出口澳大利亚25 t轴重大容积棚车研制

王 毅，杨诗卫

（南车眉山车辆有限公司 产品开发部，四川眉山620032）

出口澳大利亚25 t轴重大容积棚车研制

王 毅，杨诗卫

（南车眉山车辆有限公司 产品开发部，四川眉山620032）

介绍了出口澳大利亚25 t轴重大容积棚车的主要参数、结构、计算及试验情况。

棚车；结构；技术参数；试验

2014年2月南车眉山公司与澳大利亚SC T公司签订了40辆25 t轴重大容积棚车供货合同。根据合同要求，该车的设计和制造应满足在整个澳大利亚铁路系统DIR N允许大容积棚车和双层集装箱运输的线路上运行，应能装载64个标准A S货盘。同年6月，完成了样车的试制、试验工作，现已交付客户在澳大利亚准轨线路上进行运用考验。

1　车辆用途

该车用于澳大利亚轨距为1 435 m m的铁路专用线，主要用于采取货盘装运免受日晒、雨雪侵袭的货物，除满足人工装卸外，还能适应叉车等机械化装卸作业。

2　主要特点

（1）低自重、高可靠性的车体轻量化技术

中梁由下盖板及腹板组焊成变截面的鱼腹形梁，下侧梁为L形冷弯型钢的组焊结构，底架采用无中梁、枕梁、横梁上盖板结构，直接铺设Q690高强度钢地板，采用折线形板梁式车顶，侧墙取消侧柱，采用波纹压型侧板结构增加刚度，端墙采用丰字形结构，实现了低自重、高可靠性的车体轻量化设计目标。

（2）单面焊双面成型焊接技术

侧板和车门板为波纹压型薄板组焊结构，为减少焊接变形的影响，采用单面焊双面成型焊接技术，严格控制下料尺寸精度，制作自动焊焊接小车，满足澳大利亚A S1554.1-2004《结构钢焊接第1部分：钢结构焊接》的要求。

（3）钢地板表面涂装环氧防滑涂料

该防滑涂料相对于P70型通用棚车的竹材层压板具有以下优点：一是弹性和柔韧性好。能很好适应昼夜温差和季节变化造成钢结构热胀冷缩形变，满足货物对涂层产生冲击时的弹性缓冲，踩踏舒适度可满足人员行走的要求；二是防滑性能好，摩擦系数高。试验检测摩擦系数为0.7，远大于竹材层压板的摩擦系数0.4；三是耐磨性能好。可减少涂层的磨损，延长涂层的使用寿命；四是耐腐蚀性好。涂层具有良好的附着力和密封性，能阻止水汽和盐雾的渗透，确保钢底材不受腐蚀，能耐油沾污，能用洗涤剂液进行简单方便的清洗。

（4）车门锁采用两级锁闭机构，一级锁采用标准集装箱门锁，二级锁采用搭扣锁。结构安全可靠，商品化程度高，配件更换方便。

（5）配装南车眉山车辆有限公司研制的H Z25 AA U S型转向架，采用常接触弹性旁承、两级刚度弹簧、液压减振器等先进技术，满足最高运行速度115 km/h的运行要求。

（6）采用150型集成控制阀制动系统，制动系统为间接控制系统。制动主管采用分支布置，实现了车辆与机车、车辆与车辆间的无限制连挂，提高车辆的编组效率。

（7）采用T M X单元制动装置、E/F型重载加长型车钩等部件，适应编组要求。

（8）侧墙上设计高度可调的座板，可方便货盘货物的装卸，最多可装载64个货盘，货盘高度根据货品情况有所不同。

3　主要技术参数

出口澳大利亚25 t轴重大容积棚车主要技术参数

限界：符合R.O.A SE C TIO N 18 P L A T E E的要求

4　主要结构

该车主要由车体、车钩缓冲装置、制动装置及转向架等组成。

4.1车体

车体为全钢焊接整体承载结构，主要由底架、侧墙、端墙、车顶、车门等组成（见图1）。主要的板材和梁件采用中国产Q450 N Q R1和Q690高强度耐大气腐蚀钢。

（1）底架

底架由中梁、枕梁、侧梁、大横梁、端梁、纵向梁、地板、上旁承等组成。冲击座、前从板座、后从板座为钢板组焊式结构。采用A SF公司低剖面上心盘，枕梁为由下盖板、腹板、隔板组焊而成的双腹板截面倒Π形梁。大横梁为下盖板、腹板组焊的单腹板截面倒T形梁。车门导轨采用矩形方钢管，门口铺设扁豆花纹下门檐。

