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T11系列編組列車中安全車縱向偏載分析與改造

文檔作者：胡立峰文檔來源：南昌鐵路局工務(wù)處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月15日
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140
鐵道建筑
Railway Engineering
文章編號(hào)：1003—1995(2013)04—0140—03
T11系列編組列車中安全車縱向偏載分析與改造
胡立峰
(南昌鐵路局工務(wù)處，江西南昌330002)
摘要：T 系列4層500 m長(zhǎng)鋼軌車組中的安全車由于鋼軌支撐架不居中，車體縱向偏載超過規(guī)范規(guī)定，
存在安全隱患。本文以安全車(一)車體為例，對(duì)恒載和分別加載1～4層長(zhǎng)鋼軌時(shí)安全車的縱向偏載
進(jìn)行力學(xué)分析和計(jì)算，通過設(shè)置4 t固定配重塊和4 t移動(dòng)配重塊來解決縱向偏載問題，設(shè)計(jì)了配重塊
安裝方案，并對(duì)車體進(jìn)行了改造。改造后的安全車裝載任意層數(shù)的鋼軌，縱向偏載均滿足規(guī)范規(guī)定。改
造方案已被安全車制造廠采用，防偏載裝置將作為安全車出廠標(biāo)準(zhǔn)配置。
關(guān)鍵詞：長(zhǎng)鋼軌運(yùn)輸縱向偏載 配重塊
中圖分類號(hào)：U272．6 8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2013．04．43
T 系列4層500 113長(zhǎng)鋼軌車組是裝卸、運(yùn)輸及回
收500 m長(zhǎng)鋼軌的專用列車，由13種車型共43輛車
組成。居于車組3號(hào)位的安全車(一)及39號(hào)位的安
全車(二)處于長(zhǎng)鋼軌裝載的兩端頭，長(zhǎng)鋼軌底座難以
做到對(duì)稱布置，導(dǎo)致在裝載后普遍存在縱向偏載現(xiàn)象。
在裝載4層長(zhǎng)鋼軌時(shí)，安全車(一)顯得尤為突出，前
后兩個(gè)轉(zhuǎn)向架偏載值達(dá)到13．4 t，已不滿足《鐵路貨物
裝載加固規(guī)則》(鐵運(yùn)[1995]70號(hào))第二章第14條
“兩轉(zhuǎn)向架承受重量之差不大于10 t”的規(guī)定，嚴(yán)重影
響長(zhǎng)鋼軌列車的行車安全。為此，需要對(duì)T 系列長(zhǎng)鋼
軌車組的安全車進(jìn)行防偏載改造。
1 防偏載裝置的設(shè)計(jì)
為了消除安全車前后轉(zhuǎn)向架加載不均現(xiàn)象，在車
體平板遠(yuǎn)鋼軌側(cè)位置增加平衡配重塊，分兩種類型：固
定式與移動(dòng)式。
以安全車(一)為例，假定車體平板為剛體，不考
慮轉(zhuǎn)向架彈簧的彈性而假定其為剛性支座，分別計(jì)算
不同加載工況下轉(zhuǎn)向架的受力。
1．1 恒載(車體及附屬設(shè)施自重)作用下受力分析
安全車交付時(shí)，車體自重為280 kN，每個(gè)轉(zhuǎn)向架
承受的豎向集中力為140 kN。車體交付后使用前，需
要安裝車棚、卷揚(yáng)機(jī)等固定設(shè)施，具體安裝位置見
圖1。
在圖1所示固定設(shè)施自重作用下，遠(yuǎn)鋼軌架轉(zhuǎn)向
收稿151期：2012—11—08；修回Et期：2013—01·15
作者簡(jiǎn)介：胡立峰(1976一)，男，江西鄱陽人，工程師。
鋼軌端底座支架 車棚自重 卷揚(yáng)機(jī)自重
自重為10 kN 為35 kN 為20 kN
＼ ． ．／
安全車(一)車體 l
1 ， ／ 1 P
l I
方向
沂鋇鼽摯轉(zhuǎn)向摯中
s
— 捻 發(fā)電車
反力R 遠(yuǎn)鋼軌架轉(zhuǎn) 向架中心／ 反力月2
9 000
圖1 安全車(一)固定設(shè)施安裝位置(單位：mm)
向
架受力 經(jīng)計(jì)算為48．76 kN，近鋼軌架轉(zhuǎn)向架受力
R 為16．24 kN。
在車體和附屬設(shè)施自重共同作用下，遠(yuǎn)鋼軌架轉(zhuǎn)
向架受力及近鋼軌架轉(zhuǎn)向架的受力分別為188．76 kN
和156．24 kN。
1．2 配重前裝載鋼軌受力分析
編組列車一般裝載布置如圖2所示。
在每根長(zhǎng)鋼軌作用下，可計(jì)算出長(zhǎng)鋼軌下底座支
架受力，其中最右側(cè)底座支架受力為2．523 kN。每層
按14根鋼軌計(jì)算，則每層鋼軌施加給鋼軌支撐架的力
為35．3 kN。
單層長(zhǎng)鋼軌作用下，安全車兩個(gè)轉(zhuǎn)向架承受的豎
向力見圖3。經(jīng)計(jì)算得JR 為3．153 kN，R 為38．453
kN。
