大轴重机车车体纵向载荷及与之匹配的钩缓系统性能参数的探讨
30 t轴重机车车体与钩缓装置设计探讨
30 t轴重机车车体与钩缓装置设计探讨
查广军;杨俊杰;李幸人;张江田
【期刊名称】《铁道机车车辆》
【年(卷),期】2013(033)0z2
【摘要】介绍了正在进行的30 t轴重机车车体结构设计,并对车体强度进行了初步验证.对车端拉压载荷的选取、钩缓装置的选用、车体增重方法等方面进行了讨论,并提出建议.
【总页数】6页(P11-15,30)
【作者】查广军;杨俊杰;李幸人;张江田
【作者单位】中国铁路总公司科技管理部,北京100844;中国北车集团大同电力机车有限责任公司,山西大同037038;中国北车集团大同电力机车有限责任公司,山西大同037038;中国北车集团大同电力机车有限责任公司,山西大同037038
【正文语种】中文
【中图分类】U260.34
【相关文献】
1.大轴重机车车体纵向载荷及与之匹配的钩缓系统性能参数的探讨 [J], 闵阳春
2.考虑钩缓装置作用的机车动力学分析模型研究 [J], 杨俊杰;封全保
3.重载机车扁销钩缓装置的受压稳定性 [J], 张志超;李谷;储高峰;祖宏林
4.城轨车辆钩缓装置组装流水线设计探讨 [J], 姜孝瑜;肖明辉;宋志强
5.机车车辆钩缓装置的发展趋势 [J],
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重载电力机车车体结构设计及优化分析
重载电力机车车体结构设计及优化分析发布时间：2021-07-01T15:39:19.867Z 来源：《科学与技术》2021年第7期作者：刘云鹏[导读] 重载是节省能源和提高铁路货运效率的主要方向。
重载运输是大功率电力机车为提供牵引动力。
刘云鹏中车大连机车车辆有限公司机车开发部辽宁大连 116021 摘要：重载是节省能源和提高铁路货运效率的主要方向。
重载运输是大功率电力机车为提供牵引动力。
在重载运输牵引环境中，机车车体受到复杂的大载荷对机车车身结构设计的深入研究越来越重要。
关键词：重载电力机车；车体；结构设计如果在牵引梁与侧梁之间添加刚度较高的过渡结构，则可以大大降低过渡区域中的应力水平，并显着增加结构的总体载荷水平。
更改尺寸参数(如厚度)对优化效果的影响有限，因此，在车身设计中协调刚度设计具有重要意义。
局部结构参数化零件模型允许优化局部结构的尺寸参数，获得所需的优化，并减少优化分析计算的处理时间。
一、我国重载电力机车车体技术现状及特点1.机车车身整体结构。
重载直流机车以SS4系列机车为代表。
SS4和SS4B型机车体引进并吸收了基于SS4型机车体技术的8K型和6K型机车体的先进技术，采用调制简化为核心根据设计原则，形成了8轴电力机车主体，其特点是机车主体的整体荷载、底架两侧垂直梁结构、车厢两侧走廊、侧壁整体通风和机车屋顶大结构。
机车车身支撑结构由内底架、驾驶室、侧墙、后墙、焊接件，如设备的安装平台。
车身是由高质量的碳基钢或高质量的低合金钢制成的。
在当时的技术条件下，大顶盖结构允许采用现代预布线和预布线方法进行施工，缩短生产周期，改善施工条件。
为提高机车整体装配质量创造条件重型交流传动机车以HXD3C型机车为基础。
车体主要由底架、司机室、侧、后墙、设备安装框架梁和车身辅助结构构件组成。
可以拆下车辆的顶盖，以便于在车辆中吊起设备。
整个主体形成了长方体的框架结构。
2.机车车身结构强度。
车身必须强度和刚性，以满足重载运输的要求。
重载组合列车机车缓冲器关键技术参数研究
近 年来 ，随着我 国大秦线 ２万 ｔ 重载 组合 列 车 的大量 开行 ，机 车所用缓 冲器 发生螺栓 松脱 、弹性 元 件开裂等 现象增 多 ，国 内既有 的机 车缓 冲器 的安
１ 缓 冲器 的力 学 特性 及 列 车纵 向力方 程 的求 解
３ 中罔北车集团 大同电力机车有限责任公 司 技术 中心 ，山西 大同 ．
摘
０７３） ３０ ８
要 ：根 据 大秦 线 开行 ２万 ｔ 载 组 合 列 车 对 机 车缓 冲器 可 靠 运 用 的要 求 ，应 用 列 车 纵 向 动力 学 软 件 建 立 重
２ ｔ 万 重载组合列车多质点模 型和缓冲器数值模 型；按照列车 紧急制 动、常用 制动和长大下坡道 区段循环制 动 ３
在列车纵 向动力 学分 析 中 ，通常将 相邻 的 １对 车钩缓 冲器综 合起来 研究 ，考虑 钩间隙及 １ 对缓 冲 器 的 串联 阻尼 特性 。缓 冲器 的这种 阻尼迟滞 特性实
全 可靠性 问题逐渐 引起人们 的重视 。以往 ，为了大
秦 线 ２万 ｔ 载组合列 车 的顺 利开 行 ，国 内关 于列 重 车纵 向动力 学的研究 从理论 分析 和试验验证 等方 面 已经做 了大量 工作 ，而关于缓 冲器 对列车纵 向力影 响 的研究 重点多在 车辆缓 冲器 上口 。虽然 在一 些文 】
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ｔ 重载组 合列 车 为对 象 ，以列 车 紧 急制 动 、常 用 制
动及循 环 制 动 ３种 工 况 ，分 析 比较 机 车 分别 装 用
式 中 ：Ｆ 为缓 冲 器 初 压 力 ； 为 缓 冲器 弹 性 元 件 由式 （ ）可 见 ，其 中 的指 数 项 只 有 在 当前 和 ２ 上 １ 时 间间隔 中 的位 移变 化很 小 时才起 作用 。参 个 数 调 整 上 下 边 界 力 两 端 连 线 的 变 化 程 度 ， 愈
