提高轴重对架桥机组用平车性能的影响

黄元琳

（中国南车集团 二七车辆有限公司，北京100072）

国铁营业线上运行的架桥机具有架桥兼铺轨作业功能，属自轮运转特种设备，须符合相关的国家和铁路标准及《铁路技术管理规程》的技术要求和限界要求，由铁道部统一管理。架桥机组用平车是架桥机的基础部分，系特种车辆之一。

为适应架设新建或改建速度200 km／h铁路规划采用的新型预应力混凝土T梁的需要，中国南车二七车辆有限公司研制了TJ165型架桥机组主机用NJ3型平车及辅机用NJ4型平车。

在施工作业时架桥机用平车一位端转向架要承受较大的载荷，考虑到受允许轴重的限制，TJ165型架桥机组主机用NJ3型平车及辅机用NJ4型平车的一位端均采用了旁承承载5轴转向架、二位端采用了心盘承载组合式4轴转向架的结构形式，使架桥机组用平车既保证了架桥作业时的平稳性和载重大的要求，又满足了架桥机组用平车过轨运输时速度80 km／h的要求。

随着对架桥机组过轨运输效率要求的提高，架桥机组用平车在无装备过轨运输或转场（转换施工场地，下同）过轨运输时的提速问题也提上了日程。通过TJ165型架桥机组主机用NJ3型平车及辅机用NJ4型平车的动力学试验表明，5轴转向架的曲线通过能力较4轴转向架弱，导致限速较低。除进一步研究提高5轴转向架的动力学性能外，还有一种办法就是通过提高允许轴重来改变转向架现有的结构，如果轴重提高到30 t，为一位端设计成4轴一体式转向架以替代5轴一体式转向架带来了可行性。下面以TJ165型架桥机组主机用NJ3型平车及辅机用NJ4型平车为例，对其提高轴重以改善架桥机组用车辆性能的可行性进行分析探讨。

1 NJ 3型平车及NJ 4型平车简介

1.1 用途

NJ3型平车是主机解体后过轨运输的专用平车，施工作业时作为主机的承载基体；NJ4型平车是辅机过轨运输时的专用平车，施工作业时作为梁片及轨排的运载平车。

1.2 主要结构

（1）NJ3型平车

该车主要由车体、5轴转向架、组合式4轴转向架、风制动装置、车钩缓冲装置、手制动装置、标记等部分组成。车辆的1位端采用旁承承载，2位端采用心盘承载。

（2）NJ4型平车

NJ4型平车主要由车体、5轴转向架、组合式4轴转向架、空气制动装置、车钩缓冲装置、手制动装置、标记等部分组成。车辆1位端采用旁承承载，2位端采用心盘承载。空气制动装置、车钩缓冲装置及手制动装置的结构及特点与NJ3型平车相同。转向架与NJ3型平车相同。

1.3 主要性能参数及基本尺寸

2 NJ 3型、NJ 4型平车过轨运输轴重现状

2.1 无装备过轨运输状态

NJ3型平车自重为91.1 t，NJ4型平车自重为71.3 t，为保证过轨运输的性能，根据车辆的具体结构，经过整车的动力学试验，无装备过轨运输状态时须按要求采取配重措施。

NJ3型平车：在车体一位端枕粱处（5轴转向架上方）加装26 t配重，使NJ3型平车总重大于113 t，轴重达到12.56 t以上。

NJ4型平车：在车体一位端枕粱处（5轴转向架上方）加装26 t配重，在车体二位端枕粱处（组合式4轴转向架上方）加装18 t配重，使NJ4型平车总重大于113 t，轴重达到12.56 t以上。

2.2 有装备过轨运输状态

在NJ3型平车上安装1号柱、2号柱、3号柱、机臂、吊梁小车、发电机组、驱动装置、控制系统等设备后组成TJ165型架桥机主机；在NJ4型平车上安装发电机组、驱动装置、控制系统等设备后组成TJ165型架桥机辅机，与架桥机主机配套使用。可进行标准轨距铁路线路上架桥兼铺轨施工作业。

NJ3型平车（即TJ165型架桥机组主机用平车）：在转场运输时主机采用大解体的方式，即拆除机臂等部件。此时的主机总质量为151 t，1位端5轴转向架轴重15 t（5轴共计75 t）；2位端组合式4轴转向架轴重19 t（4轴共计76 t）。

NJ4型平车（即TJ165型架桥机组辅机用平车）：在转场运输时辅机还须在车体一位端枕粱处（5轴转向架上方）和车体2位端枕粱处（组合式4轴转向架上方）各加装6 t配重，总重113 t，轴重均为12.56 t。

