论T11型长轨运输列车安全车的移动配重计算

王相悦

【摘 要】随着铁路科技的发展，为确保列车运行安全，济南铁路局安装了列车偏载仪器，通过一段时间的运行测试，发现T11系列长钢轨车组普遍存在安全车满载荷情况下偏载超过10吨，不符合铁路技规的要求。为解决T11系列长钢轨车组安全车偏载问题，我们经过认真仔细地调研及大量的力学与强度计算分析，通过设置4t固定配重块和4t移动配重块来解决纵向偏载问题，设计了配重块安装方案，并对车体进行了改造的方法，解决满载及空载情况下的偏载问题。

【关键词】偏载；力学；配重；安全车

0 引言

济南工务机械段担负着济南铁路局全局的长轨运输任务，随着铁道部对安全运输的管理力度的加大，全局5T安全测试仪器的广泛应用，长轨车安全车偏重问题反映的日益突出，虽然我们在2009年，按照铁道部推出了安全车防偏载的配重方案加装了固定式配重块，但是经过几年来的运行检验，加装配重后的长轨车时常会发生偏重的现象，按铁路车辆装载加固要求，车辆纵向偏载小于10吨，超过此要求则会危及行车安全，铁路安监部门一律扣车，待整改合格后放行，鉴于此种现象已严重的影响行车安全和制约长轨车的正常运输，长轨车配重问题已济南工务机械重点安全问题，虽然长轨车偏载是偶发现象，并不是每次运行都会发生，但我们与生产厂家带着这一课题，先后几次去现场跟踪装轨及运轨的全过程，经过仔细的观察，我们找到了问题的关键所在，下面我去就如何解决T11系列长钢轨列车组安全车纵向偏载问题的做一下研讨。

1 现在存在的问题及原因

T11系列长钢轨列车组中安全车均有纵向偏载情况，且纵向偏载重量超过10吨（按铁路车辆装载加固要求，车辆纵向偏载小于10吨），为此，铁道部在2008年下发了以下方案：

1.1 安全车（一）

在安全棚内2位端梁两侧，各增加400*500*40mm钢块50块。每个钢块重62.4公斤，总重6240公斤。

1.2 安全车（二）

（1）在安全门上增加40*2900*1480mm钢板块1块，重量为1400公斤。（2）在安全门处地板上增加40*2500*4750mm钢板一块。重量为3705公斤。合计安全二车配重6.3吨。