图1　出口澳大利亚25 t轴重大容积棚车结构图

（2）端墙

端墙由端板、端柱、角柱、横带、上端梁等组焊而成。端柱、横带采用U形冷弯型钢，上端梁和角柱采用冷弯角钢。1位端墙设置手制动机安装座及扶手。

（3）侧墙

侧墙由门柱、侧墙板、上侧梁、边框、侧墙横带、托盘座板等组焊而成。侧墙板采用波纹钢板，侧墙横带采用冷弯槽钢，门柱、边框采用矩形方钢管，上侧梁采用冷弯角钢。门柱上设置用于货物固定的拉环。

（4）车顶

车顶由车顶钢架和车顶板组焊而成。车顶钢架由车顶侧梁、横梁、纵向梁等组焊而成网格梁结构，车顶侧梁为L形折弯件，横梁和纵向梁采用冷弯矩形方钢管。

（5）车门

车体两侧设置由左门、右门组成的推拉式车门。左门与右门之间设置车门防雨条，左门与右门之间、右门与侧墙之间采用标准集装箱箱门锁闭装置和搭扣锁进行锁闭。车门板采用波纹钢板。左门和右门上部均设置导向轮，下部均设置带有滚动轴承的滚轮滑轮。左门左侧、右门右侧设置橡胶缓冲块。

4.2车钩缓冲装置

采用E/F重载加长型车钩，配套采用17型锻造钩尾框、合金钢车钩尾销、M T-2型缓冲器等。

4.3制动装置

空气制动装置采用南车眉山车辆有限公司研制的150型集成控制阀制动系统，制动系统为间接控制系统，每套制动系统主要由集成控制阀、空重车调整装置、加速缓解风缸、容积风缸、副风缸、供风风缸、空重车调整装置、端部塞门、软管连接器等组成。车辆端部塞门设置为分支形式，端部塞门为排风型。

手制动装置由FS W型手制动机、手制动拉杆、手制动链条、手制动滑轮等组成。FS W型手制动机安装于车辆1位端，可同时控制两台转向架。

4.4转向架

该转向架为控制型铸钢3大件式货车转向架，主要由轮对、侧架、承载鞍、橡胶垫、摇枕、T M X单元制动装置、滚动轴承装置、弹性旁承总成、液压阻尼器及中央悬挂装置等零部件组成。减振装置为常摩擦减振装置。中央悬挂装置采用等高钢弹簧组，由承载内、外弹簧组成。为提高高重心车辆的运行稳定性，侧架弹簧承台中央设置有用于抑制车体侧滚的液压阻尼器。

5　计算分析

5.1车辆强度计算分析

为分析出口澳大利亚25 t轴重大容积棚车车体钢结构的强度，参照A A R M 1001-2011《货车设计制造规范》和A S 7520.2-2012《澳大利亚铁道车辆车身结构要求第2部分：货车》标准对车体钢结构进行静强度有限元分析计算，计算工况载荷为：

（1）工况1：载重705.6 k N+牵引3 375 k N；

（2）工况2：载重705.6 k N+压缩4 450 k N；

（3）工况3：1.3×载重705.6 k N；

（4）工况4：载重705.6 k N+车顶载荷（该载荷的大小为15 lb/ft2，并同时承受一个大小为300 lb的集中载荷的作用）；

（5）工况5：载重705.6 kN+车钩向上载荷220 kN；

（6）工况6：载重705.6 kN+车钩向下载荷220 kN。

计算结果表明，各强度计算工况的最大当量应力均小于该处所用材料在相应工况下的许用应力，车辆强度满足A A RM 1001-2009《货车设计制造规范》和A S 7520.2-2012《澳大利亚铁道车辆车身结构要求第2部分：货车》标准的要求。

