出口秘魯集裝箱平車(chē)的研制

孫純旭

摘 要：本文主要介紹了秘魯集裝箱平車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)、車(chē)輛結(jié)構(gòu)配置、計(jì)算分析及試驗(yàn)情況。

關(guān)鍵詞：集裝箱平車(chē);技術(shù)參數(shù);結(jié)構(gòu);試驗(yàn)

秘魯集裝箱平車(chē)是中車(chē)長(zhǎng)江車(chē)輛公司為秘魯鐵路公司設(shè)計(jì)制造一種鐵路集裝箱專(zhuān)用平車(chē)，2015年5月完成設(shè)計(jì)，8月完成樣車(chē)試制及試驗(yàn)，11月完成批量生產(chǎn)及交付，2016年1月開(kāi)始在秘魯鐵路線(xiàn)上正式運(yùn)營(yíng)。

1 車(chē)輛用途

該車(chē)主要用于在秘魯標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路上運(yùn)輸三個(gè)4米特種集裝箱，或兩個(gè)20英尺國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。

2 主要技術(shù)參數(shù)（表1）

3 主要結(jié)構(gòu)及配置

該車(chē)主要由底架組成、集裝箱鎖閉裝置、空氣制動(dòng)裝置、手制動(dòng)裝置、車(chē)鉤緩沖裝置和轉(zhuǎn)向架等部件組成（參見(jiàn)圖1）。

3.1 底架組成

底架為骨架式魚(yú)骨形全鋼焊接結(jié)構(gòu)，主要由端梁、中梁、枕梁、大橫梁、縱向梁、走板等組焊而成。其中：枕梁由枕梁上蓋板、枕梁腹板和枕梁下蓋板組焊而成;大橫梁由橫梁上蓋板、橫梁腹板、橫梁下蓋板組焊而成。

中梁為雙向變截面魚(yú)腹形組焊結(jié)構(gòu)，主要由中梁上蓋板、中梁下蓋板、中梁腹板、中梁隔板和沖擊座組焊而成，上心盤(pán)與中梁間采用專(zhuān)業(yè)拉鉚釘連接。

3.2 集裝箱鎖閉裝置

集裝箱鎖閉裝置采用Quick-Lock鎖，由16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Quick-lock、4個(gè)固定位鎖座和12個(gè)高低位鎖座組成，承載座焊接在橫梁端部。

3.3 空氣制動(dòng)裝置

空氣制動(dòng)裝置采用了美國(guó)Wabtec公司的ABDX制動(dòng)系統(tǒng)。主要由ABDX控制閥、10〞×12〞ABU型制動(dòng)缸、2300-DJ型閘調(diào)器、ELX-B40%空重閥、雙室風(fēng)缸、均衡風(fēng)缸、RX-3保持閥、AB-1雙支管閥、MDV 100脫軌閥、組合式集塵器、球芯折角塞門(mén)、主管三通、制動(dòng)杠桿、制動(dòng)拉桿、軟管等組成。

3.4 手制動(dòng)裝置

手制動(dòng)裝置采用AAR標(biāo)準(zhǔn)的U-9300型手制動(dòng)機(jī)，具有制動(dòng)、階段緩解和快速緩解等三種功能。

3.5 車(chē)鉤緩沖裝置

車(chē)鉤緩沖裝置主要由車(chē)鉤、鉤尾框、鉤尾銷(xiāo)、從板和緩沖器等組成。車(chē)鉤為符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的E級(jí)鋼SBE60EE型車(chē)鉤，相應(yīng)配置SY40AE型鉤尾框，Y44AE型從板，Mark50緩沖器，按照AAR S-239標(biāo)準(zhǔn)布局。

3.6 轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)向架采用常摩擦力減振裝置鑄鋼三大件式轉(zhuǎn)向架，主要由輪對(duì)組成、側(cè)架組成、中央懸掛及減振裝置、搖枕組成、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、軸承、承載鞍、彈性旁承等組成。

4 計(jì)算分析

4.1 車(chē)體靜強(qiáng)度計(jì)算

采用ANSYS軟件按照AAR M1001標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對(duì)車(chē)輛的基本工況、頂車(chē)、抬車(chē)、吊車(chē)、側(cè)滾浮沉、屈曲等工況進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示：在各工況下車(chē)體各部位的最大應(yīng)力都小于材料的屈服強(qiáng)度450MPa，在側(cè)滾浮沉工況時(shí)，枕梁下蓋板開(kāi)孔處應(yīng)力最大為432 MPa;車(chē)輛的最小屈曲因子為1.651，與標(biāo)準(zhǔn)值1.5相比，有足夠的安全裕量;在沖擊工況下，最大應(yīng)力為450MPa，小于材料Q450NQR1的抗拉強(qiáng)度550MPa。

