鐵路運輸大號碼道岔裝載加固方案研究

黃瑜南，糜 強

（1.中鐵寶橋集團有限公司 儲運部，陜西 寶雞 721000；2.西安鐵路局 貨運處，陜西 西安 710054）

1 概述

鐵路貨物裝載加固是鐵路運輸中非常重要、技術(shù)性很強的工作，是確保鐵路運輸安全的重要環(huán)節(jié)之一。當前，隨著列車運行速度的提高，必須按照提速條件下鐵路貨物裝載加固安全技術(shù)條件，根據(jù)貨物、車輛的結(jié)構(gòu)特點及各種加固材料與裝置的特性，合理確定貨物裝載加固方法，切實保證貨物的運輸安全。要滿足貨物裝載加固的基本技術(shù)要求，使貨物均衡、穩(wěn)定、合理地分布在貨車上，不超載，不偏載，不偏重，不集重；能夠經(jīng)受正常調(diào)車作業(yè)及列車運行中所產(chǎn)生各種力的作用，在運輸全過程中，不發(fā)生移動、滾動、傾覆、倒塌或墜落等情況。實踐證明，裝載不當、加固不良，易引發(fā)事故，嚴重的甚至?xí)l(fā)重車脫軌、列車顛覆的重大行車事故。因此，裝車之前制定科學(xué)的裝載加固方案，裝車時嚴格按方案進行裝載和加固，是確保運輸安全的重要條件。

隨著鐵路不斷提速，作為線路關(guān)鍵設(shè)備的道岔產(chǎn)品得到了長足的發(fā)展。從普通道岔到高速道岔，從鑄鋼轍叉到可動心軌轍叉，道岔的科技含量、裝配水平不斷提高。道岔產(chǎn)品從以往最常見的9#道岔到目前國內(nèi)最大號碼的41#、42#道岔，道岔號數(shù)越來越大，道岔側(cè)向通過速度越來越高，道岔的鋪設(shè)長度越來越長，其中41#、42#道岔的轉(zhuǎn)轍器組件長度更是達到近50 m。對此，必須根據(jù)其自身的特點制定合理的裝載加固方案。下面以42#道岔為例，探討鐵路運輸大號碼道岔產(chǎn)品裝載加固方案的制定與實施。

2 裝載加固方案設(shè)計

2.1 道岔相關(guān)參數(shù)及特點

（1）42#道岔主要參數(shù)。42#道岔在發(fā)運時各組件的相關(guān)參數(shù)如下：①轉(zhuǎn)轍器1組，長 46.2 m，重14 t，分為左右兩部分，重心距大頭端 21.8 m；②導(dǎo)曲線6根，每根長49.2 m，為60 kg/m鋼軌；③可動心軌1組，長30.5 m，重12 t，重心距大頭端13.5 m。

（2）42#道岔特點。超長貨物，長度達到49.2 m；貨物主材為鋼軌，撓度大；貨物屬于工藝復(fù)雜、精度很高的機加工組件。

2.2 確定運輸方式

根據(jù)貨物特點，超長貨物運輸選用普通平車或特種長大貨物平車，有以下幾種運輸方式可以考慮：①普通平車跨裝運輸，5車1組，中間及兩端各使用游車1輛；②同樣采用普通平車跨裝運輸，5車1組，中間及兩端各使用游車1輛，但考慮制作輕型鋼結(jié)構(gòu)貨物托架，將貨物與貨物托架固定為一個整體，托架與貨物轉(zhuǎn)向架捆綁；③采用D22型長大貨物平車跨裝運輸，轉(zhuǎn)向架前后均使用固定型滑臺支撐貨物，防止貨物產(chǎn)生下?lián)献冃?，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

