出口非洲活动侧墙多用途平车研制

陶斌 刘映安 杨清帆 杨发先 刘艳 罗褔贵

摘要：介绍了出口非洲活动侧墙多用途平车的主要用途、特点、技术参数、主要结构、计算及试验情况。

Abstract： The main purpose， characteristics， technical parameters， main structure， calculation and test conditions of the multipurpose flat wagon with movable side-wall for exported to Africa are introduced.

关键词：活动侧墙;多用途平车;结构;技术参数;试验

Key words： movable side-wall;multi-purpose flat wagon;structure;technical parameters;test

中图分类号：S776.36+1                                文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）07-0014-02

0  引言

出口非洲活动侧墙多用途平车是中车眉山车辆有限公司（以下简称眉山公司）根据与非洲客户签订的采购合同及技术规范设计制造的，该车主要用于在客户1067mm轨距的铁路线上运行。其技术规范主要包括：①车辆设计、制造遵循中国铁道行业标准;②车辆适载货物包括袋装、箱装、散装、托盘装货物;③车辆设计速度为100km/h;④车体钢结构强度按照TB1335-1996进行考核，车体强度满足集载要求。

1  主要特点

①两侧增设可翻转的活动式侧墙，补强了国内同类型共用平车无法装运散装货物的短板，进一步丰富了该车的装载工况，适载货物广泛，满足箱装、袋装、散装、托盘货物及集载货物的运输，实现一车多用。②活动侧墙开创性的运用两级锁闭机构，保证侧墙锁闭的可靠性。其中锁铁式锁闭机构从侧墙根部实施锁闭，有效提升活动侧墙抗外涨能力，顶部搭扣式锁闭装置，从顶部锁闭使各侧墙连贯成一体，提升整个侧墙刚度。③采用伸缩式锁闭装置，不影响装运均布或其它集载货物。④创新性的在国产120阀制动系统中配装手动空重车调整装置，满足用户操作习惯。采用120型主动润滑控制阀，使车辆检修周期提高至4年，缩短车辆检修时间，延长车辆使用时间，增加运营利润。⑤该车设计速度为100km/h，试验运行速度可达90km/h，相比同类型1067mm轨距的铁路车辆，车辆运行速度大幅提升。

2  主要技术参数

轴重/t                                       20

自重/t                                       20

载重/t （均载）                             60

车辆设计速度/（km·h-1）                100

集载

3m                                          15t

4m                                          20t

5m                                          30t

裝载集装箱时：

1个1AA、1A、1AX（40ft） 1×30.48t

2个1CC、1C、1CX（20ft） 2×30t

车辆长度/mm 13630

车辆定距/mm                            8800

最大宽度/mm                            2800

地板面距轨面高/mm                   1100

内长/mm                                  12690

内宽/mm                                  2540

內高/mm                                  700

车钩中心距轨面高/mm                890±10

通过最小曲线半径/m   200

限界                                       符合用户要求

3  主要结构

该车主要由车体、集装箱锁闭装置、制动装置、车钩缓冲装置和转向架等组成，如图1所示。

3.1 车体

车体为全钢焊接结构，由底架、固定端墙、活动侧墙等部分组成。

3.1.1 底架

底架由中梁、侧梁、枕梁、中央横梁、横梁、端梁、小横梁和钢地板等组焊而成。采用锻钢上心盘;冲击座、前后从板座材质为C级钢。中梁为型钢切鱼腹组焊成箱形结构;侧梁为型钢切成鱼腹制成，中、侧梁全长无拼接。侧梁上设有绳拴、侧门折页座，缓冲板簧等;枕梁由上盖板、下盖板和腹板组焊成变截面箱形梁;端部横梁、中央横梁由上盖板、下盖板和腹板组焊成工字形结构;端梁为钢板冷弯成L形梁;小横梁为钢板冷弯成槽形结构;底架上铺设花纹钢地板。

3.1.2 固定端墙

底架两端各设有固定端墙，由钢板和冷弯矩形钢管制成的上端梁及端柱组焊而成，设有扶梯、扶手等附属件，为便于捆扎，端墙内侧设置有捆扎环。

3.1.3 活动侧墙

根据客户反映，该车存在的主要问题为侧墙变形大， 柱插损坏较多。通过故障分析，其根本原因为该车活动侧墙及锁闭机构的结构形式。主要分析如下：客户现有车辆的活动侧墙采用钢板压制而成，无梁柱支撑，刚度不足，装载散装货物时，在侧压力的作用下侧墙变形大;柱插损坏主要是吊装集装箱时磕碰导致，其原因为拆装柱插过程繁琐，操作人员未将柱插拆下就进行吊装作业，因集装箱距离柱插间隙过小，致使出现柱插损坏情况出现。