5.2车辆动力学性能

根据澳大利亚RISSB标准，委托西南交通大学机械工程学院利用SI M P A C K软件建立了该车的动力学分析模型，对该车进行了动力学性能分析。

（1）在126.5 km/h速度以内，新轮和磨耗车轮、新摩擦减振器和减振器磨耗后等组合工况下，棚车空车车体底架横向加速度平均峰值小于RISSB标准规定的0.35g，蛇行运动稳定性满足RISSB标准的要求。

（2）在126.5 km/h速度以内，空车在新轮和磨耗车轮、新摩擦减振器和减振器磨耗后等组合工况下，棚车车体横向加速度峰值小于0.5g，车体横向加速度平均峰值小于0.35g，车体垂向加速度峰值小于0.8g，车体垂向加速度平均峰值小于0.5g，其基础运行横向和垂向加速度满足RISSB标准的要求。

（3）在扭曲线路上，空车工况下，棚车车轮最大垂向载荷减载率小于0.6，在缓和曲线上的运行安全性满足RISSB和W O S 01.283标准的要求。

（4）棚车在空车工况下转向架的X系数小于0.205，重车工况下转向架的X系数小于0.1，转向架的X 系数满足RISSB标准的要求。

（5）在126.5 km/h速度内，棚车通过独立轨道不平顺线路和循环轨道不平顺线路时，空车和满载工况下最小的车轮垂向载荷大于车轮静载重的10%，车体垂向加速度最大值小于0.8g，车体横向加速度最大值小于0.5g，最大的车轴L/v小于1.5，满足RISSB标准的要求。

（6）在115 km/h设计速度下，重车工况下低频垂直作用力P2力均小于230 kN，满足RISSB AS 7509.2：2013标准的要求。

（7）棚车车轮抬升率RW L小于极限车辆抬升率RLIM的90%，满足RISSB 7509.2的要求。

6　试验情况

6.1摆动试验

为验证车体与转向架部件之间是否有足够的垂向、横向和纵向间隙，防止车辆满载情况下各部件发生干涉，按照R U S 284-2002《静态车辆/转向架摆动试验》标准的规定，对该车在弹簧压死状态、模拟70 m最小水平曲线半径进行了试验。试验结果表明：转向架侧架、车轮、制动装置各部件未与车体部件发生干涉，符合R U S 284-2002标准的要求。

6.2线路扭曲响应试验

按照W O S 01.283-2005《静态车辆扭转试验》标准的规定，对样车进行了车辆静态扭转载荷测试及心盘搭接量测量。试验结果表明：扭曲工况下，最大轮重减载率小于原始静态车轮载荷的60%，上下心盘搭接量大于14 m m，满足W O S 01.283-2005标准的要求。

6.3闸瓦压力试验

为验证该车空气制动系统的空重车静态制动率和手制动率是否符合技术规范的相关规定，对该车进行了闸瓦压力测试。试验结果表明：空重车静态制动率、手制动的重车静态制动率均满足A A R S 401-2006规定的空车制动率为15%～32%、重车制动率为11%～14%、重车手制动率不小于10%的要求。

7　结束语

现场运用表明，该车能满足澳大利亚铁路货车安全运行的要求，货盘运输方便快捷，运用情况良好。

［1］ 西南交通大学机械工程学院.出口澳大利亚25 t轴重大容积棚车车体结构强度与刚度分析报告［R］.2014.

［2］ 西南交通大学机械工程学院.出口澳大利亚25 t轴重大容积棚车动力学性能分析报告［R］.2014.

Develop ment of High Cube W agon Exported to Australia 25 t Axle Load

W A N G Yi，Y A N G Shiωei
（CSR M eishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Product Develop ment Department，M eishan 620032 Sichuan，China）

In this paper，we introduce the main technical parameters，structure，calculation and testing of High Cube W agon exported to A ustralia with axle load of 25 t.

Cube W agon；structure；technical parameter；test

U272.1

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.05.14

1008-7842（2015）05-0064-03

王毅（1980—）男，高级工程师（2015-01-13）