铁路货车车钩的纵向载荷谱特性
铁路货车车钩的纵向载荷谱特性张福田;王曦;邵文东【摘要】车钩纵向载荷的研究对铁路重载货车车辆的设计可靠性和运用安全性具有重要的指导意义.本文选取4种重载货车车钩载荷谱作为分析对象,从单位km的大载荷发生频次以及车钩钩尾框疲劳寿命两方面对重载列车纵向载荷谱主要特征进行研究,分析了车钩纵向载荷谱在不同编组、轴重和载重条件下的可通用性.结果表明,通过等载重折算和等轴重折算,可以实现不同载重和轴重条件下获得的车钩纵向载荷谱的通用.%The longitudinal load of coupler is critical to the reliable design and safe operation of the heavy haul railway freight trains.This paper analyzes four kinds of longitudinal load spectrums of heavy haul train couplers in terms of occurrence frequency of large load per kilometer and fatigue life estimation of coupler components.The universality of longitudinal load spectrum is discussed for various marshalling modes,axle loads and load capacities.The results show that the longitudinal load soectrum can be universalized by the conversion with load capacity and axle load.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2017(041)001【总页数】6页(P68-73)【关键词】重载货车;车钩纵向载荷谱;疲劳寿命【作者】张福田;王曦;邵文东【作者单位】中国神华能源股份有限公司,北京100011;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044;中车齐齐哈尔车辆有限公司,黑龙江齐齐哈尔161002【正文语种】中文【中图分类】U270.34随着铁路货车牵引重量的大幅提升,车辆间的纵向冲击力不断加大,同时重载铁路运输的复杂工况使得车钩受力状况变得更加恶劣,导致列车纵向冲击加剧并造成车钩疲劳裂损问题比较突出[1-4].车钩纵向力是作用在车体上的重要载荷之一,过大的列车纵向力对运行安全性和经济性有不利的影响.因此铁路货车纵向载荷的研究对列车车辆的设计可靠性和运用安全性等都具有重要的指导意义.各国对重载铁路货车服役期间载荷环境的重视程度与日俱增,并相应开展了大量的线路载荷谱试验工作.虽然通过建立长大编组的车辆动力学模型,利用列车纵向动力学仿真研究可以定性获得不同列车编组和线路条件下车钩力的分布和载荷特征,但通过实际线路试验依然是目前最为可靠和准确的获得列车纵向载荷分布和统计规律的方法[5-6].美国早在20世纪80年代就开始根据重载货车线路运行实测数据对几种主要车型在多种工况下的车体纵向、浮沉、扭转和侧滚载荷谱进行了系统性研究,并编入Association of American Railroads(AAR)机务标准手册,形成了相应的铁路货车设计制造规范,为列车的设计和疲劳评价提供了重要的依据,至今仍作为业内的重要标准被广泛使用[7].澳洲、南非和巴西等国家由于本国矿产资源运输需要,很早就大力发展重载铁路,以BHP、Rio Tinto、Vale等为首的大型矿业集团也对其大轴重长编组的重载货车进行了长时间、长距离、大规模的线路试验,研究重载货车运行期间车钩纵向力的分布规律[8].对于我国的铁路货车,上海铁道学院测试了13号车钩线路随机纵向载荷,测试车辆牵引吨位在2 000～4 000 t之间,并编制了车钩拉伸及压缩程序载荷谱[9].北京交通大学先后进行了5 kt编组的C70型敞车、1万t编组的C80型敞车及2万t编组的C80B型敞车线路测试,并利用测得的载荷谱对车体疲劳寿命进行评估[10-12].徐倩等根据1万t及2万t编组重载列车纵向冲动分布试验,分析了重载列车在不同线路工况、不同机车操纵方式及不同车钩间隙下车钩力大小和分布变化规律,研究改善重载列车运行和受力状况的有效途径[13].铁路货车车钩载荷的研究已经取得了一定成果,但是不同类型货车车钩纵向载荷特性仍需进一步研究.本文作者选取4种重载货车车钩作为分析对象,主要从单位km 的大载荷发生频次及车钩损伤计算两方面分析重载列车纵向载荷谱主要特征,研究不同条件下纵向载荷谱的通用性.本文选取神华1万t C80列车重车车钩载荷谱、大秦线2万tC80B列车重车车钩载荷谱、AAR标准中1万t漏斗车车钩载荷谱及BHP比利顿矿石公司4万t矿石车车钩载荷谱4种不同工况下的车钩纵向载荷谱进行研究.4种车钩载荷谱基本信息如表1所示.