为彻底解决上述车辆损伤情况，该车活动侧墙采用框架式结构，由钢板与冷弯矩形钢管组焊而成，增强整体刚度，具有货物侧挡功能;活动侧墙锁闭采用二级锁闭装置，分别在底部、顶部进行锁闭，其中底部锁闭采用锁铁式锁闭机构，从侧墙根部实施锁闭，保证锁闭可靠性;另外各活动侧墙之间顶部增设搭扣式锁闭机构，使各个活动侧墙练成一个整体，提升整个侧墙的抗弯刚度。

3.2 集装箱锁闭装置

该车配装伸缩式锁闭装置，由锁杆、锁体、挡圈、手柄等部件组成。该锁闭装置在出口货车车辆上广泛应用，可靠耐用，根据装载情况，分为“装箱位”、“锁箱位”、“存放位”三种工作状态。当处于“存放位”时，车内地板平整无异物，车辆的适载性更优。

3.3 制动装置

制动装置主要由120型主动润滑货车空气控制阀，直径254mm×254mm整体旋压密封式制动缸、不锈钢嵌入式储风缸、250型闸调器、手动空重车调整装置等组成。采用不锈钢制动管系及不锈钢法兰，采用编织制动软管总成。手制动装置采用垂直轮式链条式手制动机，取消调力功能。

3.4 车钩缓冲装置

车钩缓冲装置采用E级钢13B型下作用车钩、锻造钩尾框、MT-3型缓冲器等。

3.5 转向架

转向架为铸钢三大件式控制型转向架，采用常摩擦减振装置和常接触长行程弹性旁承，主要由轮对、侧架、摇枕、滚动轴承装置、导框顶面磨耗板、基础制动装置、中央悬挂装置等零部件组成。

4  考核标准

①车体强度、刚度评定参照TB/T 1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的规定执行，其中纵向载荷符合以下要求：第一工况纵向拉伸力为1125kN，压缩力为1400kN，第二工况纵向压缩力为2250kN。②车辆动力学性能仿真分析参照GB/T 5599《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的规定执行。③车体疲劳寿命评估参照AAR M-1001《货车设计制造规范》规定进行。

5  分析计算情况

5.1 静强度计算分析

为了验证车辆的强度和刚度，参照TB/T 1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求，委托西南交通大学完成了有限元计算，计算结果表明车体钢结构静强度及刚度均能满足标准要求。

5.2 析动力学计算分析

为验证车辆的动力学性能，根据GB/T 5599要求委托西南交通大学完成了动力学性能计算，结果表明，该车在100km/h设计速度范围内，动力学性能指标能满足标准要求。

5.3 疲劳计算分析

为验证车体疲劳，按运行里程500万公里考虑，参照AAR M-1001《货车设计制造规范》委托北京交通大学完成了疲勞寿命分析。分析结果表明该车体结构的疲劳寿命满足要求。

5.4 制动计算

根据TB/T 1407-1998《列车牵引计算规程》，四川制动科技股份完成了制动计算，计算结果表明，该车90km/h制动初速情况下，制动距离不超过800m。

5.5 限界校核

根据技术规格书的要求及相关标准规定，综合考虑铁路车辆制造公差，眉山公司对该车的轮廓尺寸完成了计算校核，结果表明车辆轮廓满足限界要求。

5.6 曲线通过性分析

为验证该车的曲线通过能力，根据技术规格书和标准要求，眉山公司完成了曲线通过计算分析。根据计算结果，在80m水平圆曲线上运行时，车钩在正常、压缩或牵引三种状态下，车辆各部均有足够的间隙，不会发生干涉，车辆能满足通过80m水平圆曲线的要求。

6  试验情况

6.1 车体静强度试验

该车在眉山公司产品性能试验室完成了静强度试验。试验参照TB/T1335-1996标准及合同技术规范要求。试验内容包括纵向载荷、垂向载荷、扭转载荷、集重载荷、集装箱工况、车体垂向刚度等工况。试验结果显示：各工况下所有测点合成应力均小于各自部件所对应的屈服强度或极限强度，满足要求。

6.2 限界试验

为验证车辆通过限界的情况，进行了限界通过性验证及集装箱超限检测。试验结果表明车辆外形尺寸符合限界规定，集装箱超限检测合格。

6.3 曲线模拟试验

为验证车辆曲线通过性能，进行了模拟曲线试验。试验结果表明在80m曲线上，车辆与车辆、车辆自身零部件之间留有安全间隙，满足要求。

7  结束语

该多用途平车在用户所在地完成各型试验后投入线路运用，目前状态良好。

参考文献：

[1]中车眉山车辆有限公司.中车眉山车辆有限公司N60-AGO型低帮共用平车有限元分析及结构优化研究报告[R].2019.

[2]青岛四方车辆研究所有限公司.N60-AGO型低帮共用平车车体钢结构静强度试验报告[R].2019.

[3]严隽髦，付茂海.车辆工程[M].北京：中国铁道出版社，2008.