淺談提速對貨車(chē)的影響分析及檢修建議研究論文
0.引言
近年來(lái)，我國鐵路貨車(chē)經(jīng)過(guò)創(chuàng )新與實(shí)踐，實(shí)現了提速、重載兩大跨越，技術(shù)水平快速提升，鐵路運輸能力及運輸效率顯著(zhù)提高。通用貨車(chē)載重實(shí)現了由60 t級向70 t級的全面升級換代，對50多萬(wàn)輛既有60 t級貨車(chē)實(shí)施了提速改造，現有運輸貨車(chē)基本具備了提速運行的條件。
2006年，我國進(jìn)行了貨車(chē)時(shí)速120 km/h提速可靠性試驗，并對試驗中暴露出的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)設計。試驗結果表明，既有提速貨車(chē)在滿(mǎn)足制造、改造等相關(guān)技術(shù)要求下，具備了120 km/h提速運用的條件，可以滿(mǎn)足120 km/h提速運行要求，具有較好的動(dòng)力學(xué)性能。但是由于提速后車(chē)輛鉤緩、輪對和制動(dòng)故障均會(huì )有所上升，同時(shí)沒(méi)有在實(shí)際運行中普遍實(shí)踐，因此在貨車(chē)提速前必須充分分析提速對貨車(chē)的影響，并預先采取有效措施進(jìn)行應對。
1提速后對貨車(chē)安全的影響及分析
1. 1增加車(chē)鉤緩沖裝置的故障
既有60 t級貨車(chē)裝用B級鋼鑄造車(chē)鉤和鉤尾框，在提速后其裂損故障會(huì )顯著(zhù)增加，可能對貨車(chē)運行安全產(chǎn)生一定的影響。原因主要有以下幾方面:
(1)既有60 t級貨車(chē)裝用的鑄造車(chē)鉤、鉤尾框本身的強度不足。我國既有60 t級貨車(chē)裝用的鑄造車(chē)鉤、鉤尾框仍然有部分為B級鋼，其靜拉強度約為2 400 kN-2 600 kN，如果考慮其表面質(zhì)量、鑄造缺陷等因數，其最弱處的抗疲勞強度將更低。我國目前貨物編組重量一般在5 000 t以上，要求車(chē)鉤緩沖裝置的靜拉破壞強度在2 700 kN以上，因此，原來(lái)采用B級鋼材質(zhì)的車(chē)鉤緩沖裝置的自身強度不能滿(mǎn)足提速運行的要求。
(2)提速后會(huì )加劇列車(chē)的縱向作用力。我國鐵路貨車(chē)裝用的制動(dòng)機基本為120型制動(dòng)機，但重載列車(chē)編組數量和編組車(chē)型較多，各車(chē)制動(dòng)機發(fā)生作用的同步性仍然有一定差異。列車(chē)提速后，由于車(chē)輛的慣性力比低速時(shí)大，加上混編列車(chē)中各連掛車(chē)輛在空重狀態(tài)的制動(dòng)率不同，會(huì )導致各車(chē)減速度的差異，造成車(chē)輛之間的縱向沖動(dòng)和列車(chē)縱向力加大。
(3)提速后如果機車(chē)操縱不當也會(huì )加劇列車(chē)縱向力。我國的機車(chē)型號較多，目前貨車(chē)的牽引普遍使用電力機車(chē)，其功率比過(guò)去的內燃機車(chē)大許多。列車(chē)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)閥的手柄置于運轉位，可能會(huì )導致部分緩解靈敏度差的車(chē)輛無(wú)法及時(shí)緩解，在運行中處于半抱閘狀態(tài)，加大了列車(chē)的縱向沖擊力。
(4)部分超期服役的車(chē)鉤、鉤尾框抗拉強度降低。因部分超期服役的車(chē)鉤、鉤尾框使用時(shí)間較長(cháng)，抗拉強度會(huì )降低，在貨車(chē)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(chē)安全。
1. 2增加輪對踏面的擦傷和剝離故障
貨車(chē)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(chē)的摘車(chē)修理數量。輪對故障增加的主要原因有:
(1)各連掛車(chē)輛制動(dòng)機對緊急制動(dòng)作用的反應速度不同。當列車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，由于混編連掛車(chē)輛制動(dòng)機的反應速度不相同，會(huì )造成列車(chē)中各車(chē)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(chē)輛就容易出現踏面擦傷和剝離的故障。在列車(chē)提速后，施行緊急制動(dòng)的次數可能會(huì )增加，會(huì )導致踏面擦傷和剝離的故障增加。
(2)車(chē)輪的制動(dòng)熱負荷會(huì )顯著(zhù)增加。列車(chē)提速后，為了及時(shí)停車(chē)或減速，必須施加更大的制動(dòng)力，車(chē)輪的制動(dòng)熱負荷會(huì )顯著(zhù)增加，從面增加輪對擦傷與剝離的故障。