配载后情况不是非常理想，自2009年起，仍然每年有许多辆次被测出纵向偏载情况，且纵向偏载重量超过10吨。

2 原因分析计算和解决方案

2.1 安全（一）车

2.1.1 2009年安全（一）车配重后重车计算（图1）

各部位已知条件：

（1）安全车（一）车体上可装钢轨4550mm。

（2）安全车（一）车上钢轨重量为15.28吨。

（3）4组滚道梁与2组侧柱重量为1.8t，位置在1位枕梁外1070mm处。

（4）安全棚与附件重量为1.9t，位置在2位枕梁处。

（5）卷扬机重量为1.5t，位置在2位枕梁外500mm处。

（6）安全门量为1.1t，位置在2位枕梁内2685mm处。

（7）增加配重重量为7t，位置在安全棚内距2位枕梁1500mm处。

2.1.2 简化计算过程如下

（1）车上各部件总重（车体除外）

15.28+1.8+1.894+1.5+1.1=21.62吨

（2）2位心盘承载重量（车体除外）N2

N2×9=1.894×9+1.5×10.5+1.1×6.315-（15.28+1.8）×1.07

=17.046+15.75+6.9465-18.2756=21.4669

N2=2.39吨

（3）1位心盘承载重量（车体除外）N1

N1=21.62-2.39吨

N1=19.23吨

N1-N2=16.84吨

2.1.3 计算结论

2位心盘承载重量与1位心盘承载重量之差为16.84吨。

2.1.4 安全车（一）配重后重车分析计算

各部位已知条件：

（1）钢轨端到承载梁距离为3155mm。

（2）侧柱中心在枕梁中心1070mm处。

（3）安全车（一）车体上可装钢轨4085mm。

（4）车钩到端梁距离为465mm。因此，经计算，安全车（一）整车装轨距离为4550mm。

（5）安全车（一）车上钢轨重量为15.28吨。

（6）4组滚道梁与2组侧柱重量为1.8吨，位置在1位枕梁处。

（7）安全棚与附件重量为1.894吨，位置在2位枕梁处。

（8）卷扬机重量为1.5吨，位置在2位枕梁外500mm处。

（9）安全门量为1.1吨，位置在2位枕梁内2685mm处。

（10）增加配重重量为6.24吨，位置在安全棚内距2位枕梁1500mm处。

2.1.5 简化计算过程如下

（1）车上各部件总重（车体除外）

15.28+1.8+1.894+1.5+1.1+6.24=27.814吨

（2）2位心盘承载重量（车体除外）N2

N2×9=1.894×9+1.5×10.5+1.1X6.315-（15.28+1.8）×1070+6.24×10.5

=17.046+15.75+6.9465-18.2756+65.52

=86.9869

N2=9.67吨

（3）1位心盘承载重量（车体除外）N1

N1=27.814-9.67吨

N1=18.14吨

N1-N2=8.48吨

2.1.6 计算结论

安全车（一）配重后重车2位心盘承载重量与1位心盘承载重量之差为8.48吨。

从以上计算可以看出，计算结果理论上可以满足极限（按铁路车辆装载加固要求，车辆纵向偏载小于10t）行车条件。但是，为什么配载后情况不甚理想，自2010年起，长轨列车仍然被测出多次纵向偏载情况，且纵向偏载重量超过10t呢？为此，我们在2010年多次随车调研，结果发现钢轨在焊轨厂装轨时，虽然我们划定了装轨线，但是在吊装过程中，仍然20mm左右的误差（在装轨允许的范围内），并且钢轨在车辆运行的过程中，车辆在加速和减速的情况通过5T测试仪器时得出的结论是不一样的，因为在减速过程中，随着车钩的压缩钢轨会向恩安全门一侧运动，在加速时则反之，在运轨过程中我反复观察了，在80KM/小时的时速下，钢轨实际拉伸和压缩的距离不超过1.5米，就这一课题我们也请长轨车同事仔细观察后得出的结论。虽然生产厂家在出具2008年配重方案时没有把钢轨装载时位置误差（0.2m）和钢轨在安全（一）车上伸缩余量（1500mm）考虑进去，实际安全车（一）车上钢轨重量最大值为20.32吨。在重车情况下理论2位心盘承载重量与1位心盘承载重量（车体除外）之差为13.37吨。如果再多增加配重3.37吨，不难算出空车情况下2位心盘承载重量与1位心盘承载重量（车体除外）之差又大于10吨。

