铁路敞车

铁路敞车（精选3篇）

铁路敞车 篇1

铁路运输是中国国民经济的大动脉, 承担了近70%的中长距离货物运输和大部分国防与战备物资的运输任务。据统计, 国铁总营业里程约为7.5万km, 占世界铁路的6%, 完成的货物运输量却达到世界铁路总运量的24%。尤其是改革开发以后, 我国国民经济的飞速发展, 对铁路客、货运输提出了急迫的技术发展要求。其中铁路货车承担了我国绝大多数的关乎国民生计的重点物资, 使得铁路货运更多地关系到产品的制造成本和人民的日常生活价格, 这就使得货运列车正常运行中安全性和稳定性显得致关重要, 因此开展对车辆的运行安全性和稳定性的研究就显得很有必要。

本文以我国某主型铁路敞车为研究对象, 通过SIMPACK动力学仿真软件建立该型铁路敞车的多刚体非线性动力学模型, 分析该型铁路敞车的运行安全性。

1 约定和假设

铁道车辆是一个复杂的多体系统, 因此, 仿真模型只能根据分析的主要目的和要求, 对一些次要因素进行假设或简化, 而在对动力学性能影响较大的主要因素上尽可能作出符合实际情况的仿真。在建立该型敞车动力学模型时作出如下假定:

1) 轮对、侧架、摇枕、车体等部件的刚度比悬挂系统的刚度要大得多, 均视为刚体, 即忽略各部件的弹性变形;

2) 对动力学性能影响不大的零部件将其质量折合到与其相邻或有依附关系的大部件上;

3) 车体、转向架各部件及悬挂均对称布置;

4) 不考虑车辆牵引工况和相邻车的影响, 即只考虑单节车辆模型。

2 动力学模型

对于铁路车辆系统的动力学建模, 其振动方程可以表示为如下形式:

式中, M是质量矩阵, C是阻尼矩阵, K是刚度矩阵, δ是系统激励的位移列向量, Cδ为系统激励的阻尼矩阵, Kδ为系统激励的刚度矩阵, 为广义位移矢量, X为广义速度矢量, 为广义加速度矢量。

该型敞车是我国三大件铁路货车的代表车型, 主要结构是由轮对、侧架、摇枕、车体等构成。本文利用动力学仿真软件SIMPACK建立该型敞车的多刚体非线性动力学模型, 在建模过程中各关键结构处理如下:

1) 将轮对、侧架、摇枕、车体视为刚体, 采用07号joint单元进行建模;

2) 车体与摇枕之间采用心盘和弹性旁承连接, 心盘连接即安装在车体底架上的上心盘与安装在摇枕的下心盘通过几何形状凸凹配合在一起, 模型中采用一个具有较大纵向、横向和垂向刚度的弹簧元件和一个回转方向摩擦阻尼元件模拟, 摩擦系数为0.2;旁承连接即安装在车体底架上的上旁承与安装在摇枕的下旁承采用常接触模式连接, 模型中采用一个垂向弹簧元件和一个纵向摩擦阻尼元件模拟, 摩擦系数为0.3;

3) 摇枕与侧架之间的连接为螺旋弹簧, 螺旋弹簧在模型中采用具有垂向、横向和纵向三维刚度的弹簧元件来模拟, 其中垂向刚度使用分段函数表示;

4) 侧架与轮对之间的连接为轴箱悬挂装置, 是通过橡胶垫组合实现的, 建模时将橡胶垫模拟为具有三向刚度、三向阻尼的弹簧元件, 同时考虑承载鞍与侧架之间的间隙止档, 横向刚度和纵向刚度用分段函数来表示;

5) 轮轨接触关系。该模型的轮轨接触关系采用SIMPACK软件中Rail模块默认的轮轨关系, 即欧洲标准的轮轨关系 (S1002/UIC60) ;

6) 轨道不平顺。由于当前我国尚未建立完善的干线实测轨道谱, 因此模型中的轨道不平顺采用与我国一级线路条件较为接近的美国5级轨道谱。并且在该模型中不考虑钢轨的弹性变形, 线路是绝对刚性的, 钢轨的弹性对于车辆动力学性能只在高频时影响较大, 而在线路主要的低频激扰下影响不大, 因此不考虑钢轨的弹性变形, 只考虑轨道不平顺的影响及轮轨接触面上的弹性接触。

最终建立的该型敞车SIMPACK动力学模型见图1。模型中共有11个刚体, 除轮对具有浮沉、侧滚两个非独立自由度外, 其他刚体均为6个自由度, 全车共58个独立自由度、8个非独立自由度。

模型建立后, 仿真模拟该敞车以100km/h在直线上的运行情况, 图2为车辆其中一个轮对左轮的脱轨系数, 可以看出车辆的脱轨系数最大控制在0.25以内, 满足车辆安全运行的要求。