神华铁路神木—黄骅港线车钩载荷谱是以C80型敞车为对象,在1万t编组列车正常运行条件下进行纵向载荷测试后编制而成.C80型敞车轴重25 t,载重80 t.神华1万t C80列车采用多种牵引方式:在大柳塔装煤点装煤时采用“2+0”牵引模式,装载完毕后列车在神木重新编组成“2+2”的牵引模式,重车运行至神池南重新编组成“1+1”牵引模式,在黄骅港卸煤后又重新编组成“2+0”牵引模式空车回送至神木北.试验测试里程为8 000 km.2004年,我国第一条重载运煤专线——大秦(大同—秦皇岛)铁路通过扩能技术改造,开始开行1万t和2万t编组重载列车.大秦线车钩载荷谱是以C80B型敞车为对象,在2万t列车正常运行条件下进行纵向载荷测试后编制而得.C80B型敞车轴重25 t,载重80 t.试验时,重载列车采用“1+1”的牵引方式.试验测试里程为7 500 km.AAR标准提供了载荷谱的压缩格式.它将频数从载荷谱右下对角折叠到左上对角位置,这是因为载荷循环无论是从负值到正值还是由正值到负值,从造成的损伤方面来讲是没有差别的.AAR标准中90.7 t漏斗车车钩线路环境百分率谱中载荷单位是klb,本文将其换算成k N,试验漏斗车轴重27.8 t,载重90.7 t,实测里程23 797 km,包含各类线路条件将事件百分率乘上总循环次数得到事件频次,整理后即可得到AAR车钩载荷谱.通过对BHP比利顿矿石公司测试的4万t列车车钩纵向载荷百分率谱进行统计换算,得到BHP纵向载荷谱.矿石车轴重37 t,载重128 t,测试铁路线位于西澳纽曼山和黑德兰港口之间,单程长426 km,试验测试里程为49 500 km.2.1 车钩钩尾框应力分析车钩纵向载荷会造成车钩钩尾框的疲劳危险部位出现损伤.利用Ansys13.0建立17号车钩钩尾框有限元分析模型.采用三维实体四面体单元对钩尾框模型进行网格划分,模型单元总数为22 010个,节点为6 210个.在钩尾框尾部与后从板接触的承载面上施加纵向(拉伸方向)位移约束,在前部钩尾销孔处施加1 000 k N的纵向拉伸载荷.有限元分析结果见图1,钩尾框尾部弯角附近的框身为第一主应力较大区域,且拉应力占绝对主导.在纵向拉伸载荷1 000 k N的条件下,最大Von Mises应力出现在钩尾框尾部弯角处,值为395.8 MPa.以车钩钩尾框尾部弯角处危险点为分析对象,通过有限元计算得到纵向载荷-应力传递系数为0.396 MPa/k N.利用该传递系数可将车钩载荷谱转化为名义应力谱,进而采用名义应力法结合线性累积损伤理论[14]对17号车钩钩尾框损伤及寿命进行计算.2.2 原始车钩纵向载荷谱特征分析车钩纵向载荷谱中存在拉-拉谱、拉-压谱和压-压谱,为方便对比,我们把载荷谱都分解成为车钩纵向拉力谱和车钩纵向压力谱.分别将各车钩拉力谱、车钩压力谱按车钩力绝对值从大到小排列,各级载荷发生的频数按相同顺序依次累积,将累积频数除以测试运行里程的值得到每km的累积频次,将其作为横坐标,车钩力为纵坐标,绘制出神黄线C80、大秦线C80B、AAR漏斗车及BHP矿石车车钩力累积频数曲线,如图2所示.由图2可以看出,无论拉钩还是压钩力,BHP4万t矿石车的高载荷次数最多,载荷环境最为恶劣.拉钩时,神黄线1万t编组的C80和AAR标准1万t编组漏斗车与大秦线2万t编组的C80B列车的高载荷次数相当,而压钩时大秦线2万t编组的C80B列车和AAR标准1万t编组漏斗车车钩载荷谱的高载荷次数明显高于神黄线1万t编组的C80列车.实际生活中,大部分零构件因功能需要往往会存在着不同形式的缺口,如孔、圆角、槽、台阶等.缺口的存在会造成应力集中,从而使零件的疲劳性能严重下降.通常定义疲劳缺口系数Kf描述含缺口零部件疲劳性能的下降程度,它的大小为光滑试件疲劳极限与含缺口试件疲劳极限的比值.由于缺口应力集中造成疲劳强度下降,故不难理解Kf是大于1的系数.在考虑钩尾框疲劳关键部位存在不同疲劳缺口系数的前提下,用4种不同的车钩载荷谱分别对17号车钩钩尾框疲劳寿命(即累积损伤等于1时)进行计算,结果如表2所示.其中L1是疲劳缺口系数Kf等于2时的钩尾框疲劳寿命里程数,L2是疲劳缺口系数Kf等于3时的钩尾框疲劳寿命里程数,谱块数是指钩尾框达到疲劳寿命时所需的对应车钩载荷谱循环加载数量.L2/L1的比值代表了增大缺口应力集中对车钩使用寿命的影响,其值越小说明随着疲劳缺口系数的增大,疲劳寿命降低得越明显.由表2可知,牵引吨位的上升对钩尾框所造成的疲劳损伤显著增大,相应疲劳寿命大幅降低.相同牵引吨位下的AAR漏斗车车钩载荷谱造成的钩尾框服役载荷环境比神黄线C80车钩载荷谱恶劣.2.3 等效车钩纵向载荷谱特征分析鉴于上述4种车钩纵向载荷谱测试条件的变量较多,包括被试车辆轴重、单车载重、编组等纵向力影响因素都不尽相同.因此,4类车钩载荷谱分别按单车载重及车辆轴重一定的情况予以等效,再对比等效后各个载荷谱对钩尾框损伤的影响.2.3.1 按单车载重等效4种车钩载荷谱的测试车载重量轻则为80 t,重则高达128 t,因此,统一按载重量80 t对载荷谱进行折算.换算得到的车钩载荷谱如图3所示.由图3可见,不同纵向载荷谱按单车载重等效后,在压钩状态时,BHP 4万t矿石车的载荷服役环境依然最为恶劣,大秦线2万t列车的高载荷次数明显高于神黄线1万t 列车.与AAR标准1万t列车相比,神黄线1万t列车服役载荷条件更优.