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提速對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)新與實踐,實現(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。通用貨車載重實現(xiàn)了由60 t級向70 t級的全而升級換代,對50多萬輛既有60 t級貨車實施了提速改造,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)行了貨車時速120 km/h提速可靠性試驗,并對試驗中暴露出的問題進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計。試驗結(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,具有較好的動力學(xué)性能。但是由于提速后車輛鉤緩、輪對和制動故障均會有所上升,同時沒有在實際運(yùn)行中普遍實踐,因此在貨車提速前必須充分分析提速對貨車的影響,并預(yù)先采取有效措施進(jìn)行應(yīng)對。
1提速后對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級貨車裝用B級鋼鑄造車鉤和鉤尾框,在提速后其裂損故障會顯著增加,可能對貨車運(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級貨車裝用的鑄造車鉤、鉤尾框仍然有部分為B級鋼,其靜拉強(qiáng)度約為2 400 kN-2 600 kN,如果考慮其表而質(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)提速后會加劇列車的縱向作用力。我國鐵路貨車裝用的制動機(jī)基本為120型制動機(jī),但重載列車編組數(shù)量和編組車型較多,各車制動機(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大,加上混編列車中各連掛車輛在空重狀態(tài)的制動率不同,會導(dǎo)致各車減速度的差異,造成車輛之間的縱向沖動和列車縱向力加大。
(3)提速后如果機(jī)車操縱不當(dāng)也會加劇列車縱向力。我國的機(jī)車型號較多,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)啟動或緩解加速時,如果在尚未完全緩解的情況下將制動閥的手柄置于運(yùn)轉(zhuǎn)位,可能會導(dǎo)致部分緩解靈敏度差的車輛無法及時緩解,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、鉤尾框使用時間較長,抗拉強(qiáng)度會降低,在貨車縱向力增大的情況下有可能會發(fā)生裂紋、斷裂等故障,影響行車安全。
1. 2增加輪對踏面的擦傷和剝離故障
貨車提速后,因輪軌動作用力加大,使踏而的受力狀況惡化,會增加輪對踏而的擦傷和剝離故障,同時也會引起滾動軸承故障的上升,從而增加列檢所的工作量,加大列車的摘車修理數(shù)量。輪對故障增加的主要原因有:
(1)各連掛車輛制動機(jī)對緊急制動作用的反應(yīng)速度不同。當(dāng)列車緊急制動時,由于混編連掛車輛制動機(jī)的反應(yīng)速度不相同,會造成列車中各車輛的起始制動時間和緩解時間不一致,最先制動的車輛就容易出現(xiàn)踏而擦傷和剝離的故障。在列車提速后,施行緊急制動的次數(shù)可能會增加,會導(dǎo)致踏而擦傷和剝離的故障增加。
(2)車輪的制動熱負(fù)荷會顯著增加。列車提速后,為了及時停車或減速,必須施加更大的制動力,車輪的制動熱負(fù)荷會顯著增加,從而增加輪對擦傷與剝離的故障。
(3)空車滑行概率會加大。輪軌的瓢著系數(shù)隨列車運(yùn)行速度的增加而下降,因此貨車提速后,將會出現(xiàn)因不良瓢著狀態(tài)而導(dǎo)致空車滑行,使車輪擦傷故障顯著增加。
(4)輪對承受的垂直動載荷會增加。車輛的垂向動載荷與運(yùn)行速度呈線性關(guān)系,當(dāng)列車提速后,輪對承受的垂直動載荷會增加,從而使鋼軌與輪對間的接觸應(yīng)力增大,同時隨著提速后車輪的轉(zhuǎn)動加快,車輪承受的疲勞載荷頻率加快,將使車輪踏而的疲勞壽命減少,因此踏而的剝離故障會增加。
1. 3制動系統(tǒng)的故障增多
根據(jù)我國貨車長期運(yùn)行經(jīng)驗,當(dāng)列車提速后,制動系統(tǒng)的故障(如制動抱閘、制動梁裂損等)可能會增加,原因有以下幾方而:
(1)貨車提速后制動熱負(fù)荷會增加,導(dǎo)致制動配件的作用力加大。采用鑄鐵閘瓦的貨車制動機(jī)的軸制動功率限值僅為244 kW,采用合成閘瓦時為340 kW 。隨著我國貨車的重載與提速技術(shù)的發(fā)展,貨車制動系統(tǒng)的.設(shè)計與運(yùn)用必須考慮制動熱負(fù)荷的影響。由于制動負(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,在緊急制動距離不變的情況下其制動負(fù)荷約增加5000,會顯著增加制動力,而過高的制動力可能會導(dǎo)致空車擦傷車輪,并增加其他制動配件發(fā)生故障的概率。
(2)受緊急制動距離的限制,會顯著增加制動熱負(fù)荷。受原有緊急制動距離800 m的限制,貨車提速后車輪制動熱負(fù)荷會顯著增加,如果要求不增加制動熱負(fù)荷,必須延長貨車的緊急制動距離。目前我國70 t級貨車在120 km/h初速下的緊急制動距離限值己延長到1 400 m。由于制動熱負(fù)荷對輪瓦作用會產(chǎn)生不利影響,在提速前需要按最不利條件進(jìn)行制動熱負(fù)荷的校核。
(3)列車提速會增加制動空走距離。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,因此提速后會增加列車制動空走距離。為了在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車,在機(jī)車制動時需要比提速前有一定的操作提前量。
(4)制動裝置的使用頻率會提高。貨車提速后,制動裝置的使用頻率會提高,從而提高制動配件出現(xiàn)故障的概率。
1. 4車體和底架附屬件故障會增多
貨車提速后,由于列車縱向沖動和垂向動載荷會加大,一定會導(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
由于貨車提速后會直接或間接引起制動和鉤緩裝置的故障,因此在提速前必須對不適應(yīng)提速運(yùn)行的制動裝置和鉤緩裝置進(jìn)行更新改造,積極推進(jìn)制動和鉤緩裝置的更新?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)的車鉤取代B級鋼或C級鋼車鉤。
2. 3統(tǒng)一運(yùn)用貨車轉(zhuǎn)向架種類
可利用報廢車拆解下的轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架配件,對裝用轉(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)場所具備貨車站修能力。同時要加強(qiáng)臨修故障的搶修,使貨車臨修故障得到及時處理,全而適應(yīng)全天候處理臨修故障的需要。