出口機車過軌運輸車鉤技術方案研究

趙奪 郭充

摘要：本文主要針對出口機車項目中在機車發運時采用過渡車鉤方案進行分析和研究。

關鍵詞：車鉤 運輸 ?寬軌 ?安全

1引言

由于機車出口國為內陸國家，機車要通過陸運無火回送方式到內陸港后更換成正式的寬軌轉向架和CA-3車鉤后再送到目的地。出口國家鐵路為寬軌軌距為1520mm，車鉤高度為1060mm，與國內車鉤輪廓不同、高度差不同的問題，國內牽引機車與其無法連掛，需要采用新型車鉤連接牽引機車和出口機車。該車鉤既能符合出口機車的車鉤箱體的接口，又能滿足與國內牽引機車連掛，同時具有足夠的安全性和可靠性。

2、車鉤選型方案的分析

機車用CA-3車鉤與國內車鉤輪廓不匹配，無法進行連掛。所以需要應用符合國內車鉤輪廓的過渡車鉤完成連掛運輸作業。綜合國內現階段的車鉤型式，大致選取三種型號較為符合的車鉤進行詳細的技術對比分析。

2.1 100型下作用車鉤作為運輸代用方案可行性分析

該車鉤鉤體長度為842mm，連掛車鉤長約為1410mm，經過曲線通過計算分析，該車鉤鉤體過短，機車無法通過國內R145m、R125m曲線。所以，采用100型車鉤方案不可行。

2.2 103型下作用車鉤作為運輸代用方案可行性分析

103型機車車鉤與CA-3車鉤鉤體長度相近，機車曲線通過計算滿足國內線路曲線通過。由于103型車鉤最小破壞載荷2000kN，運輸過程中不能連掛大噸位貨運列車，以免發生車鉤斷裂的事故，安全性差，同時只能通過專列運輸，運輸成本過高。

2.3非標車鉤方案分析

采用非標車鉤方案保持了鉤身的高度尺寸不變，緩沖器的高度不變，因此在更換車鉤時不用更換緩沖器。機車采用非標車鉤帶有較高的鉤肩，可避免當鉤肩高度低于沖擊座高度時，沖擊座將無法對車體結構起到保護作用的風險發生。同時機車端部沖擊座高度降低，增加防跳結構保證鉤體高度與沖擊座之間的間距約為28mm，在機車運行中對鉤體高度進行限位，防止代用車鉤上跳發生危險。

2.4 小結

采用非標車鉤作為過軌運輸車鉤，機車結構保持不變。現場更換車鉤簡單，只需更換車鉤。機車設計在端部結構及沖擊座結構增加防跳止擋，對鉤肩高度進行限位，防止代用車鉤上跳。提高了運輸的可靠性和安全性。

3 非標車鉤的安全性分析

在機車的車體端部增加機車的防跳結構，保證在運輸中的安全性，同時對車鉤進行車鉤高度差的計算分析和研究。對車鉤應用進行安全性校核。

3.1曲線通過校核

1.經過計算分析，車端距離在125m曲線上，最大為860mm，最小為338mm，符合機車限界要求。車鉤最大轉角14.25°，均符合機車設計要求和通過要求。

3.2車鉤承載力計算

機車最大起動牽引力為916KN。CA-3型車鉤抗拉伸力為2000KN，抗壓縮力為2500KN：鉤尾框拉伸力為2500KN，鉤尾銷彎曲載荷為2500KN。根據設計要求，在不產生永久變形的情況下，車體能夠承受2500kN縱向壓縮力和2000kN拉伸力。

得出結論：車鉤及相關部件承載力遠大于機車牽引阻力;車體拉伸壓縮載荷大于機車牽引阻力。

3.3車鉤高度差分析

針對在運輸過程中機車連掛存在非標車鉤與正式車鉤存在高度差，所以非標車鉤在運用過程中將承受很大的彎曲力矩，現在通過力學分析對產生的彎矩及屈服強度進行計算分析。

用有限元軟件Abaqus建立模型進行模擬仿真計算。一端進行約束，在另一端施加載荷，進行計算。

當施加570kN的牽引力時，計算結果如圖1所示，最大應力為152Mpa，與理論計算結果相近。

當施加480kN的制動力時，計算結果如圖2所示，最大應力為128Mpa，與理論計算結果相近。

通過將車鉤參數的輸入，仿真模擬手段進行評估。綜合考慮在機車牽引和制動兩種工況下，機車牽引力最大的時候由于車鉤高度差產生拉力和彎矩，計算結果顯示最大可能應力為314MPa，機車牽引力最大的時候由于車鉤高度差產生壓力和彎矩，計算結果顯示最大可能應力為264.4MPa。

以上兩種情況的最大應力遠遠小于車鉤本身的材料屈服極限（C級鋼是415Mpa，E級鋼為690Mpa）。經過仿真軟件的評估方式模擬機車的牽引制動工況得出結論過軌車鉤可以安全運用。

4 結語

出口機車采用的非標車鉤進行過軌運輸方案合理，在實際運輸過程中安全性強、可靠性高，滿足國內過軌運輸的規程。同時成本較低，拆裝方便。該技術點為搭建一帶一路出口機車技術平臺起到巨大作用。

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