基于EN12663標準的關節式平車靜強度試驗方法研究

宋曉磊

摘要：依據標準EN12663-2-2012《鐵路應用—軌道車輛車體結構要求—第二部分：貨車》對Sggmrss90’型關節式集裝箱平車車體靜強度試驗的工況、方法及結果評定進行了分析研究，為鐵路貨車，尤其是關節式貨車車組依據EN12663標準進行車體靜強度試驗提供了一定參考。

關鍵詞：關節式;平車;靜強度;試驗

0 ?引言

近幾年，隨著一帶一路計劃的推進，我國鐵路貨車裝備出口形式得到了很大改善，一些產品更是進入到歐洲等發達國家市場。出口型鐵路貨車的試驗考核標準通常是根據客戶要求進行選定的，其中，歐洲鐵路貨車車體靜強度試驗主要采用標準EN12663-2-2012《鐵路應用—軌道車輛車體結構要求—第二部分：貨車》（以下簡稱EN12663-2）進行，在此背景下，不管是設計人員還是試驗人員都需加強對標準EN12663-2的認識和理解，以便產品各方面性能滿足標準要求。Sggmrss90’型關節式集裝箱平車是中車山東機車車輛有限公司出口瑞士的車型，依據標準EN12663-2進行車體靜強度試驗。該車為關節式車，兩車一組，國內對這種關節式車組的靜強度試驗很少，更沒有按照標準EN12663-2進行此類車型車體靜強度試驗的先例，同時該車按客戶要求的車體靜強度試驗基本涵蓋了標準EN12663-2中規定的所有工況，因此其具有一定的代表性和參考性。

1 ?車輛簡介

Sggmrss90’型關節式集裝箱平車車體底架分為A和B兩個底架，這兩個底架通過中間的關節連接器組成一個車輛單元，裝有3個Y25Ls（s）1-K型轉向架。關于該車車體靜強度試驗方面的要求，技術條件中規定空車時車輛強度、剛度應符合EN 12663-2中F-I類貨車要求，重車時車輛強度、剛度符合EN 12663-2 F-Ⅱ類貨車要求。

2 ?試驗工況

按照技術條件的要求，依據標準EN12663-2對Sggmrss90’型關節式集裝箱平車進行車體靜強度試驗，試驗內容包括車體靜強度和垂向彎曲剛度，其中車體靜強度包括縱向載荷工況、垂向載荷工況、抬車工況及復軌工況等，垂向彎曲剛度試驗是在垂向載荷工況下同時進行的。

3 ?試驗方法

標準EN12663-2中對車體靜強度的試驗內容進行了具體規定，但對于具體的試驗方法沒有詳盡的說明，這里對標準中各試驗工況的試驗方法進行了較為詳細的介紹。

3.1 垂向載荷試驗 ?垂向載荷試驗通常采用施加重物（砝碼、沙袋等）的方法來模擬車體受垂向載荷的影響，加至規定垂向載荷后測試各應力測點的應力及各位移測點的位移。標準EN12663-2中規定縱向載荷工況均應與車體自重載荷m1g（m1為車體質量）進行組合考慮，部分縱向載荷工況應與垂向載荷（m1+m3）g（m3為車輛標記載重）進行組合考慮;標準規定在車輛載重載荷m3g作用下測試車體最大撓跨比，進行垂向彎曲剛度考核;垂向載荷考核按超常負載1.3（m1+m3）g進行考核。所以Sggmrss90’型關節式集裝箱平車垂向載荷試驗分四步進行測試，測試各應力測點的應力及各位移測點的位移，如表1所示。