根據(jù)以上單層長(zhǎng)鋼軌加載時(shí)的轉(zhuǎn)向架受力，分別
計(jì)算加載2層、3層和4層時(shí)的受力，計(jì)算結(jié)果見表1。
1．3 配重塊設(shè)計(jì)及優(yōu)化
由于長(zhǎng)鋼軌車運(yùn)軌層數(shù)不盡相同，給安全車的配
重提出了難題，配重后要同時(shí)滿足各種運(yùn)輸工況要求，
2013年第4期 胡立峰：T 。系列編組列車中安全車縱向偏載分析與改造 141
／4 5o0 ． 4 5o0 ． 4l34 2 ooo l安全車(一)車體l
I l l 1 l j + ／
ll II II ll’
I l l l
— 運(yùn)軌車轉(zhuǎn)向架中 ／ 7 } 近鋼軌架轉(zhuǎn)向架中心
匡 ＼運(yùn)軌車轉(zhuǎn)向架中心 生袖巾 ／ 遠(yuǎn)鋼軌架轉(zhuǎn)向架中心／
． — ： — —
13 938 L 13 938
圖2 安全車(一)裝載長(zhǎng)鋼軌布置(單位：mm)
每層長(zhǎng)鋼軌豎向力
為35 3kN
i ‘ 。
l ＼近鋼軌架轉(zhuǎn)向架中心
J勵(lì) 遠(yuǎn) 隙 反力R
I
【 ’ l393。 ’ l
發(fā)電車方向
圖3 單層鋼軌作用下車體受力(單位：mln)
表1 配重前長(zhǎng)鋼軌作用下轉(zhuǎn)向架受力大小 kN
為此將平衡配重塊設(shè)計(jì)為固定式和移動(dòng)式兩種，設(shè)置
配重塊后車體受力見圖4。
I安／全車 (一)車體l 移動(dòng)配重 I 1
、
I塊40kNI l●／
I
近鋼軌架轉(zhuǎn)向架中心
反力尺，十 垂塑塾鏊壁自翌生：墜／ 反力
Il l 9 000 I
! ’ I3 938 ’ l
圖4 平衡配重塊作用下車體受力(單位：mln)
當(dāng) =3 ITI時(shí)可計(jì)算得 為9．67 kN，R 為70．33
kN，同樣可求出移動(dòng)配重塊處于不同位置時(shí)，前后轉(zhuǎn)
向架受力大小，見表2。
由表I及表2計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后確定較
合理的方案為：固定及移動(dòng)配重塊均為4 t，在裝載長(zhǎng)
鋼軌0層、1層、2層、3層及4層時(shí)，移動(dòng)配重塊距遠(yuǎn)
鋼軌架轉(zhuǎn)向架距離 分別為7，6，5，3，2 m。配重塊安
裝后轉(zhuǎn)向架受力計(jì)算結(jié)果見表3。
發(fā)電車方向
表2 移動(dòng)配重塊不同位置時(shí)轉(zhuǎn)向架受力 kN
空載
長(zhǎng)鋼軌I層(14根)
長(zhǎng)鋼軌2層(28根)
長(zhǎng)鋼軌3層(42根)
長(zhǎng)鋼軌4層(56根)
183．68
217．69
251．7O
281．27
315．27
241．32
242．61
243．9O
249．63
250．93
— 57．64
— 24．92
7．8O
31．64
64．34
1．4 配重塊安裝方案
重量為4 t固定配重塊，通過焊接方式安裝在安
全車車棚內(nèi)。重量為4 t的移動(dòng)配重塊，在底部安裝4
只滾筒，通過導(dǎo)向滾筒槽，實(shí)現(xiàn)在安全車鋼軌支撐架立
柱與車棚之間移動(dòng)。導(dǎo)向滾筒槽與車體平板通過焊接
2只~35 mm螺栓連接。
2 結(jié)束語
根據(jù)以上原理，同樣對(duì)安全車(二)進(jìn)行了配重塊
設(shè)計(jì)及安裝。
該防偏載裝置在3組T 系列長(zhǎng)鋼軌列車上安裝
后，通過南昌鐵路局“貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)”
對(duì)前后轉(zhuǎn)向架輪軸載重進(jìn)行了6個(gè)月的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)
結(jié)果表明：改造后的安全車(一)和安全車(二)裝載
任意層(根)數(shù)的鋼軌，縱向偏載情況均符合鐵道部
《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》“兩轉(zhuǎn)向架承受重量之差
不大于10 t”的規(guī)定。南昌鐵路局科委組織的技術(shù)審
查，認(rèn)為該防偏載裝置達(dá)到了消除縱向偏載的預(yù)期
效果。
142
鐵道建筑
Railway Engineering
文章編號(hào)：1003-1995(2013)04-0142—03
高速鐵路站臺(tái)屏蔽門氣壓荷載數(shù)值分析
崔 濤 ，孫幫成 ，張衛(wèi)華
(1．中國(guó)北車唐山軌道客車有限公司，河北唐山063035；2．西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610031)
