有所不同，通常是反映在支點的高度方面，通過調整支點的高度來控制車輛偏重。通過改變支點高度解決偏重問題時，通常是通過提高2、5支點上架體高度來減輕3、4支點承重。但采用此辦法時，可能出現以下問題：一是3、4支點與鋼軌不接觸，懸空而不承重；二是3、4支點承重小，而大部分重量由轉向架2、5支點承擔。六支點方案中的轉向架下架體兩負重面中心間距只有1000 mm，這樣2、5支點承重易超過《加規》規定的平車負重面長度最大容許載重量，特別是在車輛通過變坡點時，2、5支點承重更大，從而導致車輛集重。所以該辦法對支點的高度要求非常嚴格，且受車輛狀態的影響也較大。

（2）如果使用四支點承載 25 m 鋼軌，則該運輸系統仍為多支點超靜定問題，車輛的承重受支點高度的影響也非常大。如跨裝車輛處于理想狀態時，即重車高度一致，不存在偏重問題。但在實際運營中，車輛狀態參差不齊，無法完全保證車輛高度一致，極易造成貨車偏重。另外，采用四支點時，如采用座架方式，則車組通過曲線時，還需研究鋼軌橫向力對車輛運行安全性的影響。所以該方法也難以從根本上解決車輛偏重問題。

（3）如果使用兩支承貨物轉向架，則1輛車只有1個支點，安放在車輛地板中部，不受車地板高度差影響，不存在偏重問題，只要轉向架支重面長度符合《加規》承載重量規定，則既可解決偏重又能解決集重問題，有利于鐵路運輸安全。此方法對貨物轉向架的結構要求較高，必須在跨距滿足車輛集重要求的情況下有足夠的結構強度，同時重量盡可能小，以提高運量。

（4）開發 25 m 鋼軌運輸專用車。從 25 m 鋼軌和我國既有鐵道車輛的特點看，研發滿足 25 m 長度貨物需要的運輸車輛是完全可行的。專用運輸車既可以減少裝載加固材料的成本，提高運輸效率，又能保證運輸安全，也是貨物運輸發展的方向。

4 結束語

既有 25 m 鋼軌運輸裝載加固方案已經運用多年，為我國鐵路建設發揮了重要作用。隨著鐵路科技水平的不斷發展，25 m 鋼軌運輸技術有較大的提升空間。25 m 鋼軌運輸是一個復雜的系統工程，本文僅是從實際運輸中出現偏重問題這一角度，探討解決偏重問題的方法。研究制定更經濟、更安全的 25 m鋼軌運輸裝載加固方案，還需要大量的研究和實踐。