Quick-lock快速锁在铁路集装箱平车上的应用分析

孙纯旭 任丽娟

【摘  要】文章分析了既有集装箱平车锁闭装置结构及不足，介绍了Quick-lock快速锁的结构、优点，对其在集装箱平车上的安装应用进行了分析。

【关键词】集装箱平车;锁闭装置;Quick-lock快速锁;结构;应用

引言

铁路集装箱平车锁闭装置的功能是将集装箱与车体连接并锁紧，防止集装箱在运输中因振动或横风脱落;承受集装箱的纵、横冲击载荷并传递给底架;同时具有垂向伸缩和旋转功能，在运装集装箱时伸出承载面，在不运装集装箱时缩入承载面。集装箱锁的锁闭性能越好，运输安全性就越高，对线路的适应能力更好。

1.既有集装箱平车锁闭装置介绍

根据锁闭装置与车体的连接方式不同，国外集装箱平车锁闭装置主要有：翻板式锁、升缩式锁及旋转式锁等。翻板式锁的锁座焊接在车体上，锁头为直锁，锁固性较差;升降式锁的锁头能旋转和纵向伸缩，工作位转换过程需要人工操作，且操作复杂有诸多不便;旋转式锁通过旋紧装置压紧集装箱角件内腔底面，较为安全，但锁头抗冲击力弱，锁头与底座间易锈死，还存在易损坏、丢失的问题。

我国集装箱锁闭装置先后经历了翻转式、伸缩式、提拉翻转式、推拉平移式、推拉翻转式等五种方式，现在尤以推拉翻转式F-TR锁被广泛应用于各型铁路平车。该型锁结合了固定锁和翻转锁的优点，由锁座、锁头、挡板及滑销等组成。锁头采用F-TR型锁，材质为E级钢;采用B级钢锁座。通常底架端部为单锁组成，中部为双锁组成，如图1、图2所示。

该锁闭装置具有操作简单、实用性强、安全性高等优点，现已广泛应用于国内新造车辆与检修车辆上。该锁闭装置的翻转挡板、鹰式锁头以及锁座均采用铸钢件，只对锁座的承载面进行了加工，其余定位面均為铸造表面，增加了锁头个体装配和锁闭装置整体安装调试难度。

2.Quick-lock快速集装箱锁

Quick-Lock锁是比利时Container Quick-lock公司设计的一种用于汽车及船舶运输集装箱的锁闭装置，符合ADR （关于危险货物道路国际运输的欧洲协议） 2009标准，已通过了德国TUV安全认证，具有安全、快捷和高稳定性的优势。其安全性表现在：安全锁闭装置，确保在运输中不会由于振动解锁;可视性控制，当插销在高位时，锁处于打开状态，操作人员可以在远处看到锁的开闭状态，因此便于检查;锁的中部为10cm高的圆锥体，如果忘记锁，集装箱将无法完全落位;其快捷性表现在：操作人员打开或者锁闭集装箱的时间可以缩短至2分钟;其高稳定性表现在：降低维修成本，其保修期为4年;该锁无螺钉等易腐蚀易损坏易丢失的结构及零件;而且该锁全部组件均经过镀锌处理，抗腐蚀性强;当其中任何一个锁需要维修时，可快速更换新锁，互换性强。

Quick-lock锁在欧洲、美洲的汽车集装箱拖车上运用较为成熟，如图3所示。铁路集装箱锁与汽车集装箱锁工作原理相同，但因铁路车辆检修周期更长，使用过程中的振动更大，对于集装箱锁的安全性和稳定性要求更高，需对其在铁路工况应用进行全面分析校核，方可运用于铁路集装箱平车上。

2.1锁闭装置结构配置

铁路集装箱平车均需要满足能运输多种尺寸（如20英尺、40英尺）集装箱的要求，因此Quick-Lock锁在车辆两端采用固定位锁，车辆中部采用活动位锁，如图4所示，由4个固定位锁座（a）、12个高低位锁座（b）和16个标准Quick-lock锁头（c）组成。车辆中部活动位锁在工作时处于高位（d），在不工作时处于低位（e）。

2.2锁座安装形式

受该锁座结构限制，其只能通过背面与车体连接。Quick-lock锁在汽车上和试验时的安装方式，如图5所示，采用锁座背面与方钢四周焊这种方式连接的，焊角4mm，焊缝总长610mm，能满足汽车拖车各种应用工况的使用要求。

根据EN 12663-2《铁路车辆车体结构要求 第2部分：货车》第7.6.2条，集装箱定位装置及其附件应能承受表1所示的加速度。在任意两处固定，受纵向2g加速度冲击力下，假定施加在各锁座的载荷均匀分布，则每个锁座承受的纵向载荷为298.7KN，此时锁座与横梁的连接焊缝受剪切力，按4mm角焊缝，610mm焊缝总长计算，此工况下焊缝处的平均剪切应力约为173MPa。通常[τ]=（0.6～0.8）[δ]，若[δ]=380MPa，则[τ]=228～304MPa。经有限元模拟计算，在纵向2g垂向2g组合作用下连接节点处的应力比173MPa要小很多，主要是因为锁座处的力会通过横梁传递到中梁上去，横梁端部与锁座连接节点处应力较小。从以上分析说明，锁座背面与方钢对接这种连接方式在铁路上运用也是可行的。

根据以上分析，该锁可以满足EN 12663-2中铁路货车的应用工况。但考虑到可能的焊缝缺陷存在和疲劳影响，进一步对锁座与横梁的连接方式进行了优化改进：中央大横梁组成采用两个双腹板横梁，见图6;锁座安装在横梁端部，横梁腹板和下盖板开50度单边坡口，锁座与横梁腹板和下盖板之间预留间隙，在横梁腹板内侧加焊接垫板，便于组装时控制锁座尺寸公差，参见图7，锁座与横梁腹板和下盖板焊缝为带永久性垫板的HV焊缝，与上盖板为单边坡口焊。根据EN15085-3附录B编号10e带垫板的HV焊缝允许的间隙为0～5mm，可以保证锁座组装时尺寸公差。

2.3组装工艺分析

考虑到锁座组装完成后集装箱闭锁装置整体有对角线公差、宽度公差、长度公差及平面度公差要求，需要在底架组装完成以后再组装锁座。因此可以将锁座与横梁在下面焊接好以后一起在底架组装时组装，这样锁座与横梁的焊缝质量容易保证，还能减少一道工序，但底架焊接完以后可能会有较大变形，引起锁座尺寸公差超差。也可以先将锁座与横梁点焊后再与底架组装，在横梁与中梁焊接完后，检测锁座尺寸公差是否超差，如果大部分底架在焊接完后锁座尺寸未超差，则再将锁座与横梁焊好。

3.结束语

Quick-lock锁已在出口秘鲁集装箱平车上安装使用了4年多，运行考验结果表明：该锁闭装置结构安全可靠，操作维修方便，能满足铁路集装箱平车的使用要求。

参考文献

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