摘要：為研究高速鐵路站臺(tái)屏蔽門氣壓荷載特性，采用滑移網(wǎng)格技術(shù)和有限體積法求解氣流N—s方程和
湍流k-~方程，對(duì)列車高速通過站臺(tái)時(shí)屏蔽門不同位置的壓力變化、壓力的最大值和最小值進(jìn)行計(jì)算。
計(jì)算結(jié)果表明：列車高速通過時(shí)，屏蔽門上依次出現(xiàn)類似列車交會(huì)時(shí)的壓力波動(dòng)；近屏蔽門上的氣壓波
動(dòng)大于遠(yuǎn)屏蔽門；頭車進(jìn)出屏蔽門行車區(qū)域時(shí)，最大和最小氣壓分別出現(xiàn)峰值，且隨著列車運(yùn)行速度提
高，屏蔽門承受的氣動(dòng)荷載增大，最大壓力、最小壓力以及兩者差值的最大值出現(xiàn)的位置相同。
關(guān)鍵詞：高速鐵路 站臺(tái)屏蔽門 氣壓荷載 壓力波
中圖分類號(hào)：U216．41 3；U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10．3969／j．issn．1003．1995．2013．04．44
高速鐵路站臺(tái)通常設(shè)有屏蔽門，以保障乘客安全。
屏蔽門的主要功能之一就是阻擋列車風(fēng)。屏蔽門與氣
流的作用是相互的，列車高速通過屏蔽門行車區(qū)時(shí)，屏
蔽門上形成壓力波動(dòng)。目前對(duì)屏蔽門的研究主要集中
在機(jī)械受力和環(huán)控方面，關(guān)于氣壓荷載的研究較少，尚
沒有屏蔽門氣壓荷載的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本文采用計(jì)算流體
動(dòng)力學(xué)方法對(duì)列車高速通過時(shí)的屏蔽門氣壓荷載進(jìn)行
分析，為屏蔽門氣壓強(qiáng)度和氣動(dòng)疲勞分析提供氣動(dòng)荷
載數(shù)據(jù)，為防止氣壓荷載對(duì)既有屏蔽門結(jié)構(gòu)造成破壞
和新型屏蔽門設(shè)計(jì)提供參考。
1 模擬工況
選用現(xiàn)已投入運(yùn)營(yíng)的高速動(dòng)車組列車作為模型列
車，站臺(tái)為高架站臺(tái)。仿真開始時(shí)列車到屏蔽門的縱
收稿日期：2012—06—20；修回日期：2013-0l—l6
基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2009BAG12A01)，國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)
目(2011CB711100)；國(guó)家自然科學(xué)基金(50823004)
作者簡(jiǎn)介：崔濤(1978一)，男，山東成武人，博士。
向距離為85 irl，屏蔽門區(qū)域縱向長(zhǎng)度為220 In，站臺(tái)總
長(zhǎng)度為230 in，高架站臺(tái)到地面的距離為18 m；屏蔽門
高度2．10 m，其上部固定裝置的高度為0．55 ITI，站臺(tái)
邊緣到鄰近線路中心線的橫向距離為1．75 in，屏蔽門
到站臺(tái)邊緣的橫向距離為0．90 Ill；站臺(tái)面至鋼軌軌面
的垂向距離為1．20 In。高架站臺(tái)屏蔽門站臺(tái)示意如
圖1。
圖1 高架站臺(tái)屏蔽門站臺(tái)示意
列車以250，350 km／h的運(yùn)行速度通過高架站臺(tái)
屏蔽門，計(jì)算流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和屏蔽門的氣壓荷載。
另外，已將上述偏載現(xiàn)象分析數(shù)據(jù)及該防偏載裝
置設(shè)計(jì)圖提交給安全車制造廠家，廠家采納該防偏載
裝置設(shè)計(jì)，并將其作為今后安全車出廠的標(biāo)準(zhǔn)配置。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]甄治平．T ． 型4層500 m長(zhǎng)鋼軌車組[J]．鐵道車輛，1991
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2002．
[4]任尊松．車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，
2007．
[5]中華人民共和國(guó)鐵道部．鐵運(yùn)[1995]7O號(hào)鐵路貨物裝載
加固規(guī)則[s]．北京：中國(guó)鐵道出版社，1995．
[6]潘振，馮毅杰．貨車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)設(shè)
置框架式測(cè)試平臺(tái)的必要性分析[J]．鐵道建筑，2008(8)：lO3—
105．
(責(zé)任審編李付軍)

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