拉钩时,同为1万t编组列车测得的AAR漏斗车谱及神黄线C80谱载荷环境较为一致.使用按载重折算后的车钩力谱对钩尾框进行寿命计算,结果见表3.由表3可知,按载重量进行折算后,牵引吨位、载重、编组长度相当的AAR漏斗车载荷谱和神黄线C80载荷谱对钩尾框做寿命估算的结果差别不大:在缺口系数为2时,用AAR谱估算所得疲劳寿命较神黄线C80谱小13.3%;在缺口系数取3时,用AAR漏斗车谱估算所得寿命较神黄线C80谱小12.7%.折算后AAR漏斗车谱估算寿命比神黄线C80谱估算寿命小是因为虽然二者每km1 000 k N以上拉钩力的累积频次相当,但AAR谱的载荷更大.2.3.2 按单车轴重等效4种车钩载荷谱的测试车轴重也不完全相同,小则25 t,大则37 t,因此,统一按轴重25 t对载荷谱进行折算.换算得到的车钩载荷谱如图4所示.由图4可见,不同纵向载荷谱按轴重统一经过折算后,在压钩状态时,BHP 4万t矿石车的高载荷发生次数仍最多,神黄线1万t列车服役载荷条件仍最优.在拉钩状态时,大秦线2万t列车谱与BHP 4万t矿石车载荷谱在700 k N以上载荷环境相似性较好.再次使用按轴重折算后的车钩力谱分别对钩尾框进行寿命估算,结果见表4.由表4可知,在载荷谱按轴重量折算后,编组长度都在200辆以上的大秦线载荷谱和BHP载荷谱对钩尾框做寿命估算较一致:在缺口系数为2的条件下,用BHP谱估算所得寿命较大秦线C80谱相差5.1%,缺口系数取3时,用BHP谱与用大秦线C80谱估算所得寿命仅相差0.5%,用折算后BHP载荷谱计算造成的损伤略大,推测是缘于其更长编组所带来的少量超高载荷.从表2～表4中L2/L1的比值可以看出,缺口应力集中会大大降低零件的使用寿命,缺口疲劳系数为3时的车钩尾框寿命仅为缺口疲劳系数为2时的4%左右,即寿命将降低95%以上.本文选取4种重载铁路货车车钩作为分析对象,从单位km的载荷发生频次及车钩力造成的车钩钩尾框关键部位疲劳损伤方面分析重载货车车钩纵向载荷谱主要特征,将4种重载铁路货车车钩载荷谱在不折算、以载重折算、以轴重折算3种条件下分别进行对比后得出以下结论:1)从纵向力角度来说,BHP 4万t矿石车载荷谱无论折算与否,载荷环境最为恶劣,神黄线1万t C80列车运行环境最优,这与重载铁路货车的编组、单车轴重及单车载重等参数有关.2)在编组差别不大的前提下,可以通过等载重折算,实现不同载重列车纵向载荷谱通用;当牵引吨位较大时,不同轴重列车下测得的车钩纵向载荷谱可以通过等轴重折算实现通用.3)缺口造成的应力集中会大大降低车钩的使用寿命,当缺口疲劳系数由2增大至3时,车钩钩尾框寿命将降低95%以上.【相关文献】[1]杨绍清.中国铁路重载运输货车技术发展[J].铁道车辆, 2009,47(12):1-5.YANG Shaoqing.Technological development of Chinese railway heavy haul freightcars[J].Rolling Stock,2009, 47(12):1-5.(in Chinese)[2]张进德.我国铁路货车技术发展趋势[J].铁道车辆, 2003,41(4):1-6.ZHANG Jinde.Development tendency of railway freight cars in our country[J].Rolling Stock,2003,41(4):1-6.(in Chinese)[3]范振平,李强,黄倩.大秦线2万吨重载列车车钩纵向力特性研究[J].物流技术,2011,30(3):125-127. FAN Zhenping,LI Qiang,HUANG Qian.Study on the characteristics of the longitudinal force on heavy-haul locomotive couplers:an empirical analysis[J].LogisticsTechnology,2011,30(3):125-127.(in Chinese)[4]孟庆民,卢碧红,姜岩.铁路重载货车车钩裂纹故障探讨[J].铁道车辆,2008,46(10):36-39.MENG Qingmin,LU Bihong,JIANG Yan.Discussionof cracking troubles in couplers for heavy haul railway freight cars[J].Rolling Stock,2008,46(10):36-39.(in Chinese)[5]路梓照,王曦,李广全.铁路货车纵向载荷的试验测量和统计推断研究[J].实验力学,2016,31(4):458-466.LU Zizhao,WANG Xi,LI Guangquan.On the experimental measurement and statistical inference of railway freight train longitudinal load[J].Journal of Experimental Mechanics,2016,31(4):458-466.(in Chinese)[6]丁勇,曲金娟,田光荣,等.重载铁路货车结构强度考核标准中纵向力取值的研究[J].