出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車研制

王 毅，楊詩衛

（南車眉山車輛有限公司 產品開發部，四川眉山620032）

出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車研制

王 毅，楊詩衛

（南車眉山車輛有限公司 產品開發部，四川眉山620032）

介紹了出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車的主要參數、結構、計算及試驗情況。

棚車；結構；技術參數；試驗

2014年2月南車眉山公司與澳大利亞SC T公司簽訂了40輛25 t軸重大容積棚車供貨合同。根據合同要求，該車的設計和制造應滿足在整個澳大利亞鐵路系統DIR N允許大容積棚車和雙層集裝箱運輸的線路上運行，應能裝載64個標準A S貨盤。同年6月，完成了樣車的試制、試驗工作，現已交付客戶在澳大利亞準軌線路上進行運用考驗。

1　車輛用途

該車用于澳大利亞軌距為1 435 m m的鐵路專用線，主要用于采取貨盤裝運免受日曬、雨雪侵襲的貨物，除滿足人工裝卸外，還能適應叉車等機械化裝卸作業。

2　主要特點

（1）低自重、高可靠性的車體輕量化技術

中梁由下蓋板及腹板組焊成變截面的魚腹形梁，下側梁為L形冷彎型鋼的組焊結構，底架采用無中梁、枕梁、橫梁上蓋板結構，直接鋪設Q690高強度鋼地板，采用折線形板梁式車頂，側墻取消側柱，采用波紋壓型側板結構增加剛度，端墻采用豐字形結構，實現了低自重、高可靠性的車體輕量化設計目標。

（2）單面焊雙面成型焊接技術

側板和車門板為波紋壓型薄板組焊結構，為減少焊接變形的影響，采用單面焊雙面成型焊接技術，嚴格控制下料尺寸精度，制作自動焊焊接小車，滿足澳大利亞A S1554.1-2004《結構鋼焊接第1部分：鋼結構焊接》的要求。

（3）鋼地板表面涂裝環氧防滑涂料

該防滑涂料相對于P70型通用棚車的竹材層壓板具有以下優點：一是彈性和柔韌性好。能很好適應晝夜溫差和季節變化造成鋼結構熱脹冷縮形變，滿足貨物對涂層產生沖擊時的彈性緩沖，踩踏舒適度可滿足人員行走的要求；二是防滑性能好，摩擦系數高。試驗檢測摩擦系數為0.7，遠大于竹材層壓板的摩擦系數0.4；三是耐磨性能好?？蓽p少涂層的磨損，延長涂層的使用壽命；四是耐腐蝕性好。涂層具有良好的附著力和密封性，能阻止水汽和鹽霧的滲透，確保鋼底材不受腐蝕，能耐油沾污，能用洗滌劑液進行簡單方便的清洗。

（4）車門鎖采用兩級鎖閉機構，一級鎖采用標準集裝箱門鎖，二級鎖采用搭扣鎖。結構安全可靠，商品化程度高，配件更換方便。

（5）配裝南車眉山車輛有限公司研制的H Z25 AA U S型轉向架，采用常接觸彈性旁承、兩級剛度彈簧、液壓減振器等先進技術，滿足最高運行速度115 km/h的運行要求。

（6）采用150型集成控制閥制動系統，制動系統為間接控制系統。制動主管采用分支布置，實現了車輛與機車、車輛與車輛間的無限制連掛，提高車輛的編組效率。

（7）采用T M X單元制動裝置、E/F型重載加長型車鉤等部件，適應編組要求。

（8）側墻上設計高度可調的座板，可方便貨盤貨物的裝卸，最多可裝載64個貨盤，貨盤高度根據貨品情況有所不同。

3　主要技術參數

出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車主要技術參數

限界：符合R.O.A SE C TIO N 18 P L A T E E的要求

4　主要結構

該車主要由車體、車鉤緩沖裝置、制動裝置及轉向架等組成。

4.1車體

車體為全鋼焊接整體承載結構，主要由底架、側墻、端墻、車頂、車門等組成（見圖1）。主要的板材和梁件采用中國產Q450 N Q R1和Q690高強度耐大氣腐蝕鋼。

（1）底架

底架由中梁、枕梁、側梁、大橫梁、端梁、縱向梁、地板、上旁承等組成。沖擊座、前從板座、后從板座為鋼板組焊式結構。采用A SF公司低剖面上心盤，枕梁為由下蓋板、腹板、隔板組焊而成的雙腹板截面倒Π形梁。大橫梁為下蓋板、腹板組焊的單腹板截面倒T形梁。車門導軌采用矩形方鋼管，門口鋪設扁豆花紋下門檐。