4.2 車(chē)體疲勞壽命分析

依據(jù)AAR機(jī)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)C-Ⅱ-2007（M-1001） “貨車(chē)設(shè)計(jì)制造規(guī)范”第7章“貨車(chē)的疲勞設(shè)計(jì)”的有關(guān)內(nèi)容確定車(chē)體結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析的載荷條件和評(píng)價(jià)方法，采用ANSYS有限元軟件對(duì)該車(chē)體進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，估算該車(chē)體在心盤(pán)、縱向車(chē)鉤、旁承及扭轉(zhuǎn)載荷譜條件下的疲勞壽命。通過(guò)計(jì)算評(píng)估，該車(chē)車(chē)體所有焊縫部位均能滿(mǎn)足375萬(wàn)公里設(shè)計(jì)壽命的要求，靠近端部的大橫梁下蓋板與縱向梁下翼板對(duì)接焊縫疲勞損傷最大，疲勞壽命為421萬(wàn)公里。

4.3 動(dòng)力學(xué)性能計(jì)算

按照AAR M-1001 第11章《新造貨車(chē)運(yùn)用評(píng)價(jià)試驗(yàn)和分析》對(duì)秘魯集裝箱平車(chē)在空車(chē)和滿(mǎn)載工況下進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析，線(xiàn)路為FRA 2級(jí)，分析結(jié)果顯示：車(chē)輛在直線(xiàn)上的蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，空重車(chē)在圓曲線(xiàn)和緩和曲線(xiàn)上的運(yùn)行安全性，以及通過(guò)有各種激擾的線(xiàn)路時(shí)的動(dòng)力學(xué)性能均滿(mǎn)足AAR 標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 試驗(yàn)

5.1 車(chē)體靜強(qiáng)度試驗(yàn)

按照AAR M-1001第Ⅺ章“新造貨車(chē)運(yùn)用性能的試驗(yàn)和分析”對(duì)秘魯集裝箱平車(chē)試制樣車(chē)進(jìn)行車(chē)體結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度試驗(yàn)，主要有以下工況及組合：牽引載荷、緩沖壓縮載荷、壓縮載荷、垂向裝載、頂車(chē)載荷、車(chē)鉤垂向載荷。試驗(yàn)結(jié)果顯示：車(chē)輛在所有工況均沒(méi)有發(fā)生永久變形，最大應(yīng)力值為338MPa，發(fā)生在重車(chē)壓縮工況，位于中梁上蓋板靠近大橫梁處，車(chē)體靜強(qiáng)度滿(mǎn)足AAR M-1001標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.2 集裝箱裝載/卸載試驗(yàn)

采用20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱和4米特種集裝箱進(jìn)行了實(shí)際裝載和卸載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：集裝箱鎖閉裝置能在高低位之間容易轉(zhuǎn)換，并且在高低位時(shí)都能閉鎖到位，所有集裝箱都能自然落入相應(yīng)鎖頭上，所有鎖鉤都能正確鎖住集裝箱角件并能順利解鎖。

5.3 模擬曲線(xiàn)通過(guò)試驗(yàn)

為驗(yàn)證車(chē)輛在通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)，轉(zhuǎn)向架與車(chē)體在相對(duì)擺動(dòng)中，在最?lèi)毫拥那闆r下，轉(zhuǎn)向架與車(chē)體之間不發(fā)生干涉。車(chē)輛與車(chē)輛在相對(duì)擺動(dòng)中，車(chē)輛與車(chē)輛間端部有足夠的間隙，以及車(chē)輛與車(chē)輛間的軟管長(zhǎng)度不會(huì)造成拉扯、打結(jié)以及連接后滿(mǎn)足離軌面高度要求，進(jìn)行了車(chē)輛模擬曲線(xiàn)通過(guò)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示：在模擬曲線(xiàn)工況中，車(chē)輛各零部件之間無(wú)干涉，且在極限工況時(shí)仍有足夠的安全距離。

6 結(jié)束語(yǔ)

出口秘魯集裝箱平車(chē)的設(shè)計(jì)和制造均滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用戶(hù)技術(shù)規(guī)范的要求，經(jīng)過(guò)四年多的持續(xù)運(yùn)營(yíng)，為用戶(hù)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，用戶(hù)反饋車(chē)輛性能狀態(tài)良好。