中国铁道科学,2015,36(5): 94-103.DING Yong,QU Jinjuan,TIAN Guangrong,et al.Proposed value for longitudinal force in assessment standard for structure strength of heavy haul railway freight car [J].Chinese Railway Science,2015,36(5):94-103.(in Chinese)[7]Association of American Railroads.Manual of standards and recommended practices,Section C-Part II,Design, fabrication and fonstruction of freight cars:AAR M-101-2007[S].Washington D C:Association of American Railroads,2007.[8]SUNDER R.Spectrum load fatigue—underlying mechanisms and their significance in testing and analysis[J]. International Journal of Fatigue,2003,25(9):971-981.[9]薛向东,张振淼,逄增祯.用小试样验证货车车钩载荷谱及评估13号车钩疲劳寿命[J].铁道车辆,2000,38(4): 8-11.XUE Xiangdong,ZHANG Zhenmiao,JIANG Zengzhen.Verification of the load spectrum for freight car couplers and evaluation of fatigue life of No.13 couplers with small test sample[J].Rolling Stock,2000,38(4):8 -11.(in Chinese)[10]王曦,孙守光,李强,等.货车疲劳试验技术研究——C70E通用线路载荷谱测试及车体疲劳寿命分析研究总结报告[R].北京:北京交通大学结构强度检测实验室,2016.WANG Xi,SUN Shouguang,LI Qiang,et al.Research on fatigue test technique of heavy haul railway freight cars—a research report on load spectrum measurement and fatigue life assessment of C70E freight car[R]. Beijing:Structural Strength Testing Laboratory of Beijing Jiaotong University,2016.(in Chinese)[11]谢基龙,孙守光,李强,等.大秦线重载列车基础理论研究——列车载荷谱的试验研究总结报告[R].北京:北京交通大学结构强度检测实验室,2010.XIE Jilong,SUN Shouguang,LI Qiang,et al.Fundamental theoretical research on DAQIN heavy haul railway freight cars—a research report on load spectrum [R].Beijing:Structural Strength Testing Laboratory of Beijing Jiaotong University,2010.(in Chinese)[12]王曦,孙守光,李强,等.神华铁路重载货车载荷谱及部件服役可靠性研究——载荷谱测试及相关技术研究总结报告[R].北京:北京交通大学结构强度检测实验室, 2016.WANG Xi,SUN Shouguang,LI Qiang,et al.Research on load spectrum and structural reliability of SHENHUA heavy haul railway freight cars—a research report on load spectrum measurement and associated techniques[R].Beijing:Structural Strength Testing Laboratory of Beijing Jiaotong University,2016.(in Chinese)[13]徐倩,王悦明,倪纯双.重载列车纵向冲动分布试验研究[J].中国铁道科学,2013,34(4):77-83.XU Qian,WANG Yueming,NI Chunshuang.Test study on the longitudinal impulse distribution of heavy haul train[J].China Railway Science,2013,34(4):77 -83.(in Chinese) [14]MINER M A.Cumulative damage in fatigue[J].Journal of AppliedMechanics,1945,12:159-164.。