通過對比，可以看出第一種運輸方式會使貨物產(chǎn)生很大的下?lián)希斒艿杰囕v在運行途中產(chǎn)生的各種慣性力時，會導(dǎo)致貨物產(chǎn)生永久變形，嚴重影響貨物的使用質(zhì)量，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。第二種運輸方式可以采用，因為有托架的存在，避免了貨物產(chǎn)生下?lián)蠁栴}，可以保證貨物質(zhì)量。但該方法也存在一些問題，托架必須有足夠的長度作為承載面，有足夠的強度以承受運輸中產(chǎn)生的各種慣性力，還要足夠輕以保證貨物轉(zhuǎn)向架能夠承受托架及貨物的重量，因此制作難度較大、費用較高，且使用完畢后還需占用大量場地存放并做好防護措施。因此，采用第二種運輸方式并不理想。第三種運輸方式在符合《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》要求的前提下是比較理想的運輸方式，既保證了運輸安全及產(chǎn)品質(zhì)量要求，同時又比較經(jīng)濟合理。

2.3 加固材料與裝置的選用

采用D22型長大貨物平車運輸貨物，需要使用的加固裝置有：普通貨物轉(zhuǎn)向架1副，用于跨裝超長貨物；滑臺4個，用于支撐貨物但并不與貨物捆綁，確保貨物與滑臺能夠自由滑動；車鉤緩沖停止器，用于確保跨裝車輛行經(jīng)曲線時，車鉤處保持一定的壓縮距離，避免相鄰車輛在內(nèi)曲線側(cè)車廂角碰撞的安全防護裝置。

需要使用的主要加固材料有：擋鐵，用于防止貨物橫向移動；鋼絲繩，用于拉牽捆綁貨物及貨物轉(zhuǎn)向架；夾具，用于固定貨物。

2.4 裝載加固方式

貨物的裝載方法為：將貨物轉(zhuǎn)向架分別置于兩長大平車中部，將滑臺分別置于貨物轉(zhuǎn)向架兩側(cè)；將轉(zhuǎn)轍器和導(dǎo)曲線裝在第一層；在第一層貨物上擺放隔木之后，繼續(xù)將可動心軌裝在第二層(見圖1)。

對貨物及加固裝置應(yīng)進行如下加固作業(yè)：①將各個裝載加固裝置及材料按方案設(shè)計進行捆綁加固；②貨物與貨物轉(zhuǎn)向架間、貨物與貨物間采取防滑措施；③使用夾具將底層貨物同貨物轉(zhuǎn)向架加固為一體；④使用鋼絲繩將上層貨物同貨物轉(zhuǎn)向架上架體捆綁牢靠。

2.5 注意事項

在實施裝載加固作業(yè)時，還要注意以下方面：車組禁止通過駝峰、禁止溜放；車地板狀況良好以防止加固裝置擺放受限；加固線與貨物和車輛棱角接觸處采取防磨措施。

3 裝載加固方案中加固強度的計算說明

轉(zhuǎn)轍器總重為14 t；導(dǎo)曲線6根，鋼軌總重為17.712 t；可動心軌總重為12 t；每臺貨物轉(zhuǎn)向架重4.7 t；D22型長大貨物平車自重41.4 t。則車組總重為：14+17.712+12+4.7×2+41.4×2＝135.912 t。因此，每噸貨物的縱向慣性力：

貨物裝車后，重心位于跨裝車組中央，因此，每噸貨物的橫向慣性力：

摩擦力忽略不計，故垂直慣性力也不需計算。

下面分別確定貨物與轉(zhuǎn)向架間及貨物轉(zhuǎn)向架與車輛間需要的加固強度。

3.1 貨物與轉(zhuǎn)向架上架體間的加固強度計算

3.1.1 轉(zhuǎn)轍器和導(dǎo)曲線的加固強度計算

（1）作用于貨物上的力。

轉(zhuǎn)轍器的縱向慣性力：

導(dǎo)曲線6根鋼軌的縱向慣性力：

轉(zhuǎn)轍器的橫向慣性力：

導(dǎo)曲線6根鋼軌的橫向慣性力：

（2）加固方法及加固強度。為防止轉(zhuǎn)轍器和導(dǎo)曲線移動，通過M20螺栓和夾具對其進行下壓加固。在夾具和軌頭間及軌底與貨物轉(zhuǎn)向架間加有橡膠墊，摩擦系數(shù)為 0.5。

