淺談提速對(duì)貨車的影響分析及檢修建議研究論文
0.引言
近年來，我國鐵路貨車經(jīng)過創(chuàng)新與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了提速、重載兩大跨越，技術(shù)水平快速提升，鐵路運(yùn)輸能力及運(yùn)輸效率顯著提高。通用貨車載重實(shí)現(xiàn)了由60 t級(jí)向70 t級(jí)的全面升級(jí)換代，對(duì)50多萬輛既有60 t級(jí)貨車實(shí)施了提速改造，現(xiàn)有運(yùn)輸貨車基本具備了提速運(yùn)行的條件。
2006年，我國進(jìn)行了貨車時(shí)速120 km/h提速可靠性試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)中暴露出的問題進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，既有提速貨車在滿足制造、改造等相關(guān)技術(shù)要求下，具備了120 km/h提速運(yùn)用的條件，可以滿足120 km/h提速運(yùn)行要求，具有較好的動(dòng)力學(xué)性能。但是由于提速后車輛鉤緩、輪對(duì)和制動(dòng)故障均會(huì)有所上升，同時(shí)沒有在實(shí)際運(yùn)行中普遍實(shí)踐，因此在貨車提速前必須充分分析提速對(duì)貨車的影響，并預(yù)先采取有效措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。
1提速后對(duì)貨車安全的影響及分析
1. 1增加車鉤緩沖裝置的故障
既有60 t級(jí)貨車裝用B級(jí)鋼鑄造車鉤和鉤尾框，在提速后其裂損故障會(huì)顯著增加，可能對(duì)貨車運(yùn)行安全產(chǎn)生一定的影響。原因主要有以下幾方面:
(1)既有60 t級(jí)貨車裝用的鑄造車鉤、鉤尾框本身的強(qiáng)度不足。我國既有60 t級(jí)貨車裝用的鑄造車鉤、鉤尾框仍然有部分為B級(jí)鋼，其靜拉強(qiáng)度約為2 400 kN-2 600 kN，如果考慮其表面質(zhì)量、鑄造缺陷等因數(shù)，其最弱處的抗疲勞強(qiáng)度將更低。我國目前貨物編組重量一般在5 000 t以上，要求車鉤緩沖裝置的靜拉破壞強(qiáng)度在2 700 kN以上，因此，原來采用B級(jí)鋼材質(zhì)的車鉤緩沖裝置的自身強(qiáng)度不能滿足提速運(yùn)行的要求。
(2)提速后會(huì)加劇列車的縱向作用力。我國鐵路貨車裝用的制動(dòng)機(jī)基本為120型制動(dòng)機(jī)，但重載列車編組數(shù)量和編組車型較多，各車制動(dòng)機(jī)發(fā)生作用的同步性仍然有一定差異。列車提速后，由于車輛的慣性力比低速時(shí)大，加上混編列車中各連掛車輛在空重狀態(tài)的制動(dòng)率不同，會(huì)導(dǎo)致各車減速度的差異，造成車輛之間的縱向沖動(dòng)和列車縱向力加大。
(3)提速后如果機(jī)車操縱不當(dāng)也會(huì)加劇列車縱向力。我國的機(jī)車型號(hào)較多，目前貨車的牽引普遍使用電力機(jī)車，其功率比過去的內(nèi)燃機(jī)車大許多。列車從靜態(tài)啟動(dòng)或緩解加速時(shí)，如果在尚未完全緩解的情況下將制動(dòng)閥的手柄置于運(yùn)轉(zhuǎn)位，可能會(huì)導(dǎo)致部分緩解靈敏度差的車輛無法及時(shí)緩解，在運(yùn)行中處于半抱閘狀態(tài)，加大了列車的縱向沖擊力。
(4)部分超期服役的車鉤、鉤尾框抗拉強(qiáng)度降低。因部分超期服役的車鉤、鉤尾框使用時(shí)間較長，抗拉強(qiáng)度會(huì)降低，在貨車縱向力增大的情況下有可能會(huì)發(fā)生裂紋、斷裂等故障，影響行車安全。
1. 2增加輪對(duì)踏面的擦傷和剝離故障
貨車提速后，因輪軌動(dòng)作用力加大，使踏面的受力狀況惡化，會(huì)增加輪對(duì)踏面的擦傷和剝離故障，同時(shí)也會(huì)引起滾動(dòng)軸承故障的上升，從面增加列檢所的工作量，加大列車的摘車修理數(shù)量。輪對(duì)故障增加的主要原因有:
(1)各連掛車輛制動(dòng)機(jī)對(duì)緊急制動(dòng)作用的反應(yīng)速度不同。當(dāng)列車緊急制動(dòng)時(shí)，由于混編連掛車輛制動(dòng)機(jī)的反應(yīng)速度不相同，會(huì)造成列車中各車輛的起始制動(dòng)時(shí)間和緩解時(shí)間不一致，最先制動(dòng)的車輛就容易出現(xiàn)踏面擦傷和剝離的故障。在列車提速后，施行緊急制動(dòng)的次數(shù)可能會(huì)增加，會(huì)導(dǎo)致踏面擦傷和剝離的故障增加。
(2)車輪的制動(dòng)熱負(fù)荷會(huì)顯著增加。列車提速后，為了及時(shí)停車或減速，必須施加更大的制動(dòng)力，車輪的制動(dòng)熱負(fù)荷會(huì)顯著增加，從面增加輪對(duì)擦傷與剝離的故障。
(3)空車滑行概率會(huì)加大。輪軌的瓢著系數(shù)隨列車運(yùn)行速度的`增加面下降，因此貨車提速后，將會(huì)出現(xiàn)因不良瓢著狀態(tài)面導(dǎo)致空車滑行，使車輪擦傷故障顯著增加。