澳大利亚重载列车纵向动力的研究
文章编号:100227610(2004)0320030206澳大利亚重载列车纵向动力的研究R Bowey,等(澳大利亚)摘 要:在进行BHP铁矿石重载运输时,列车平均轴重在35t以上、整列车由220辆车组成的情况已为数不少,列车的纵向动力常常会大于1000kN。
20世纪90年代中期,高的列车纵向力导致列车沿着坡度大的坡道下行和在起伏很大的路段上运行时出现列车分离。
与修改车辆维修工艺和操作程序一样,对列车驾驶方法进行了研究和修正,并对列车实际操作进行了调整。
通过一系列的措施,大大减少了列车延误次数。
关键词:重载列车;列车分离;列车驾驶方法;澳大利亚中图分类号:U272.6+5 文献标识码:BR esearch on Longitudinal T rain Dynamics in AustraliaR Bowey,et al.(Australia)Abstract:In the heavy haul environment at BHP Iron Ore,where average axle loads are above35tonnes and trains longer than220cars are not uncommon,longitudinal train dynamics frequently result in forces greater than1000kN.During the mid1990s high longitudinal train forces were causing many train partings in track sections withsteep downhill and undulating grades.Driving procedures were examined and modifications to driving strategies sug2gested which,in conjunction with modified maintenance and operational procedures,have been instrumental in dra2matically reducing train delays.K ey w ords:heavy haul train;train parting;driving strategies;Australia1 概述在BHP铁矿石运输线路上运行的列车为世界上为数不多的重载列车,目前,对于1列由220辆车组成的典型列车来说,标准的轴重在35t～3615t之间,该运输线计划采取更加灵活的操作方式,准备使用由330辆车组成的列车进行货物运输。
重载机车二系横向止挡参数对车钩稳定性的影响
重载机车二系横向止挡参数对车钩稳定性的影响纪天成;王开云;杨敏【摘要】通过建立包含13A/QKX100型钩缓系统、两台八轴机车和一台模拟货车的列车动力学模型,计算制动工况下重载机车不同二系横向止挡参数匹配方案的车钩摆角和列车运行安全性指标,得出适当增大二系横向止挡刚度、减小二系横向止挡自由间隙,可以有效减小车钩摆角,有利于保持车钩的动态稳定并提高机车运行安全性.最终提出三种二系横向止挡参数匹配优化方案,即二系横向止挡自由间隙为10 mm,刚度为原刚度的2倍;二系横向止挡自由间隙为15 mm,刚度为原刚度的3倍;二系横向止挡自由间隙为20 mm,刚度为原刚度的5倍.%A dynamic train model including a 13A/QKX100 coupler and draft gear system, two eight-axle locomotives, and one dummy freight vehicle was established. The yaw angles of the coupler and safety index of the locomotives under different secondary lateral stopper parameter combination schemes were simulated for heavy haul locomotives under braking conditions. The results demonstrate that the yaw angles of the coupler can be effectively reduced by appropriately increasing the stiffness and reducing the free clearance of the secondary lateral stopper, which is conducive to maintaining the dynamic stability of the coupler and improving the safety of locomotive operation. Finally, three optimal schemes of the secondary lateral stopper parameters are proposed to match the calculation results. In these schemes, the free clearances of the secondary lateral stopper are 10, 15, and 10 mm with stiffnesses of 2, 3, and 5 times that of the original, respectively.