3 结论

本文针对我国某主型铁路敞车, 通过SIMPACK软件, 建立了动力学模型, 并使用该模型以100km/h的速度在直线上运行, 得到了脱轨系数, 脱轨系数最大控制在0.25以内, 说明车辆运行安全。

摘要：本文针对我国某主型铁路敞车, 通过SIMPACK软件, 建立了动力学模型, 并使用该模型以100km/h的速度在直线上运行, 得到了脱轨系数, 脱轨系数最大控制在0.25以内, 车辆运行安全。

关键词：铁路敞车,动力学建模,脱轨系数

参考文献

[1]丁虎, 胡庆泉, 陈立群.运动车辆梁模型的横向振动频率及模态[J].动力学与控制学报, 2011 (1) .

俄罗斯批量生产25t轴重敞车 篇2

这种12-9869型敞车, 装用25t轴重Barber式18-9855型转向架, 其性能超过俄罗斯市场全部现有的同类产品 (表1) 。

该车因车辆自重降低到23t, 载重提高到77t, 车体容积达92m3, 与旧型敞车的平均载重相比, 其载重可增加10t。提高载重量和空车走行公里运价表方案, 可使该型敞车的用户降低平均货运成本。

该车使用寿命为32年, 其竞争优势是可增加修程间走行公里和期限, 平均可减少维修费30%~40%。与典型敞车相比, 用这种无门敞车由库兹巴斯运输煤炭到远东港口, 每吨煤炭的运输成本可降低200多卢布。

2015年, 该型敞车的生产计划已根据订货得到保证。

参考文献

[1]Ж.-д.трансп.2014, (10) :60.

铁路敞车 篇3

近年来, 随着铁路货车在车型、车况的较大幅度的调整, 车辆性能不断提高, 运用环境的大大改善和修车要求的更为严格精细, 运用敞车的质量比过去有了较大提高, 但在实际修理过程中, 仍有少数货车, 尤其是敞车的车体及底架部分检修量却并没有减少, 运用中敞车的质量也没有得到较好的改善。

2 原因分析

对某段695辆敞车常见故障进行了统计分析, 分析结果表明:段修敞车常见故障的产生原因大致可以分为4种: (1) 由于正常运用造成的车辆配件磨损、腐蚀和疲劳裂纹等; (2) 在修车过程中, 对上心盘焊修和铆钉没有严格执行修车工艺要求, 达不到修车标准而留隐患; (3) 运用过程中未严格按章作业造成的车辆零件部分损坏; (4) 人为因素造成的车辆配件损坏或丢失等。

第1种情况属车辆在正常运用过程中不可避免的故障, 这类故障在构成修车成本中不可能完成消除, 但随着近年来对车型、车况、运用环境、修车要求等方面的改善, 这类故障明显减少, 事故隐患也在一定程度上得到了控制, 而后3类故障却是构成车辆故障上升、段修工作量加大、修车成本增加的主要因素。

2.1 上心盘裂纹 (裂损) 及铆钉松动

在统计分析的695辆敞车中, 共检修上心盘1390块, 其中出现裂纹的有517块, 占检修总数的37%, 但值得注意的是在这695辆敞车中, 扣修前存在焊痕 (焊波) 的上心盘累计482块, 会检时发现在焊波周边又重新裂纹376块, 占已施行焊修的上心盘总数的78%, 其中焊痕长度大于200mm就有302块, 占已焊修心盘总数的62.7%。此外, 在对12块焊度大于200mm的上心盘进行分解检查中发现, 其中3块从上面看只有焊痕没有裂痕, 但在焊痕对应的上心盘背面有旧裂纹存在, 且无焊痕;在焊痕两端也未发现有钻孔或开发坡口的迹象。这说明在上次施修中没有完全执行上心盘焊修工艺。

众所周知, 车辆上心盘铆钉松动后直接改变车辆在运用过程中的受力状况, 摇枕、上心盘、上心盘铆钉、下心盘等所受的冲击力会明显增大。在车辆过弯道时, 上心盘铆钉会受到更大的剪切力 (上心盘与摇枕间由于铆钉松动, 接触压力减少, 相对转动摩擦力随着减少) 。因此, 上心盘铆钉松动对车辆的损失较大, 是不可忽视的事故隐患, 在上述695辆段修敞车中, 上心盘铆钉累计总数的33.6%;段修工艺要求在对铆钉加热时应用煤坑、电坑或喷油坑等进行烧烤, 这些加热方式均能取得较好的加热和铆接效果, 但在实际操作过程中, 由于加热坑从生火到把铆钉加热至铆接的温度需较长的时间且中间过程比较麻烦, 因此, 少数现场工人在非批量铆接时, 为图省事多采用液压冷压铆或用乙炔焰对铆钉直接烧烤加热后进行铆接的方式, 这些铆接方式极易造成铆钉铆接的不密贴而降低其机械性能, 经车辆运用振动后, 出现铆钉松动现象。