圖1　出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車結構圖

（2）端墻

端墻由端板、端柱、角柱、橫帶、上端梁等組焊而成。端柱、橫帶采用U形冷彎型鋼，上端梁和角柱采用冷彎角鋼。1位端墻設置手制動機安裝座及扶手。

（3）側墻

側墻由門柱、側墻板、上側梁、邊框、側墻橫帶、托盤座板等組焊而成。側墻板采用波紋鋼板，側墻橫帶采用冷彎槽鋼，門柱、邊框采用矩形方鋼管，上側梁采用冷彎角鋼。門柱上設置用于貨物固定的拉環。

（4）車頂

車頂由車頂鋼架和車頂板組焊而成。車頂鋼架由車頂側梁、橫梁、縱向梁等組焊而成網格梁結構，車頂側梁為L形折彎件，橫梁和縱向梁采用冷彎矩形方鋼管。

（5）車門

車體兩側設置由左門、右門組成的推拉式車門。左門與右門之間設置車門防雨條，左門與右門之間、右門與側墻之間采用標準集裝箱箱門鎖閉裝置和搭扣鎖進行鎖閉。車門板采用波紋鋼板。左門和右門上部均設置導向輪，下部均設置帶有滾動軸承的滾輪滑輪。左門左側、右門右側設置橡膠緩沖塊。

4.2車鉤緩沖裝置

采用E/F重載加長型車鉤，配套采用17型鍛造鉤尾框、合金鋼車鉤尾銷、M T-2型緩沖器等。

4.3制動裝置

空氣制動裝置采用南車眉山車輛有限公司研制的150型集成控制閥制動系統，制動系統為間接控制系統，每套制動系統主要由集成控制閥、空重車調整裝置、加速緩解風缸、容積風缸、副風缸、供風風缸、空重車調整裝置、端部塞門、軟管連接器等組成。車輛端部塞門設置為分支形式，端部塞門為排風型。

手制動裝置由FS W型手制動機、手制動拉桿、手制動鏈條、手制動滑輪等組成。FS W型手制動機安裝于車輛1位端，可同時控制兩臺轉向架。

4.4轉向架

該轉向架為控制型鑄鋼3大件式貨車轉向架，主要由輪對、側架、承載鞍、橡膠墊、搖枕、T M X單元制動裝置、滾動軸承裝置、彈性旁承總成、液壓阻尼器及中央懸掛裝置等零部件組成。減振裝置為常摩擦減振裝置。中央懸掛裝置采用等高鋼彈簧組，由承載內、外彈簧組成。為提高高重心車輛的運行穩定性，側架彈簧承臺中央設置有用于抑制車體側滾的液壓阻尼器。

5　計算分析

5.1車輛強度計算分析

為分析出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車車體鋼結構的強度，參照A A R M 1001-2011《貨車設計制造規范》和A S 7520.2-2012《澳大利亞鐵道車輛車身結構要求第2部分：貨車》標準對車體鋼結構進行靜強度有限元分析計算，計算工況載荷為：

（1）工況1：載重705.6 k N+牽引3 375 k N；

（2）工況2：載重705.6 k N+壓縮4 450 k N；

（3）工況3：1.3×載重705.6 k N；

（4）工況4：載重705.6 k N+車頂載荷（該載荷的大小為15 lb/ft2，并同時承受一個大小為300 lb的集中載荷的作用）；

（5）工況5：載重705.6 kN+車鉤向上載荷220 kN；

（6）工況6：載重705.6 kN+車鉤向下載荷220 kN。

計算結果表明，各強度計算工況的最大當量應力均小于該處所用材料在相應工況下的許用應力，車輛強度滿足A A RM 1001-2009《貨車設計制造規范》和A S 7520.2-2012《澳大利亞鐵道車輛車身結構要求第2部分：貨車》標準的要求。

