長軌運輸車長大坡道補機作業

郝靜

摘要：無砟軌道以其高平順、高穩定、少維修成為高速鐵路主要軌道結構形式，在一次鋪設長鋼軌施工過程中，長軌安全運輸成為鋪架施工的突出重點問題。本文對長軌大列在長大坡道上受力狀態進行分析，通過建立模型，得出需補機作業的條件。在以往的工程中，長大坡道上補機作業均結論性依據。往往大小坡度均通過補機完成。在項目軌道工程施工過程中取得較好的應用，減少資源配置，降低成本。

關鍵詞： 長軌運輸;坡度;列車荷載;滾動摩擦

1 ?概述

新建連云港至鎮江鐵路LZZQ—6標段鋪軌起止里程為DK1+681.873～滬寧城際K224+393.27，新鋪正線689.9km（含聯絡線），改建正線14.39km（既有京滬線）。新鋪灌云、灌南、漣水、淮安東、寶應、界首鎮、高郵、揚州南、大港等9個車站，新鋪吉慶、邵伯、橫山3座線路所，改建既有寧啟線泰安鎮站、江都站、既有滬寧城際線鎮江站、丹徒站4個車站，共計新鋪站線40.04公里，改建站線4.5公里;新鋪鋼軌伸縮調節器16組（其中，特殊研制4組），新鋪正線道岔150組、站線道岔24組，共計新鋪道岔174組，拆除道岔13組（其中，就地拆鋪5組）;在上下行線路中，坡度大于10‰的有64處，超過13‰的有15處。

列車的安全性越來越受到重視。車輪是保證軌道車輛安全運行的關鍵部件。對于軌道交通而言，由于列車的起動、加速、過彎、制動比較頻繁，對車輪的壽命影響很大，引起的車輪缺陷會給運營造成安全隱患。輪緣是車輪上的重要組成部分，使車輪能平穩地通過曲線和道岔，對列車行駛的安全性及穩定性具有重要作用。輪緣的磨耗往往會使正常的輪軌關系發生改變，大大增加維修工作量。因此對軌道交通車輛輪緣磨耗的研究越來越多。施工階段工程列車在運輸長軌時在長大坡道上行駛時，因機車動力不足，可能導致機車打滑，危及行車安全;且機車輪緣對長鋼軌易造成擦傷，造成鋼軌產生不均勻磨耗等表面缺陷。缺陷處理費時費力，造成較大的經濟損失。為避免以上情況發生，通過補充機車牽引作業來滿足行車要求，簡稱補機作業，下面通過建立模型，對長大坡度道上進行受力分析、計算、研究，從而得出長軌列車在長大坡度上的補機作業條件。

2 ?建立模型[1]

在列車的運行過程中，由于列車線路上出現坡道情況，當列車在線路上運行時會受到不同的外力作用，我們將滿載500m長鋼軌的列車簡稱為長軌大列，并簡化長軌大列的受力方式，假設長軌大列總重P，車輪半徑R，滾動摩擦系數δ，機車牽引力為F，坡度角θ，在長大坡道上長軌大列的牽引力F=Psinθ+Pδcosθ，因此在長大坡道上長軌大列的受力與輪對的數量和平板車數量無關，為了便于計算將整個長軌大列模型化為如圖所示的一個具有兩輪結構的整體。受力分析如圖1所示：

取前、后輪如圖2，得出結論：

3 ?相關參數

3.1 ?東風4B型內燃機車技術參數[2]

用途：干線客運、貨運;最大速度：客運：120km/h貨運：100km/h;軌距：1435mm ;軸式：Co-Co;起動牽引力：客運：327.5N貨運：435kN;軸徑：1050mm;持續牽引力：客運：243kN貨運：324kN;柴油機裝車功率表：2430kW;軸重：23±3t;外形尺寸（長x寬x高）：21100x3309x4755mm;整備重量：138±3t;通過最小曲線半徑：145m;機車全軸距：15.6m;沙儲量：800kg;轉向架軸距：3.6m;柴油機型號：16V240ZJB;燃油儲備量：9000L;牽引發電機型號：TQFR-3000;機油儲量：1200kg;硅整流裝置型號：GTF4800/770;水儲量：1200kg;牽引電動機型號：ZQDR-410;車輪直徑：846mm（實測）;

3.2 ?其他相關參數

車輪的滾動摩擦系數δ為：0.3～0.9mm，由于工程線鋼軌銹蝕，此處取摩擦系數δ=1.0[1]。

單個平板車自重22.5，長軌大列按照40節平板計算，P1=22.5t×40=900t。

單個長軌鎖閉架自重約0.6t，整列長軌大列按照80個鎖閉架計算，P2=0.6t×80=48t。

P60鋼軌60.643kg/m，每列車按照50根500m長軌計算，P3=50×500×60.643kg=1516t。

4得出結論

長軌大列總重P=P1+P2+P3+P0=26050kN，因鋼軌存在銹蝕現象，車輪滾動摩擦系數δ取1.0mm，車輪半徑R=423mm。

將P、δ、R帶入方程：

即：

正常運行時：F為持續牽引力，取值：客運243kN，貨運324kN;

半坡起步時，F為起動牽引力，取值客運327.5kN，貨運435kN;

由于θ值極小，坡度為，可得：

（1）客運機車能正常運行的最大坡度：i客=tanθ=sinθ-0.0139

（2）貨運機車能正常運行的最大坡度：i貨=tanθ=sinθ=0.0202

（3）客運機車能正常啟動（半坡起步）的最大坡度：i客=tanθ=sinθ=0.0204

（4）貨運機車能正常啟動（半坡起步）的最大坡度：i貨=tanθ=sinθ=0.0287

實際施工過程中，機車使用的額定功率、牽引力等最大可達到80%的有效使用率，長軌大列在長大坡道上安全運輸坡度最大值為13‰。補機作業在連鎮鐵路有較好的應用。

5結束語

長大坡度上補機作業在連鎮項目全面實施，在確保施工安全、質量、進度等方面均具有一定指導意義，同時可降低連續補機作業成本。長大坡道上的補機作業明確了在何種坡度上需要補機作業，其實用性能為鋪架運輸作業提供借鑒。

參考文獻

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