3 NJ 3型、NJ 4型平车（即TJ 165型架桥机组用平车，下同）施工作业轴重现状

TJ165型架桥机组用平车除因转场需要过轨运输外，其余时间均为现场架桥兼铺轨施工作业状态，其主要工况的轴重见表1。从表中可以看出主机在全悬臂架梁时1位端5轴转向架轴重最大，为34 t；辅机在喂梁时最大轴重发生在2位端4轴转向架为30 t。主机用平车轴重较大。

表1 NJ 3型、NJ 4型平车施工作业主要工况轴重表

4 NJ 3型、NJ 4型平车轴载荷分析计算

目前，我国货车E轴的允许轴重为25 t，为确保运行安全，对NJ3型、NJ4型平车用车轴（含主动车轴和从动车轴）进行了强度校核，最大应力发生在主机以0.5 km／h的速度半悬臂在桥面自力走行时的轮座处，5轴转向架此时轴重约为33 t。当主机全悬臂铺轨作业工况时，轴重虽然达到了34 t，但由于是处于静止状态，安全裕量仍然很大，经分析计算表明：车轴具有足够的安全裕量，强度满足架桥机组用平车的使用要求。其应力计算和强度校核见表2。

表2 主动车轴应力计算和强度校核 MPa

5 改善架桥机组用平车性能的方案设想

如果能够提高轴重，将每根轴的允许载荷由25 t提高到30 t，NJ3型平车现在的1位端5轴一体式转向架就可以考虑4轴1体式转向架，即将整车的前后转向架设计为对称形式，根据以往长大货车用4轴转向架的设计经验及试验研究，动力学性能将会有较大改善，过轨运输速度会进一步提高。而且施工作业工况时的车轴受力状况也会得到较大程度的缓解，提高安全裕量。

5.1 无装备过轨运输状态

提高轴重后，前后均采用4轴转向架的主机用平车及辅机用平车的自重与现在相近，可以通过对转向架参数的优化设计取消现在的配重措施，简化过轨运输方案。但要注意主机用平车过轨运输时要满足前后转向架质量不大于10 t的要求。

5.2 有装备过轨运输状态

因自重与现在接近，所以架桥机主机在转场过轨运输时其总重也基本不变，此时1位端轴重变为约18.75 t，4轴共重为75 t，与原来5轴总重75 t相等，与2位端组合式4轴转向架轴重19 t也基本一致，且各轴均载；而架桥机辅机在过轨运输时则还可以取消现在前后转向架加装的配重，此时的轴重为12.88 t，同时保证了各轴均载。轴重对比见表3。

5.3 施工作业状态

轴重较大的主机用平车1位端载荷在改变轴数前后变化不大，提高轴重后一位端的轴重超出允许轴重约10 t，与原来5轴时采用E轴超出允许轴重的数值相近。根据架桥机组的使用特点，主机用平车在施工作业时基本处于静止状态，车轴的安全裕量较大，能满足其使用要求。

表3 提高轴重新方案与现有过轨运输轴重对比表t

6 小结

从以上的分析可以看出，架桥机组用平车在过轨运输状态时轴重均小于20 t，只有在施工作业状态时轴载荷超出了允许轴重。如果轴重能够提高到30 t，采用提高轴重方案的车辆完全能够满足主机、辅机在各种状态下的过轨运输要求，且可以改善整机的动力学性能，以达到进一步提高架桥机组过轨运输速度的要求。以TJ165型架桥机主机用平车为例，原NJ3型平车见图1，采用提高轴重后的主机用平车方案见图2。

图1 NJ 3型平车简图

图2 采用提高轴重后的主机用平车方案简图

7 结束语

目前，我国新建或改建的数条主要铁路干线均采用TJ165型等架桥机进行新型2201 T型梁片的架设，允许轴重限制给架桥机组用平车在无装备过轨运输或转场运输及施工作业的影响显而易见。随着我国线路技术状况的改善，货车的允许轴重必将逐步提高，铁道部运输局对中国铁路重载运输技术也提出了目标和要求，30 t轴重设计已经提到了日程，而且，30 t轴重的转向架的允许轴重按32.5 t设计，要留有一定的裕量，特别有利于架桥机组用平车在施工作业状态的使用，对改善架桥机组用平车的过轨性能提供了契机，将具有显著的经济效益和社会效益。

［1］青岛四方车辆研究所有限公司.NJ3型和NJ4型平车用轮轴强度校核及轴承寿命计算报告［R］.四研技字（2010）第138号.2010.

［2］中国铁道科学研究院机车车辆研究所.TJ165型架桥机组主机用NJ3型平车车体、辅机用NJ4型平车车体、5轴转向架构架及小底架静强度试验［R］.2008年JL字第66号.2008.

［3］中国铁道科学研究院机车车辆研究所.TJ165型铁路架桥机用NJ3、NJ4型平车动力学性能试验［J］.2009年JL字第28号.2009.