3.2 縱向載荷試驗 ?Sggmrss90’型關節式集裝箱平車車端設有側緩沖器，所以按照標準EN12663-2規定在車鉤及側緩處施加縱向載荷，完成縱向載荷試驗，測試各縱向載荷試驗工況下的應力值，具體試驗方法如下。①側緩沖器區域2000kN壓縮載荷與垂向載荷m1g組合試驗，垂向載荷m1g作用下在側緩沖器中心線位置施加縱向壓縮載荷，如圖1所示。②側緩沖器區域1200kN壓縮載荷與垂向載荷（m1+m3）g組合試驗，垂向載荷（m1+m3）g作用下在側緩沖器中心線位置施加縱向壓縮載荷。③側緩沖器中心線下方50mm1500kN壓縮載荷與垂向載荷m1g組合試驗，垂向載荷m1g作用下在側緩沖器中心線下方50mm位置施加縱向壓縮載荷。④側緩沖器中心線下方50mm900kN壓縮載荷與垂向載荷（m1+m3）g組合試驗，垂向載荷（m1+m3）g作用下在側緩沖器中心線下方50mm位置施加縱向壓縮載荷。⑤側緩沖器對角400kN壓縮載荷與垂向載荷m1g組合試驗，垂向載荷m1g作用下在斜對稱側緩沖器中心線位置施加縱向壓縮載荷。⑥車鉤區域1500kN拉伸載荷與垂向載荷m1g組合試驗，垂向載荷m1g作用下施加縱向拉伸載荷。⑦車鉤區域1500kN拉伸載荷與垂向載荷（m1+m3）g組合試驗，垂向載荷（m1+m3）g作用下施加縱向拉伸載荷。

3.3 抬車與復軌載荷試驗 ?標準EN12663-2規定，抬車載荷試驗包括單端抬車、整車抬車及支承點移位抬車，由于該車一二位端結構不同，所以需對一二位端分別進行單端抬車，具體試驗方法見表2。復軌載荷試驗包括一位端復軌、二位端復軌及中間端復軌，具體試驗方法見表3。由于Sggmrss90’型關節式集裝箱平車車組中間端4個抬車位和4個復軌位為同一位置，且試驗方法相同，所以試驗中只進行了中間端復軌工況，省去了中間端抬車工況。（圖2、圖3）

3.4 垂向彎曲剛度試驗 ?垂向彎曲剛度試驗可以在垂向載荷試驗時同時進行，即在施加垂向載重載荷m3g時，測試各位移測點位移值。由于該車車體橫向結構非對稱，載重載荷分布也是非對稱的，且無中梁，所以為了測取車體底架最大撓度值，試驗前根據該車車體靜強度有限元計算結果，找到在載重載荷作用下側梁最大撓度位置，進而確定試驗中位移測點的位置，以側梁最大撓度作為車體底架最大撓度。

4 ?試驗結果評定

標準EN12663-2中規定各試驗工況下各應力測點應力值不得超過材料的許用應力，除了垂向超常載荷1.3（m1+m3）g試驗工況外，其余試驗工況各測點應力值均為組合工況的合成應力值，縱向載荷工況與垂向載荷m1g或垂向載荷（m1+m3）g的組合，抬車及復軌工況與垂向載荷（m1+m3）g的組合。對于車體垂向彎曲剛度試驗結果的評定，標準EN12663-2規定在垂向載重載荷m3g作用下，車體底架最大撓度與車體預上撓度的差值應不超過車輛定距的3‰。

5 ?結論與建議

通過對Sggmrss90’型關節式集裝箱平車車體靜強度試驗內容、試驗方法及試驗結果評定的介紹，加深了對EN12663-2標準的認識和理解，其中Sggmrss90’型關節式集裝箱平車兩車一組進行試驗與單車進行試驗存在一定的差別，比如抬車、復軌工況中中間端抬車和復軌的處理方法等，對鐵路貨車車組靜強度試驗有一定的借鑒意義。

歐洲鐵路貨運發達，尤其公鐵聯運、快捷運輸方面，而與之匹配的標準體系也很完善，建議結合諸如Sggmrss90’型關節式集裝箱平車之類的出口車試驗項目，對比分析國內標準與歐洲標準之間的差異，為我國公鐵聯運、快捷運輸車輛的靜強度考核提供一定的參考。

參考文獻：

[1]EN12663-2-2012，鐵路應用—軌道車輛車體結構要求—第二部分：貨車[S].

[2]EN12663-1：2010+A1：2014，鐵路應用——軌道車輛車體結構要求—第一部分：機車和客車[S].

[3]AAR M 1001-2015，Design， fabrication and construction of freight wagons[S].