5.2車輛動力學性能

根據澳大利亞RISSB標準，委托西南交通大學機械工程學院利用SI M P A C K軟件建立了該車的動力學分析模型，對該車進行了動力學性能分析。

（1）在126.5 km/h速度以內，新輪和磨耗車輪、新摩擦減振器和減振器磨耗后等組合工況下，棚車空車車體底架橫向加速度平均峰值小于RISSB標準規定的0.35g，蛇行運動穩定性滿足RISSB標準的要求。

（2）在126.5 km/h速度以內，空車在新輪和磨耗車輪、新摩擦減振器和減振器磨耗后等組合工況下，棚車車體橫向加速度峰值小于0.5g，車體橫向加速度平均峰值小于0.35g，車體垂向加速度峰值小于0.8g，車體垂向加速度平均峰值小于0.5g，其基礎運行橫向和垂向加速度滿足RISSB標準的要求。

（3）在扭曲線路上，空車工況下，棚車車輪最大垂向載荷減載率小于0.6，在緩和曲線上的運行安全性滿足RISSB和W O S 01.283標準的要求。

（4）棚車在空車工況下轉向架的X系數小于0.205，重車工況下轉向架的X系數小于0.1，轉向架的X 系數滿足RISSB標準的要求。

（5）在126.5 km/h速度內，棚車通過獨立軌道不平順線路和循環軌道不平順線路時，空車和滿載工況下最小的車輪垂向載荷大于車輪靜載重的10%，車體垂向加速度最大值小于0.8g，車體橫向加速度最大值小于0.5g，最大的車軸L/v小于1.5，滿足RISSB標準的要求。

（6）在115 km/h設計速度下，重車工況下低頻垂直作用力P2力均小于230 kN，滿足RISSB AS 7509.2：2013標準的要求。

（7）棚車車輪抬升率RW L小于極限車輛抬升率RLIM的90%，滿足RISSB 7509.2的要求。

6　試驗情況

6.1擺動試驗

為驗證車體與轉向架部件之間是否有足夠的垂向、橫向和縱向間隙，防止車輛滿載情況下各部件發生干涉，按照R U S 284-2002《靜態車輛/轉向架擺動試驗》標準的規定，對該車在彈簧壓死狀態、模擬70 m最小水平曲線半徑進行了試驗。試驗結果表明：轉向架側架、車輪、制動裝置各部件未與車體部件發生干涉，符合R U S 284-2002標準的要求。

6.2線路扭曲響應試驗

按照W O S 01.283-2005《靜態車輛扭轉試驗》標準的規定，對樣車進行了車輛靜態扭轉載荷測試及心盤搭接量測量。試驗結果表明：扭曲工況下，最大輪重減載率小于原始靜態車輪載荷的60%，上下心盤搭接量大于14 m m，滿足W O S 01.283-2005標準的要求。

6.3閘瓦壓力試驗

為驗證該車空氣制動系統的空重車靜態制動率和手制動率是否符合技術規范的相關規定，對該車進行了閘瓦壓力測試。試驗結果表明：空重車靜態制動率、手制動的重車靜態制動率均滿足A A R S 401-2006規定的空車制動率為15%～32%、重車制動率為11%～14%、重車手制動率不小于10%的要求。

7　結束語

現場運用表明，該車能滿足澳大利亞鐵路貨車安全運行的要求，貨盤運輸方便快捷，運用情況良好。

［1］ 西南交通大學機械工程學院.出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車車體結構強度與剛度分析報告［R］.2014.

［2］ 西南交通大學機械工程學院.出口澳大利亞25 t軸重大容積棚車動力學性能分析報告［R］.2014.

Develop ment of High Cube W agon Exported to Australia 25 t Axle Load

W A N G Yi，Y A N G Shiωei
（CSR M eishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Product Develop ment Department，M eishan 620032 Sichuan，China）

In this paper，we introduce the main technical parameters，structure，calculation and testing of High Cube W agon exported to A ustralia with axle load of 25 t.

Cube W agon；structure；technical parameter；test

U272.1

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.05.14

1008-7842（2015）05-0064-03

王毅（1980—）男，高級工程師（2015-01-13）