長軌運輸車長大坡道補機作業(yè)

郝靜

摘要：無砟軌道以其高平順、高穩(wěn)定、少維修成為高速鐵路主要軌道結(jié)構(gòu)形式，在一次鋪設(shè)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(tài)進行分析，通過建立模型，得出需補機作業(yè)的條件。在以往的工程中，長大坡道上補機作業(yè)均結(jié)論性依據(jù)。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(guān)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(zhèn)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(lián)絡(luò)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(zhèn)、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(zhèn)站、江都站、既有滬寧城際線鎮(zhèn)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(diào)節(jié)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(guān)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(wěn)地通過曲線和道岔，對列車行駛的安全性及穩(wěn)定性具有重要作用。輪緣的磨耗往往會使正常的輪軌關(guān)系發(fā)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(chǎn)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(jīng)濟損失。為避免以上情況發(fā)生，通過補充機車牽引作業(yè)來滿足行車要求，簡稱補機作業(yè)，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(yè)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(xiàn)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(shè)長軌大列總重P，車輪半徑R，滾動摩擦系數(shù)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(shù)量和平板車數(shù)量無關(guān)，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(jié)構(gòu)的整體。受力分析如圖1所示：

取前、后輪如圖2，得出結(jié)論：

3 ?相關(guān)參數(shù)

3.1 ?東風4B型內(nèi)燃機車技術(shù)參數(shù)[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(xù)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(zhuǎn)向架軸距：3.6m;柴油機型號：16V240ZJB;燃油儲備量：9000L;牽引發(fā)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(guān)參數(shù)

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

單個平板車自重22.5，長軌大列按照40節(jié)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(jié)論

長軌大列總重P=P1+P2+P3+P0=26050kN，因鋼軌存在銹蝕現(xiàn)象，車輪滾動摩擦系數(shù)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(xù)牽引力，取值：客運243kN，貨運324kN;

半坡起步時，F(xiàn)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(yè)在連鎮(zhèn)鐵路有較好的應用。

5結(jié)束語

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

參考文獻

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