2.2 未严格按章作业造成的零件损坏

敞车在运用过程中, 侧门开闭杆、脚蹬及扶手等均不受承载或冲击作用力, 本应属于不易损坏部件, 但在实际检修过程中其损坏率还是比较高的, 695辆敞车中, 侧门开闭杆弯曲或折段的660件, 统计总数的47.5%;脚蹬、扶手变形和裂纹高达931件, 占统计总数的67%, 这说明车辆在运行过程中未严格按章作业造成零部件损坏是相当严重的, 如货车装卸及调车作业过程中发生的货车与车辆、装机械与车辆、车辆与其他故障相碰撞的情况。

在统计过程中, 还有91辆敞车, 其整体状态、外观较好, 腐蚀也不严重, 但在车厢地板上留有被物撞穿的窟窿, 这些窟窿产生的原因不是由于车辆地板钢板腐蚀或疲劳所致, 而是因为车辆在运用过程中, 吊车货车是直接将货物丢到车厢内, 把车厢地板砸穿造成或其他人为因素造成, 特别在用于装运矿石或废钢铁过程中, 使用部门使用大型装卸机械作业时更容易造成此类破坏。此外, 所统计的695辆敞车中, 共发现了17起敞车侧门 (或下侧门) 严重向车内侧塌陷的情况, 有些还留有明显的被冲撞痕迹。这些侧门 (或下侧门) 的损坏不是由于货车在运输过程中撞击或颠簸产生的, 而是在机械化装卸过程中人为因素造成的。

在695辆敞车中发现49辆敞车车厢严重积水。其重要原因是货车卸空后, 使用部门未及时将滞留在车厢内的垃圾清除 (下雨时包装袋、煤渣等垃圾吸水较多) , 造成车厢地板长期浸泡在污水中, 发生锈蚀, 甚至会出现大面积蚀坑。

2.3 人为因素造成的配件丢失和损坏

铁道部《关于货车易丢失零部件焊固加强的通知》下发以后, 各单件都对货车配件采取了一些焊固防盗措施, 收到一定的效果。但某些人为因素引起的车辆配件丢失还时有发生。在这695辆敞车中, 三通阀丢失9件, 缓解阀阀芯丢失11件, 钩提杆 (链) 丢失97件, 由此可见, 车辆配件丢失仍然是一个比较突出的问题。

票插安装在车辆的侧壁上, 在限量运行过程中基本不受外力的作用, 也不易被其他建设物所冲撞。但在实际检修过程中, 其段裂数依然占统计总数的43%之多。票插是铸铁件, 脆性大, 易被敲断。票插除被高速运行的列车带起来的飞石、杂物撞击损坏外, 在车辆使用中人为伤害是导致票插裂损、破碎的主要原因。

3 建议

3.1 在车辆运用检修过程中, 要求各检修

部门严格按照车辆检修规程执行, 提高修车质量。各验收部门要严把质量关, 同时做好修车的过程监督。铁路局可实行全年不定期对厂修货车的抽验检查, 对拒不严格执行修车工艺规定的车辆厂、车辆段, 采用有力的处罚措施。

3.2 提高车辆使用部门的人员思想素质,

提高其爱惜车辆的意识。编制车辆使用状况档案, 实行网络管理, 依据车辆状况跟踪管理。加强车务部门对车辆使用过程中非正常使用损坏的监督作用。同时制定切实可行的车辆使用损坏补偿制度, 对在车辆使用过程中, 造成车辆非正常损坏的单位或个人给予一定的处罚, 在可能情况下, 对全年固定使用的车辆企业, 可把车辆出租给他们, 以增强车辆使用部门对车辆的爱惜责任心。

3.3 加强车辆安全管理及偷盗铁路设施的

危害性的宣传, 同时加大对偷盗行为的打击力度。相关部门应对非法收购、转卖铁路车辆配件的单位或个人, 严格追究其经济和法律责任。三通阀、缓解阀等易失配件也可像120阀一样采取一定的防盗措施 (在所统计的敞车中, 装有防盗装置的120阀没有发现阀芯丢失的现象) , 提高铁路职工的思想觉悟, 对故意损坏车辆者施以经济处罚和纪律处分。

责任编辑:张雨

摘要：分析探讨货车敞车车体及车底架部分检修量, 没有随着铁路货车车型、车况的较大幅度的调整, 车辆性能不断提高, 运用环境不断改善, 检修工艺不断加强而减少, 运用中敞车的质量也没有得到较好改善的原因, 以提高敞车的检修质量, 确保行车安全。