轉(zhuǎn)轍器用6個螺栓緊固，每個螺栓產(chǎn)生的拉力應(yīng)不小于94.92/(0.5 × 6)＝31.64 kN。

導(dǎo)曲線用16個螺栓緊固，每個螺栓產(chǎn)生的拉力應(yīng)不小于120.09/(0.5 × 6)＝15.01 kN。

轉(zhuǎn)轍器與導(dǎo)曲線用同一個夾具加固，因此螺栓緊固后，每個螺栓應(yīng)具有32 kN的預(yù)緊力，則預(yù)緊力矩應(yīng)不小于128 N.m，現(xiàn)場實際作業(yè)時，采用扭力扳手緊固螺栓，每個螺栓的預(yù)緊力矩均達到140 N.m以上。

焊接在轉(zhuǎn)向架上架體上的橫向擋鐵可防止轉(zhuǎn)轍器和導(dǎo)曲線橫向移動。

3.1.2 可動心軌的加固強度計算

（1）作用于貨物上的力。

縱向慣性力：T3＝t0×Q= 6.78 × 12＝81.36 kN

橫向慣性力：N3＝n0×Q＝2.82 × 12＝33.84 kN

（2）加固方法及加固強度。采用鋼絲繩拉牽加固防止可動心軌水平移動。

為防止可動心軌縱向移動，在可動心軌兩端采用交叉或倒八字形拉牽。確定加固強度時，僅考慮死心盤端的拉牽繩，故n取2。AC＝2 200 mm，BO＝400 mm，BC＝1 200 mm。

防止縱向移動時，每根拉牽繩應(yīng)能承受的力：

為防止可動心軌橫向移動，在可動心軌兩側(cè)各用2根鋼絲繩橫向拉牽，AC＝0，BO= 400 mm，BC=1 200 mm，每根拉牽繩應(yīng)能承受的力：

因此，為防止可動心軌移動，鋼絲繩雙股使用時的破斷拉力應(yīng)不小于46.9 kN。

3.2 貨物轉(zhuǎn)向架與車輛間的加固強度計算

3.2.1 作用于貨物轉(zhuǎn)向架上的力

（1） 縱向慣性力。其中一臺貨物轉(zhuǎn)向架具有死心盤，貨物和該轉(zhuǎn)向架的縱向慣性力均需通過對該轉(zhuǎn)向架的加固來克服。

因此，計算縱向慣性力時，Q為貨物重量與一臺轉(zhuǎn)向架重量之和。（2）橫向慣性力。計算橫向慣性力時，Q為貨物重量的一半與一臺轉(zhuǎn)向架重量之和。

3.2.2 加固方法及加固強度

為防止貨物轉(zhuǎn)向架縱向移動，采用鋼絲繩拉牽加固。同一方向用4根拉牽繩(n＝4)，AC＝1 750 mm，BO=200 mm，BC= 0。則每根拉牽繩應(yīng)能承受的力：

鋼絲繩雙股使用時，破斷拉力應(yīng)不小于82.6 kN。

貨物轉(zhuǎn)向架下架體焊有橫向擋鐵可防止其在車輛上的橫向移動。

4 結(jié)束語

研究了42#道岔鐵路裝載加固方案，即采用D22型長大貨物平車運輸方案。通過實踐證明，該裝載加固方案能夠滿足鐵路運輸安全的需要，確保了道岔產(chǎn)品的質(zhì)量，同時相對于采用托架運輸?shù)姆桨腹?jié)省了費用。面對今后的大號碼道岔鐵路運輸，要不斷推陳出新，開闊思路，優(yōu)化方案，密切配合鐵路相關(guān)部門，嚴格按方案施工，確保鐵路運輸安全，確保產(chǎn)品質(zhì)量。