2.1.7 解决方案

（1）在重车时加载临时配重，在空车时取下临时配重。结果表明，该方案能解决长轨车纵向偏载问题，但耗时耗力，极为不便。

（2）在安全（一）车上加载移动式配重，加装的配重可在重车时移动至1端位，在空车运行的情况下配重移动至中位，具体方案如下：

安全（一）车配重后重车计算（假设移动式配重为7吨）。

简化计算过程如下：

（1）车上各部件总重（车体除外）

20.32+1.8+1.9+1.5+1.1+6.24+7=39.86吨

（2）1位心盘承载重量（车体除外）N1

N1=1.9+1.5+1.1+6.24+7=17.74吨

（3）2位心盘承载重量（车体除外）N2

N2=39.86-17.74=22.12吨

N2-N1=22.12-17.74=4.38吨

（4）2位心盘承载重量与1位心盘承载重量（车体除外）之差为4.38吨。

而在空车运行时把加装的配重移动至中位，2位心盘承载重量与1位心盘承载重量（车体除外）之差仍然为8.48吨。同时，避免空车运行时出现纵向偏载情况的发生。

综上所说，我们再结合长轨车具体位置情况、车辆安全性影响、装轨、卸轨等因素的影响，完成可把部分配重制作成可移动式的配重，从而彻底解决安全（一）车纵向偏载问题。

2.2 安全（二）车配重后重车计算

2.2.1 2009年安全（二）车配重后重车计算（图2）

各部位已知条件：

（1）钢轨端到承载梁距离为3000mm。

（2）1个侧柱2位枕梁外1070mm处，另1个侧柱在距2位枕梁中心2435mm处。

（3）安全车（二）车体上可装钢轨7435mm。

（4）车钩到端梁距离为465mm。 因此，经计算安全车（二）整车装轨距离为7900mm。

（5）安全车（二）车上钢轨重量为25.3吨。

（6）安全门组成重量为1.3吨，位置在1位枕梁处。

（7）4组滚道梁与2组侧柱重量为1.8吨，两组总重3.6吨。

（8）在安全门上增加配重1.67吨，位置在距1位枕梁1000mm处。

（9）在安全门地板增加配重4.63吨，位置在距1位枕梁1000mm处。

2.2.2 简化计算过程如下

（1）车上各部件总重（车体除外）

25.3+1.3+1.8×2+1.67+4.63=36.5吨

（2）2位心盘承载重量（车体除外）N2

N2×9=（1.8+20.1）×2.435+（1.67+4.63）×10-（1.8+5.2）X1.070+1.3×9

=53.3265+63-7.490+11.7=120.54

N2=13.4吨

（3）1位心盘承载重量（车体除外）N1

N1=36.5-13.4吨

N1=23.1吨

N1-N2=9.7吨

2.2.3 计算结论

安全车（二）配重后重车2位心盘承载重量与1位心盘承载重量之差为9.7吨。

2.2.4 安全车（二）配重后空车分析计算

各部位已知条件同上。

简化计算过程如下：

（1）车上各部件总重（车体除外）

1.3+1.8×2+1.67+4.63=11.2吨

（2）2位心盘承载重量（车体除外）N2

N2×9=1.8×2.435+（1.67+4.63）×10-1.8×1.070+1.3×9=4.383+63-1.926+11.7=77.157

N2=8.573吨

（3）1位心盘承载重量（车体除外）N1

N1=11.2-8.573吨

N1=2.627吨

N2-N1=5.946吨

2.2.5 计算结论

安全车（二）配重后空车2位心盘承载重量与1位心盘承载重量之差为5.946吨。

从以上计算可以看出，计算结果理论上可以满足极限（按铁路车辆装载加固要求，车辆纵向偏载小于10吨）行车条件。但是，为什么配载后情况不是十分理想，2009-2014年，仍然被测出多次纵向偏载情况，且纵向偏载重量超过10吨呢？同样也是没有把钢轨装载时位置误差（200mm）和钢轨在安全（二）车上伸缩余量（最大1500mm）考虑进去，实际安全车（二）车上钢轨重量最大值为30.34吨。在重车情况下理论2位心盘承载重量与1位心盘承载重量（车体除外）之差为14.74吨。如果再多增加配重5吨的情况下可以满足重车极限（按铁路车辆装载加固要求，车辆纵向偏载小于10吨）行车条件。但是空车运行2位心盘承载重量与1位心盘承载重量之差为10.99吨则无法满足铁路车辆装载加固要求（车辆纵向偏载小于10吨）。

2.2.6 解决方案

（1）在重车时加载临时配重，在空车时取下临时配重.结果表明，该方案能解决长轨车纵向偏载问题，但耗时耗力，极为不便。

（2）在安全（一）车上加载移动式配重，加装的配重可在重车时移动至1端位，在空车运行的情况下配重移动至中位，具体方案如下：

安全（二）车配重后重车计算（假设移动式配重为5吨）。

2.2.7 简化计算过程如下

（1）车上各部件总重（车体除外）

30.34+1.3+1.8×2+1.67+4.63=41.54吨

（2）2位心盘承载重量（车体除外）N2

N2×9=（1.8+20.1）×2.435+（1.67+4.63）×10-（1.8+5.2）X1.070+1.3×9

=53.3265+63-7.490+11.7=120.54

N2=13.4+5=18.4吨

（3）1位心盘承载重量（车体除外）N1

N1=41.54-18.4吨

N1=23.14吨

N1-N2=14.74吨

（4）2位心盘承载重量与1位心盘承载重量（车体除外）之差为5吨。

建议在该车上装移动式配重，加装的配重可在重车时移动至2端位，在空车运行的情况下配重移动至中位。从而彻底解决安全（二）车纵向偏载问题。

3 结论

综上所述，由上面计算分析得出在安全一车上原有配重的基础上再加装7吨移动配重；在安全二车上原有配重的基础上再加装5吨移动配重，即可彻底解决长轨车安全车配重问题。

【参考文献】

[1]T11BK型长钢轨车列车组使用说明书（修改合成印刷稿08.06）[Z].

[2]铁道部安全车配重方案[Z].

[责任编辑：王楠]