兩萬噸列車受力沖動淺談

摘 要：兩萬噸列車運行安全是鐵路運輸的核心，確保兩萬噸列車運行安全是機務工作的重中之重，列車運行中發生沖動大、車體錯位問題給鐵路運輸行車安全帶來很大壓力，本文就沖動大、車體錯位問題對兩萬噸列車受力和沖動進行分析，總結出解決辦法和措施。

關鍵詞：兩萬噸；重載列車受力；沖動分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.035

0 引言

朔黃鐵路開行后，列車沖動大停車、重聯渡板變形等情況時有發生。如果不加以重視容易引發列車斷鉤分離等事故。所以需要對重載列車運行中的受力進行分析，并研究操縱對重載列車平穩運行的影響，從而提出解決措施和方法。

1 起車受力

當列車起動時，在主從機車牽引力的作用下，前半列大約2/3車輛與后半列車輛的車鉤處于拉伸狀態，前半列剩余1/3車輛在中部機車的牽引力作用下呈壓縮狀態。此時坡道、牽引力越大，其中部機車向前壓鉤力就越大，因此起動時，牽引力不易過大，牽引力過大只會增大車鉤的縱向力。同時重載列車在起動前也不宜壓縮車鉤，車鉤壓縮后也會增加列車的受力。

2 長大下坡受力

在朔黃線長大下坡道主要集中在神池南至原平南，南灣至西柏坡區段，其坡道主要為10‰-12‰的坡道，在此坡道緩解后列車受力情況復雜，主要是拉鉤力與壓鉤力，一般循環制動區是先有緩解瞬間產生的拉鉤力，再有后部緩解后產生的壓鉤力，當列車在緩解30秒時，由于主從車同時給前半列及中部機車以后車輛充風，整列2/3的車輛在30秒的時候緩解完畢，在重力加速度的作用下，向前產生一種拉鉤力，此時后半列車的1/3的車輛只能依靠緩解波速依次傳遞實現緩解，前2/3車輛緩解的同時后1/3車輛還保持制動，此時進一步加劇拉鉤力；當列車的后1/3車輛緩解完畢后，在重力加速度的作用下向前產生壓鉤力，其緩解過程拉鉤力越大，車鉤間隙越大，縱向加速度造成的壓鉤力也越大。如果最大車鉤力是由沖擊力產生，則最大車鉤力發生在列車尾部，反之最大車鉤力是擠壓力時，最大車鉤力發生在列車中部從控機車附近。近期連續沖動大停車，分析其原因為制動力強，閘瓦摩擦系數大對擠壓力影響較大，對沖擊力影響較小；摩擦系數越大，擠壓力越大，發生車位越向前移，因此遇制動力強的車體運行中不宜采取退再生的方法操縱列車至緩解地點低速緩解，極易造成渡板變形及鉤緩失效。

3 上大上坡受力

前半列2/3車輛與后半列車輛車鉤處于拉伸狀態，前半列剩余1/3車輛在中部機車的牽引力作用下呈壓縮狀態。受坡道、牽引力影響，坡道、牽引力越大，中部機車向前壓鉤力越大。因此，長大上坡道車站，通過分相后雖然速度損失厲害，但是切記不可大牽引力野蠻操縱，大牽引力只會增加主車與后半列車輛、后半列車輛與中部機車的拉鉤力，嚴重時極易可能脫軌。

4 起伏坡道受力

車鉤間隙對列車受力有影響，特別是對縱向沖擊力和壓鉤力影響更為明顯，車鉤間隙對沖擊力的影響比對壓鉤力影響更大，由于后部車輛受力會逐步疊加，所以對后部車輛的影響更顯著；其他條件相同時，車鉤間隙越大，最大車鉤力越大.

（1）魚背形坡道再生受力。當主從控機車再生力與整列車輛的下滑力相同時，機車會產生一種頓挫感，此時整列車輛車鉤處于一種游離狀態；當主從控機車再生力大于整列車輛的下滑力時，前半列2/3車輛與后半列車輛的車鉤處于壓縮狀態，前半列1/3車輛的車鉤處于拉伸或者游離狀態；當主從控機車再生力小于整列車輛的下滑力時，此時前半列2/3車輛的車鉤處于壓縮狀態，前半列剩余1/3車輛處于壓縮狀態，后半列2/3車輛車鉤處于壓縮狀態，后半列剩余1/3車輛車鉤處于拉伸或者游離狀態。

（2）魚背形坡道制動后緩解受力。在魚背形坡道緩解列車時，尤其作為兩萬噸重載列車，其長度、重量均加劇了列車緩解后的縱向沖動。緩解后，由于整列車緩解的不一致性，造成列車后1/3車輛緩解時間滯后于列車前2/3的車輛大約20秒，前2/3的車輛在兩個機車同時充風緩解的作用下，且前半列處于下坡，此時重力加速度直接增加了中部機車與后半列車輛的拉鉤力；此時后半列處于上坡道，再一次加劇了其拉鉤力，其拉鉤力顯而易見，因此應避免在魚背形坡道制動調速，如果特殊情況制動后必須采取停車緩風措施。

5 彎道受力

（1）彎道受力分析。轉彎需要向心力，向心力由鐵軌提供一部分，（另一部分由重力提供，這一部分不會隨速度改變，所以不考慮），而鐵軌在列車下方，所以這個力的力矩會導致列車向外側翻。因此，外軌在列車有外翻傾向的時候受壓而產生了額外的壓力，而內軌減少了壓力，這種一增一減都是有利于反向力矩來抵抗前者，它們之和的垂直分量必須和重力相等。如果速度大，那么需要的向心力大。因為列車在垂直地面方向上沒有速度，所以就沒有加速度，所以這個方向上力平衡，那么重力必須與鐵軌的支持力分量平衡，列車的輪子是內沿半徑大，嵌在鐵軌內側。 所以轉彎時，外側的鐵軌對外側的車輪的內沿產生壓力，提供向心力。內側的鐵軌與輪子的內沿延伸部分接觸，這種接觸顯然只能提供壓力不能提供拉力，如果提供壓力，力則指向轉彎的外側，與向心力相反了，邏輯上不對。而實際情況是列車轉彎會向外側偏移，向外擠壓外側鐵軌，所以由外側鐵軌提供。 以上沒有考慮輪子與鐵軌在橫向的摩擦力。

（2）彎道受力與速度的關系。當火車按照規定的速率轉彎時，內、外軌只受到彈力（這時對火車而言，支持力和重力的合力提供水平方向的向心力）；當火車的速率大于規定速率時，火車有向外側的運動趨勢，這時外軌將受到車輪的向外的側向壓力；當火車的速率小于規定速率時，火車有向內側的運動趨勢，這時內軌將受到車輪的向內的側向壓力。

6 結束語

本文通過對朔黃鐵路兩萬噸重載列車受力進行分析，提出相應的措施辦法，可以防止兩萬噸列車操縱過程中人為原因造成沖動大或者重聯渡板變形，保證了兩萬噸列車安全，提高列車運行的品質。

參考文獻：

[1]姚小沛.朔黃鐵路1+1編組牽引216輛C80貨車兩萬噸列車試驗報告[R].北京，2015.

[2]中華人民共和國鐵道部.機車操作規程[M].中國鐵道出版社，北京，2001.

作者簡介：張永（1981-），男，陜西涇陽人，大專，班組長，研究方向：交通運輸。