铁路货车的发展与关键技术

文章编号:1002-7602(2004)02-0001-07

铁路货车的发展与关键技术

侯卫星

(中国北车集团四方车辆研究所,山东青岛266031)

摘 要:分析研究了国内外铁路货车发展的现状,介绍了目前铁路货车进步的主要技术措施,并根据我国铁路市场的需要和技术发展现状,提出了我国铁路货车技术进步的发展趋势和有关对策。

关键词:铁路货车;重载列车;货车转向架;试验研究;仿真;述评

中图分类号:U272 文献标识码:A

为了适应铁路货运市场的激烈竞争,满足货主对铁路货运快捷、重载、安全、可靠、优质、环保等越来越高的要求,可以预测,在今后一段时间内,随着国民经济的发展和技术的进步,我国铁路货车及关键部件的技术将会有一个持续的发展,铁路货车的品种、档次与质量都会有一个较大的提高。这个机遇将会给我国铁路货车带来一个广阔的发展空间。只有认真吸取国内外的成功经验,加快技术进步的步伐,才能不断满足市场的竞争要求,主动适应国民经济发展的需要,以谋求长远的发展并赢得可观的社会和经济效益。

1 我国铁路货车的基本技术现状

近年来我国铁路货车取得了较大的技术进步,全面采用了B级钢摇枕和侧架,C级钢车钩,50钢车轴, MT 2型大容量缓冲器,120型空气制动阀,完成了滚动轴承化,推出了120km/h的转K1型、转K2型、转K3型、转K4型提速转向架,提出了转8A型转向架提速改造方案,新研制的时速120km P65型行包快运棚车和X1K型集装箱快运专用平车批量投入运用,25t轴重全钢浴盆式C76A(B、C)型运煤专用敞车已在大秦线投入运用考验,目前正在抓紧整改完善。经过多年的努力,我国铁路货车的开发水平、制造技术和运用检修能力得到了显著的提高。

尽管我国铁路货车的基本技术状况比以往有了较大的改观,但是,从总体上讲,我国铁路货车与国外铁路货运发达国家相比还存在明显的差距。在与其他运输方式尤其是公路的竞争中,铁路正在失去以往传统的优势。货车的装备技术水平难以满足经济发展和运输市场竞争的要求。在技术上突出表现为货车行车速度慢、车辆单车载重低、专用车辆品种少、重载技术水平落后、关键部件可靠性差。

收稿日期:2003-04-18

作者简介:侯卫星(1958-),男,高级工程师(教授级)。1.1 货车运行速度慢

我国铁路货车旅行速度为31 4km/h,大部分货车的最高运行速度仅为60km/h。普遍使用的转8A型转向架最高运行速度重车为80km/h,空车为70km/h。仅有为数不多的装有转K2型转向架的P65型快运行包列车最高运行速度可达120km/h。而在北美快运货车运行速度多数达到了120km/h,个别区段最高速度可达160km/h。欧洲铁路快运货车运行速度普遍达到120km/h~160km/h,并已出现了200km/h的高速货车。货车运行速度慢已成为制约我国铁路发展的主要因素之一。

1.2 车辆单车载重低

目前我国铁路在役货车主要采用21t轴重。美国铁路货车的平均载重已达到84 3t。俄罗斯已普遍采用23 5t轴重。欧洲一般采用22 5t轴重,并正在向25t轴重过渡。我国铁路货车单车载重低,与国外的差距是比较大的。

1.3 专用车辆品种少

我国铁路专用货车数量约占货车总数量的5%。美国专用车的品种和数量都居世界首位,其数量占货车总数量的60%以上。俄罗斯铁路专用货车数量约占货车总数量的32%。随着我国市场经济的成熟和发展,专用车辆品种少将会使铁路在日益开放的运输市场上受到进一步冲击和挑战。

1.4 重载技术水平落后

目前,我国大秦线开行的重载列车牵引总吨位还停留在10000t以内,而国外早已实现了20000t以上,甚至40000t的铁路货物重载运输。我国铁路重载技术水平与国际先进水平比较是落后的,其差距是明显的。

1.5 关键部件可靠性差

我国货车的主要部件如制动机、制动梁、缓冲器、

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综述 述评铁道车辆 第42卷第2期2004年2月

车钩、轮对及转向架相关部件的性能和可靠性都比较差,均难以满足当前和今后货车发展的需要,部件可靠性急需提高。

2 铁路货车的技术发展趋势

2.1 加强提速改造,发展货车快运

欧洲铁路快速货运是在与公路运输的激烈竞争中积极借鉴高速客车的成功经验发展起来的。快运货车的速度一般在120km/h~160km/h,以集装箱运输、小汽车运输、家用电器、鲜活物品等附加值高的货物为主。法国还开行了货运TGV(图1)。快速货运专列在制动、转向架、车辆外形等方面都借鉴了客车的经验。快运货车的关键部件是货车转向架。欧洲典型的货车转向架有法国的Y25型、Y37型,德国的DB-661型、DRRS 型,英国的TF25型等。其中,Y37型和DRRS 型还可以满足200km/h 以上的运用需求,也被称为高速货车转向架,其采用的技术发展趋势越来越客车化。快运货车转向架的另一个发展方向是在保留三大件式铸钢转向架优点的基础上,采用超临界设计理论设计的美国Swing Motion 摆动式转向架(转向架组成见图2,盘形制动装置见图3),采用径向设计技术设计的南非Scheffel 径向转向架等,这些转向架也可实现120km/h 以上的快速货运。实践证明,货车快运除了要解决好转向架这一关键技术外,还必须解决好转向架与车体的匹配问题,否则其良好的运行性能难以得到保

证。

图1 法国高速货运

TGV

图2 美国Swing Moti on

摆动式货车转向架

图3 美国Swing Motion 摆动式货车转向架盘形制动装置

我国铁路为了实现近50万辆既有货车的提速,必须对既有的转8A 型转向架进行全面改造。目前主要采用的是交叉杆技术。虽然该技术对提高临界速度是有效的,但由于受结构的限制,其受力条件恶劣,改造困难,运用中交叉杆的疲劳问题很突出。尽管经过不断改进,但是,交叉杆的疲劳问题仍然是最令人担忧的问题。另外,提速货车的制动问题现已成为困扰货车提速的重大课题。试验表明,当车辆采用21t 轴重,速度达120km/h 时,如果要保证800m 的停车制动距离,目前车轮的热负荷满足不了要求。货车的120阀、空重车调整阀、机械式防滑器、高摩闸瓦等制动系统关键部件有待改进。从目前货车局部提速情况来看,车辆脱轨问题比较突出,根本原因在于货车的运行品质差,临界速度低。既有转8A 型转向架如果不加以改造是无法实现提速的。解决这一技术难题的关键在于加强对交叉杆的可靠性研究。

图4为我国数量最多的装有转8A 型转向架的C 64型敞车,图5为速度最快的装有转K2型转向架的P 65型棚车。

图4 装有转8A 型转向架的C 64型敞车

近年来,为了满足货车提速的需要,在铁道部的组织下先后从美国引进了BARBER 公司的交叉杆转向架(图6)和NAC O 公司的摆动式转向架(图7)技术,开发

了21t 轴重转K2型、转K3型和转K4型转向架。虽然经过了一定的试验,但其性能和可靠性仍未经大量

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