【期刊名称】《交通运输工程与信息学报》【年(卷),期】2019(017)001【总页数】7页(P110-116)【关键词】重载机车;钩缓系统;二系横向止挡;动态性能【作者】纪天成;王开云;杨敏【作者单位】北京城建设计发展集团股份有限公司, 北京 100037;西南交通大学, 牵引动力国家重点实验室, 成都 610031;西南交通大学, 牵引动力国家重点实验室, 成都 610031;西南交通大学, 牵引动力国家重点实验室, 成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TH113.2+5重载列车在制动条件下产生的纵向力随着列车编组长度和轴重的增加明显增大[1-3]，引起车钩横向摆动过大进而导致国内外出现多起列车脱轨事故[4,5]。
重载中部机车钩缓装置动态监测系统研究
重载中部机车钩缓装置动态监测系统研究
马睿杰;李欢;杨彦强
【期刊名称】《交通技术》
【年(卷),期】2024(13)3
【摘要】随着我国重载列车运用不断深入,列车运行过程中的纵向冲动问题尤为突出,车钩长期服役过程中出现的寿命下降、疲劳伤损、脱钩与断钩等问题随之暴露,严重威胁我国重载铁路运输效能的健康发展,给行车安全带来极大隐患。
在此背景下本文研究并开发了重载中部机车钩缓装置动态性能监测系统,该监测系统应用现代传感技术、虚拟仪器技术、嵌入式技术和通信技术,能够实现钩缓运行参数的自动采集、自动处理、自动分析与传输,为重载铁路运维信息化、数据化、智能化提供重要数据支撑。
【总页数】8页(P153-160)
【作者】马睿杰;李欢;杨彦强
【作者单位】国能运输技术研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】U27
【相关文献】
1.重载机车钩缓装置建模及承压行为
2.重载机车钩缓装置适应性研究
3.重载货运内燃机车钩缓系统研究
4.重载组合列车中部机车车钩冲动监测的分析与研究
5.2万吨重载组合列车中部机车钩缓装置平直道动力学性能分析研究
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列车纵向力与钩缓系统关系研究
缓冲器的间隙效应
➡ 双盒的缓冲行程为83毫米，牵引行程为32毫米， 共115毫米。
缓冲
牵引
牵引间隙大量减少，同时保证牵引状 态下后从板座与从板座一直压紧。
双盒® 缓冲系统与单元列车的启动
缓冲器的特性和控制缝隙的能力是控制减少纵向车钩力的关键
✓减少列车缝隙35% ✓ 减少列车进入稳定行驶时间45% ✓减少列车内力25%
线路试验
➢FirstEnergy Corp. ➢Trinity Industries Leasing Company (TILC) ➢Transportation Technology Center (TTCI) ➢National Research Council – Center for Surface Transportation Technology (NRC-CSTT)
列车将更像一个整体来运动而不是一些各其行事的单独车辆的总合！
列车制动
制动波的传递，列 车管减压。
相邻列车的制动 力差。
双盒®缓冲系统与单元列车的动力制动仿真
✓减少列车缝隙35% ✓ 减少列车进入稳定行驶时间45% ✓减少列车内力25%
列车将更像一个整体来运动而不是一些各其行事的单独车辆的总合！
试验伙伴
列车编组
1号车应力分布情况
传统缓冲器 双盒®缓冲器
‣ 传统缓冲器的牵引力与双盒®比更集中于低端。 ‣ 1号车的牵引力受到机车的直接影响较大。
60号应力分布情况
传统缓冲器 双盒®缓冲器
‣ 传统缓冲器的最大压缩力比双盒®高 ‣ 两种缓冲器牵引力的分布相当
90号车应力分布情况
传统缓冲器 双盒®缓冲器
运行了10年160万公里之后分解检查的状态
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２ 国 内组合 ２万 ｔ 重 载列 车的 纵 向冲击 力
路， 这 标志 着我 国铁 路重 载 运输 发 展 到 了 一个 新 水平 、
大连机 车车 辆有 限公 司处 了解 的信 息 来看 ， 美 国机车 纵 向载荷 是各 公 司 自定 的 。
ＡＰ Ｔ Ａ 是美 国公共 运 输 协 会 （ Ｔ ｈ ｅ Ａｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｎ Ｐ ｕ ｂ —
大轴 重 机 车 车体 纵 向载 荷 及 与之 匹配 的钩
缓 系统 性 能参 数 的探 讨
闵 阳春
（ 中国南 车集 团 株 洲 电力机 车有 限公 司 ， 湖南株 洲 ４ １ ２ ０ ０ １ ）
摘 要 通 过 对 国 内外 机 车 车 体 纵 向 载 荷 标 准 的分 析 ， 给 合 我 国 重 载 运 输 的 实 际情 况 和 试 验 结 果 ， 参照 Ｇ Ｅ 公 司
