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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		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月15日
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140
鐵道建筑
Railway Engineering
文章編號：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，對恒載和分別加載1～4層長鋼軌時安全車的縱向偏載
進(jìn)行力學(xué)分析和計算，通過設(shè)置4 t固定配重塊和4 t移動配重塊來解決縱向偏載問題，設(shè)計了配重塊
安裝方案，并對車體進(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：長鋼軌運(yùn)輸縱向偏載 配重塊
中圖分類號：U272．6 8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2013．04．43
T 系列4層500 113長鋼軌車組是裝卸、運(yùn)輸及回
收500 m長鋼軌的專用列車，由13種車型共43輛車
組成。居于車組3號位的安全車(一)及39號位的安
全車(二)處于長鋼軌裝載的兩端頭，長鋼軌底座難以
做到對稱布置，導(dǎo)致在裝載后普遍存在縱向偏載現(xiàn)象。
在裝載4層長鋼軌時，安全車(一)顯得尤為突出，前
后兩個轉(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)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
響長鋼軌列車的行車安全。為此，需要對T 系列長鋼
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
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，車體自重為280 kN，每個轉(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。
在每根長鋼軌作用下，可計算出長鋼軌下底座支
架受力，其中最右側(cè)底座支架受力為2．523 kN。每層
按14根鋼軌計算，則每層鋼軌施加給鋼軌支撐架的力
為35．3 kN。
單層長鋼軌作用下，安全車兩個轉(zhuǎn)向架承受的豎
向力見圖3。經(jīng)計算得JR 為3．153 kN，R 為38．453
kN。
根據(jù)以上單層長鋼軌加載時的轉(zhuǎn)向架受力，分別
計算加載2層、3層和4層時的受力，計算結(jié)果見表1。
1．3 配重塊設(shè)計及優(yōu)化
由于長鋼軌車運(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)裝載長鋼軌布置(單位：mm)
每層長鋼軌豎向力
為35 3kN
i ‘ 。
l ＼近鋼軌架轉(zhuǎn)向架中心
J勵 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)計為固定式和移動式兩種，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時可計算得 為9．67 kN，R 為70．33
kN，同樣可求出移動配重塊處于不同位置時，前后轉(zhuǎn)
向架受力大小，見表2。
由表I及表2計算結(jié)果，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后確定較
合理的方案為：固定及移動配重塊均為4 t，在裝載長
鋼軌0層、1層、2層、3層及4層時，移動配重塊距遠(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)向架受力計算結(jié)果見表3。
發(fā)電車方向
表2 移動配重塊不同位置時轉(zhuǎn)向架受力 kN
空載
長鋼軌I層(14根)
長鋼軌2層(28根)
長鋼軌3層(42根)
長鋼軌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的移動配重塊，在底部安裝4
只滾筒，通過導(dǎo)向滾筒槽，實現(xiàn)在安全車鋼軌支撐架立
柱與車棚之間移動。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，同樣對安全車(二)進(jìn)行了配重塊
設(shè)計及安裝。
該防偏載裝置在3組T 系列長鋼軌列車上安裝
后，通過南昌鐵路局“貨運(yùn)計量安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)”
對前后轉(zhuǎn)向架輪軸載重進(jìn)行了6個月的監(jiān)測，監(jiān)測
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：1003-1995(2013)04-0142—03
高速鐵路站臺屏蔽門氣壓荷載數(shù)值分析
崔 濤 ，孫幫成 ，張衛(wèi)華
(1．中國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)牽引動力國家重點實驗室，四川成都610031)
摘要：為研究高速鐵路站臺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，對列車高速通過站臺時屏蔽門不同位置的壓力變化、壓力的最大值和最小值進(jìn)行計算。
計算結(jié)果表明：列車高速通過時，屏蔽門上依次出現(xiàn)類似列車交會時的壓力波動；近屏蔽門上的氣壓波
動大于遠(yuǎn)屏蔽門；頭車進(jìn)出屏蔽門行車區(qū)域時，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 站臺屏蔽門 氣壓荷載 壓力波
中圖分類號：U216．41 3；U238 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10．3969／j．issn．1003．1995．2013．04．44
高速鐵路站臺通常設(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，屏
蔽門上形成壓力波動。目前對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)。本文采用計算流體
動力學(xué)方法對列車高速通過時的屏蔽門氣壓荷載進(jìn)行
分析，為屏蔽門氣壓強(qiáng)度和氣動疲勞分析提供氣動荷
載數(shù)據(jù)，為防止氣壓荷載對既有屏蔽門結(jié)構(gòu)造成破壞
和新型屏蔽門設(shè)計提供參考。
1 模擬工況
選用現(xiàn)已投入運(yùn)營的高速動車組列車作為模型列
車，站臺為高架站臺。仿真開始時列車到屏蔽門的縱
收稿日期：2012—06—20；修回日期：2013-0l—l6
基金項目：國家科技支撐計劃項目(2009BAG12A01)，國家973計劃項
目(2011CB711100)；國家自然科學(xué)基金(50823004)
作者簡介：崔濤(1978一)，男，山東成武人，博士。
向距離為85 irl，屏蔽門區(qū)域縱向長度為220 In，站臺總
長度為230 in，高架站臺到地面的距離為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
邊緣到鄰近線路中心線的橫向距離為1．75 in，屏蔽門
到站臺邊緣的橫向距離為0．90 Ill；站臺面至鋼軌軌面
的垂向距離為1．20 In。高架站臺屏蔽門站臺示意如
圖1。
圖1 高架站臺屏蔽門站臺示意
列車以250，350 km／h的運(yùn)行速度通過高架站臺
屏蔽門，計算流場結(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)計圖提交給安全車制造廠家，廠家采納該防偏載
裝置設(shè)計，并將其作為今后安全車出廠的標(biāo)準(zhǔn)配置。
參 考 文 獻(xiàn)
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加固規(guī)則[s]．北京：中國鐵道出版社，1995．
[6]潘振，馮毅杰．貨車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)(TPDS)設(shè)
置框架式測試平臺的必要性分析[J]．鐵道建筑，2008(8)：lO3—
105．
(責(zé)任審編李付軍)

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