(4)輪對(duì)承受的垂直動(dòng)載荷會(huì)增加。車輛的垂向動(dòng)載荷與運(yùn)行速度呈線性關(guān)系，當(dāng)列車提速后，輪對(duì)承受的垂直動(dòng)載荷會(huì)增加，從面使鋼軌與輪對(duì)間的接觸應(yīng)力增大，同時(shí)隨著提速后車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)加快，車輪承受的疲勞載荷頻率加快，將使車輪踏面的疲勞壽命減少，因此踏面的剝離故障會(huì)增加。
1. 3制動(dòng)系統(tǒng)的故障增多
根據(jù)我國貨車長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)列車提速后，制動(dòng)系統(tǒng)的故障(如制動(dòng)抱閘、制動(dòng)梁裂損等)可能會(huì)增加，原因有以下幾方面:
(1)貨車提速后制動(dòng)熱負(fù)荷會(huì)增加，導(dǎo)致制動(dòng)配件的作用力加大。采用鑄鐵閘瓦的貨車制動(dòng)機(jī)的軸制動(dòng)功率限值僅為244 kW，采用合成閘瓦時(shí)為340 kW 。隨著我國貨車的重載與提速技術(shù)的發(fā)展，貨車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)用必須考慮制動(dòng)熱負(fù)荷的影響。由于制動(dòng)負(fù)荷與速度成平方關(guān)系，因此當(dāng)既有貨車從80 km/h提速到100 km/h后，在緊急制動(dòng)距離不變的情況下其制動(dòng)負(fù)荷約增加5000，會(huì)顯著增加制動(dòng)力，面過高的制動(dòng)力可能會(huì)導(dǎo)致空車擦傷車輪，并增加其他制動(dòng)配件發(fā)生故障的概率。
(2)受緊急制動(dòng)距離的限制，會(huì)顯著增加制動(dòng)熱負(fù)荷。受原有緊急制動(dòng)距離800 m的限制，貨車提速后車輪制動(dòng)熱負(fù)荷會(huì)顯著增加，如果要求不增加制動(dòng)熱負(fù)荷，必須延長貨車的緊急制動(dòng)距離。目前我國70 t級(jí)貨車在120 km/h初速下的緊急制動(dòng)距離限值己延長到1 400 m。由于制動(dòng)熱負(fù)荷對(duì)輪瓦作用會(huì)產(chǎn)生不利影響，在提速前需要按最不利條件進(jìn)行制動(dòng)熱負(fù)荷的校核。
(3)列車提速會(huì)增加制動(dòng)空走距離。我國現(xiàn)有貨物列車的編組重量普遍在5 000 t左右，編組數(shù)量達(dá)到了60輛以上，因此提速后會(huì)增加列車制動(dòng)空走距離。為了在規(guī)定的制動(dòng)距離內(nèi)停車，在機(jī)車制動(dòng)時(shí)需要比提速前有一定的操作提前量。
(4)制動(dòng)裝置的使用頻率會(huì)提高。貨車提速后，制動(dòng)裝置的使用頻率會(huì)提高，從面提高制動(dòng)配件出現(xiàn)故障的概率。
1. 4車體和底架附屬件故障會(huì)增多
貨車提速后，由于列車縱向沖動(dòng)和垂向動(dòng)載荷會(huì)加大，一定會(huì)導(dǎo)致車體和底架附屬件故障增多。
2檢修建議
2. 1加強(qiáng)貨車檢修工作
貨車提速后，由于運(yùn)用工況進(jìn)一步惡化，因此必須提高貨車檢修質(zhì)量，將檢修規(guī)程規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為檢修工作的最低標(biāo)準(zhǔn)，以提高貨車檢修質(zhì)量。
2.2對(duì)不適應(yīng)提速運(yùn)行的零部件進(jìn)行更新改造
由于貨車提速后會(huì)直接或間接引起制動(dòng)和鉤緩裝置的故障，因此在提速前必須對(duì)不適應(yīng)提速運(yùn)行的制動(dòng)裝置和鉤緩裝置進(jìn)行更新改造，積極推進(jìn)制動(dòng)和鉤緩裝置的更新?lián)Q代，如用E級(jí)鋼鍛造鉤尾框取代鑄造鉤尾框，用E級(jí)鋼材質(zhì)的車鉤取代B級(jí)鋼或C級(jí)鋼車鉤。
2. 3統(tǒng)一運(yùn)用貨車轉(zhuǎn)向架種類
可利用報(bào)廢車拆解下的轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架配件，加快對(duì)裝用轉(zhuǎn)8B(轉(zhuǎn)8AB)型轉(zhuǎn)向架既有貨車換裝轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架的檢修改造，以提高貨車運(yùn)行品質(zhì)，同時(shí)可統(tǒng)一運(yùn)用貨車轉(zhuǎn)向架種類，方便檢修與維護(hù)，更好地滿足貨車提速需要。
2. 4嚴(yán)格除銹和探傷檢查
進(jìn)一步加強(qiáng)車鉤緩沖裝置、走行部大部件的除銹和探傷檢查工作，杜絕漏探和漏檢現(xiàn)象的發(fā)生。
2.5加強(qiáng)貨車的臨修工作
由于提速后貨車臨修故障會(huì)增加，因此應(yīng)加強(qiáng)貨車臨修故障處理能力建設(shè)，完善貨車臨修作業(yè)條件和工裝設(shè)施，使主要列檢作業(yè)場(chǎng)所具備貨車站修能力。同時(shí)要加強(qiáng)臨修故障的搶修，使貨車臨修故障得到及時(shí)處理，全面適應(yīng)全天候處理臨修故障的需要。