国际铁 路 联 盟 （ＵＩ Ｃ ）、 铁路 合 作 组 织 （ＯＳ Ｊ Ｄ）等 是 国 际铁 路 的重要 标 准体 系 。这些 标 准 体 系 中涉 及 机 车 车 体设 计 和试验 标 准 的有 ＵＩ Ｃ ５ ６ ６ ｛ 客车 车 体及 其 零 部 件
的载 荷 》 、 《 用 于对 轨距 １ ５ ２ ０ ｍｍ 俄 罗 斯 联 邦铁 路 机 车
生产 的 Ａ Ｃ ６ ０ ０ ０ Ｃ Ｗ 大 轴 重 内燃 机 车 ， 提 出 了基 于轴 重 ３ ０ ｔ 、 ３ ５ ｔ 机 车 车 体 的纵 向载 荷 以 及 与 之 匹 配 的 钩 缓 系 统 性 能 参 数 的建 议 。 关键词 大轴 重 ； 机 车 ；标 准 ； 纵 向载 荷 ；性 能 参 数
文 献 标 志 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２ ． ２ ０ １ ３ ． Ｚ ２ ． ０ ６
中 图分 类 号 ： Ｕ２ ６ Ｏ ． １ ７
国 内外 的 货 运 实 践 表 明 ， 采 用 重 载 技 术 是 提 高 煤 炭、 矿石 等大 宗散 粒货 物运 输 能力及 综 合 经济 效 益 的最 有 效途 径 。进入 ２ １世 纪 以来 ， 我 国铁 路 货 运 机 车 已发 展 到一 个 重 载 、 提 速 的 新 阶 段； 和 谐 系 列 货 运 机 车 （ ＨＸＤ １ 系列、 Ｈｘ 。 ２系列 、 ＨＸ 。 ３系列 ）轴 重 ２ ５ ｔ 、 牵 引 列 车 总重 ５ ０ ０ ０ ２ ０ ０ ０ ０ ｔ ， 最 高运 营速度 达 １ ２ ０ ｋ ｍ／ ｈ 。 目前正 在建 设 的 山西 中南 部 铁 路 通 道 主要 设 计 技 术 标 准 为 国铁 Ｉ级 、 行车 速度 １ ２ ０ ｋ ｍ／ ｈ 、 轴重 ３ ０ ｔ 的重 载铁
ｏ ｆ Ｐ ａ ｓ ｓ ｅ ｎ ｇ ｅ ｒ Ｒ ａ ｉ ｌ ｒ ｏ ａ ｄ Ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ ｝ ） ， 包 含所 有 铁路 车
辆设备 的结 构 和 防撞 性 能要 求 ， 包括机车牵引设备、 动
Hale Waihona Puke 车组 、 首尾 车 、 非 载客 电力 机车 、 机车。 我 国机 车强度 设计方 面也 没有 一 个完 整 的标 准 ， 目 前 只有 科教装 ［ ２ ０ ０ １ ］ ２ １ 号《 ２ ０ ０ ｋ ｍ／ ｈ及 以上 速 度 级铁 道 车辆 强度 设 计 及 试 验 鉴定 暂 行 规 定 》 、 ＴＢ ／ Ｔ ２ ５ ４ １ — ２ ０ １ ０ ｛ 机 车车体 静 强度试 验规 范 》 ， 对大 轴重 机 车仅 具 一 定 的参 考价值 。 各 标准体 系 由于线路 条件 、 运 用条 件 和设 计理 念 的 不 同 ，车体 结构 强度设 计 与试 验 标 准差 异很 大 ， 机 车 车 体 纵 向载 荷 的具体 要 求见 表 １ 。在 表 １所 列 各标 准 中 ， 除 了机 车纵 向载荷 不 同外 ， 其评 价 标准 亦不 尽 相 同 。纵 向载荷 安全 系数 除 Ｅ Ｎ １ ２ ６ ６ ３要求取 １ ． １ ５ 外， 其 他要求
走行 部分 承载 件机 械强 度 、 动力 性能 及其 对 线 路作 用 的 计算 与评 价 标 准 》 及 欧洲 Ｅ Ｎ １ ２ ６ ６ ３ ｛ 铁 路 设 施 铁 路 车 体结 构 要 求 》 等 。其 中 ，ＵＩ Ｃ ５ ６ ６标 准 适 用 于 轴 重 较
小、 编组 较少 的情 况 ； Ｅ Ｎ １ ２ ６ ６ ３标 准 在欧洲 大 陆被 广 泛
均为 １ ． ０ 。
新 阶段 。大轴 重 货运机 车 的运输 环 境将 更 严酷 ， 车体 强 度 能否 完全 适 应 其 运 用 环 境 ，车 体 纵 向 载 荷 是 否 与 钩
缓 系统 性能参 数 相 匹配还 需分 析验 证 。 １ 国 内外机 车 车体纵 向载荷 和试 验标 准 从 国外 的发 展情况 来 看 ，北美 铁路 协会 （ＡＡＲ ）、
ｌ ｉ ｃ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ） 的 ＡＰ ＴＡ ｓ ｓ － ｃ＆ｓ 一 ０ ３ ４ —
９ ９，Ｒｅ ｖ ．２ 《Ｓｔ ａ ｎｄ ａ ｒ ｄ ｆ ｏｒ ｔ ｈ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃｏ ｎｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏｎ
第 ３ ３卷 增 刊 ２ ０ １ ３年 ｌ ２月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ Ｉ ０Ｃ０Ｍ ０ＴＩ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖ ｏ１ ．３ ３ Ｓｕｐｐ １
Ｄｅ ｃ ． ２０ １３
文章 编号 ： １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２（ ２ ０ １ ３ ）Ｓ ２ —０ ０ ３ １ —０ ３