(3)空車(chē)滑行概率會(huì )加大。輪軌的瓢著(zhù)系數隨列車(chē)運行速度的`增加面下降，因此貨車(chē)提速后，將會(huì )出現因不良瓢著(zhù)狀態(tài)面導致空車(chē)滑行，使車(chē)輪擦傷故障顯著(zhù)增加。
(4)輪對承受的垂直動(dòng)載荷會(huì )增加。車(chē)輛的垂向動(dòng)載荷與運行速度呈線(xiàn)性關(guān)系，當列車(chē)提速后，輪對承受的垂直動(dòng)載荷會(huì )增加，從面使鋼軌與輪對間的接觸應力增大，同時(shí)隨著(zhù)提速后車(chē)輪的轉動(dòng)加快，車(chē)輪承受的疲勞載荷頻率加快，將使車(chē)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)系統的故障增多
根據我國貨車(chē)長(cháng)期運行經(jīng)驗，當列車(chē)提速后，制動(dòng)系統的故障(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(chē)提速后制動(dòng)熱負荷會(huì )增加，導致制動(dòng)配件的作用力加大。采用鑄鐵閘瓦的貨車(chē)制動(dòng)機的軸制動(dòng)功率限值僅為244 kW，采用合成閘瓦時(shí)為340 kW 。隨著(zhù)我國貨車(chē)的重載與提速技術(shù)的發(fā)展，貨車(chē)制動(dòng)系統的設計與運用必須考慮制動(dòng)熱負荷的影響。由于制動(dòng)負荷與速度成平方關(guān)系，因此當既有貨車(chē)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)負荷約增加5000，會(huì )顯著(zhù)增加制動(dòng)力，面過(guò)高的制動(dòng)力可能會(huì )導致空車(chē)擦傷車(chē)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(zhù)增加制動(dòng)熱負荷。受原有緊急制動(dòng)距離800 m的限制，貨車(chē)提速后車(chē)輪制動(dòng)熱負荷會(huì )顯著(zhù)增加，如果要求不增加制動(dòng)熱負荷，必須延長(cháng)貨車(chē)的緊急制動(dòng)距離。目前我國70 t級貨車(chē)在120 km/h初速下的緊急制動(dòng)距離限值己延長(cháng)到1 400 m。由于制動(dòng)熱負荷對輪瓦作用會(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)熱負荷的校核。
(3)列車(chē)提速會(huì )增加制動(dòng)空走距離。我國現有貨物列車(chē)的編組重量普遍在5 000 t左右，編組數量達到了60輛以上，因此提速后會(huì )增加列車(chē)制動(dòng)空走距離。為了在規定的制動(dòng)距離內停車(chē)，在機車(chē)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(chē)提速后，制動(dòng)裝置的使用頻率會(huì )提高，從面提高制動(dòng)配件出現故障的概率。
1. 4車(chē)體和底架附屬件故障會(huì )增多
貨車(chē)提速后，由于列車(chē)縱向沖動(dòng)和垂向動(dòng)載荷會(huì )加大，一定會(huì )導致車(chē)體和底架附屬件故障增多。
2檢修建議
2. 1加強貨車(chē)檢修工作
貨車(chē)提速后，由于運用工況進(jìn)一步惡化，因此必須提高貨車(chē)檢修質(zhì)量，將檢修規程規定的質(zhì)量標準作為檢修工作的最低標準，以提高貨車(chē)檢修質(zhì)量。
2.2對不適應提速運行的零部件進(jìn)行更新改造
由于貨車(chē)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不適應提速運行的制動(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級鋼鍛造鉤尾框取代鑄造鉤尾框，用E級鋼材質(zhì)的車(chē)鉤取代B級鋼或C級鋼車(chē)鉤。
2. 3統一運用貨車(chē)轉向架種類(lèi)
可利用報廢車(chē)拆解下的轉K2型轉向架配件，加快對裝用轉8B(轉8AB)型轉向架既有貨車(chē)換裝轉K2型轉向架的檢修改造，以提高貨車(chē)運行品質(zhì)，同時(shí)可統一運用貨車(chē)轉向架種類(lèi)，方便檢修與維護，更好地滿(mǎn)足貨車(chē)提速需要。
2. 4嚴格除銹和探傷檢查
進(jìn)一步加強車(chē)鉤緩沖裝置、走行部大部件的除銹和探傷檢查工作，杜絕漏探和漏檢現象的發(fā)生。
2.5加強貨車(chē)的臨修工作
由于提速后貨車(chē)臨修故障會(huì )增加，因此應加強貨車(chē)臨修故障處理能力建設，完善貨車(chē)臨修作業(yè)條件和工裝設施，使主要列檢作業(yè)場(chǎng)所具備貨車(chē)站修能力。同時(shí)要加強臨修故障的搶修，使貨車(chē)臨修故障得到及時(shí)處理，全面適應全天候處理臨修故障的需要。