兩萬噸列車受力沖動淺談

摘 要：兩萬噸列車運(yùn)行安全是鐵路運(yùn)輸?shù)暮诵?，確保兩萬噸列車運(yùn)行安全是機(jī)務(wù)工作的重中之重，列車運(yùn)行中發(fā)生沖動大、車體錯位問題給鐵路運(yùn)輸行車安全帶來很大壓力，本文就沖動大、車體錯位問題對兩萬噸列車受力和沖動進(jìn)行分析，總結(jié)出解決辦法和措施。

關(guān)鍵詞：兩萬噸；重載列車受力；沖動分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.035

0 引言

朔黃鐵路開行后，列車沖動大停車、重聯(lián)渡板變形等情況時(shí)有發(fā)生。如果不加以重視容易引發(fā)列車斷鉤分離等事故。所以需要對重載列車運(yùn)行中的受力進(jìn)行分析，并研究操縱對重載列車平穩(wěn)運(yùn)行的影響，從而提出解決措施和方法。

1 起車受力

當(dāng)列車起動時(shí)，在主從機(jī)車牽引力的作用下，前半列大約2/3車輛與后半列車輛的車鉤處于拉伸狀態(tài)，前半列剩余1/3車輛在中部機(jī)車的牽引力作用下呈壓縮狀態(tài)。此時(shí)坡道、牽引力越大，其中部機(jī)車向前壓鉤力就越大，因此起動時(shí)，牽引力不易過大，牽引力過大只會增大車鉤的縱向力。同時(shí)重載列車在起動前也不宜壓縮車鉤，車鉤壓縮后也會增加列車的受力。

2 長大下坡受力

在朔黃線長大下坡道主要集中在神池南至原平南，南灣至西柏坡區(qū)段，其坡道主要為10‰-12‰的坡道，在此坡道緩解后列車受力情況復(fù)雜，主要是拉鉤力與壓鉤力，一般循環(huán)制動區(qū)是先有緩解瞬間產(chǎn)生的拉鉤力，再有后部緩解后產(chǎn)生的壓鉤力，當(dāng)列車在緩解30秒時(shí)，由于主從車同時(shí)給前半列及中部機(jī)車以后車輛充風(fēng)，整列2/3的車輛在30秒的時(shí)候緩解完畢，在重力加速度的作用下，向前產(chǎn)生一種拉鉤力，此時(shí)后半列車的1/3的車輛只能依靠緩解波速依次傳遞實(shí)現(xiàn)緩解，前2/3車輛緩解的同時(shí)后1/3車輛還保持制動，此時(shí)進(jìn)一步加劇拉鉤力；當(dāng)列車的后1/3車輛緩解完畢后，在重力加速度的作用下向前產(chǎn)生壓鉤力，其緩解過程拉鉤力越大，車鉤間隙越大，縱向加速度造成的壓鉤力也越大。如果最大車鉤力是由沖擊力產(chǎn)生，則最大車鉤力發(fā)生在列車尾部，反之最大車鉤力是擠壓力時(shí)，最大車鉤力發(fā)生在列車中部從控機(jī)車附近。近期連續(xù)沖動大停車，分析其原因?yàn)橹苿恿?qiáng)，閘瓦摩擦系數(shù)大對擠壓力影響較大，對沖擊力影響較?。荒Σ料禂?shù)越大，擠壓力越大，發(fā)生車位越向前移，因此遇制動力強(qiáng)的車體運(yùn)行中不宜采取退再生的方法操縱列車至緩解地點(diǎn)低速緩解，極易造成渡板變形及鉤緩失效。

3 上大上坡受力

前半列2/3車輛與后半列車輛車鉤處于拉伸狀態(tài)，前半列剩余1/3車輛在中部機(jī)車的牽引力作用下呈壓縮狀態(tài)。受坡道、牽引力影響，坡道、牽引力越大，中部機(jī)車向前壓鉤力越大。因此，長大上坡道車站，通過分相后雖然速度損失厲害，但是切記不可大牽引力野蠻操縱，大牽引力只會增加主車與后半列車輛、后半列車輛與中部機(jī)車的拉鉤力，嚴(yán)重時(shí)極易可能脫軌。

4 起伏坡道受力

車鉤間隙對列車受力有影響，特別是對縱向沖擊力和壓鉤力影響更為明顯，車鉤間隙對沖擊力的影響比對壓鉤力影響更大，由于后部車輛受力會逐步疊加，所以對后部車輛的影響更顯著；其他條件相同時(shí)，車鉤間隙越大，最大車鉤力越大.

（1）魚背形坡道再生受力。當(dāng)主從控機(jī)車再生力與整列車輛的下滑力相同時(shí)，機(jī)車會產(chǎn)生一種頓挫感，此時(shí)整列車輛車鉤處于一種游離狀態(tài)；當(dāng)主從控機(jī)車再生力大于整列車輛的下滑力時(shí)，前半列2/3車輛與后半列車輛的車鉤處于壓縮狀態(tài)，前半列1/3車輛的車鉤處于拉伸或者游離狀態(tài)；當(dāng)主從控機(jī)車再生力小于整列車輛的下滑力時(shí)，此時(shí)前半列2/3車輛的車鉤處于壓縮狀態(tài)，前半列剩余1/3車輛處于壓縮狀態(tài)，后半列2/3車輛車鉤處于壓縮狀態(tài)，后半列剩余1/3車輛車鉤處于拉伸或者游離狀態(tài)。

（2）魚背形坡道制動后緩解受力。在魚背形坡道緩解列車時(shí)，尤其作為兩萬噸重載列車，其長度、重量均加劇了列車緩解后的縱向沖動。緩解后，由于整列車緩解的不一致性，造成列車后1/3車輛緩解時(shí)間滯后于列車前2/3的車輛大約20秒，前2/3的車輛在兩個機(jī)車同時(shí)充風(fēng)緩解的作用下，且前半列處于下坡，此時(shí)重力加速度直接增加了中部機(jī)車與后半列車輛的拉鉤力；此時(shí)后半列處于上坡道，再一次加劇了其拉鉤力，其拉鉤力顯而易見，因此應(yīng)避免在魚背形坡道制動調(diào)速，如果特殊情況制動后必須采取停車緩風(fēng)措施。

5 彎道受力

（1）彎道受力分析。轉(zhuǎn)彎需要向心力，向心力由鐵軌提供一部分，（另一部分由重力提供，這一部分不會隨速度改變，所以不考慮），而鐵軌在列車下方，所以這個力的力矩會導(dǎo)致列車向外側(cè)翻。因此，外軌在列車有外翻傾向的時(shí)候受壓而產(chǎn)生了額外的壓力，而內(nèi)軌減少了壓力，這種一增一減都是有利于反向力矩來抵抗前者，它們之和的垂直分量必須和重力相等。如果速度大，那么需要的向心力大。因?yàn)榱熊囋诖怪钡孛娣较蛏蠜]有速度，所以就沒有加速度，所以這個方向上力平衡，那么重力必須與鐵軌的支持力分量平衡，列車的輪子是內(nèi)沿半徑大，嵌在鐵軌內(nèi)側(cè)。 所以轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)的鐵軌對外側(cè)的車輪的內(nèi)沿產(chǎn)生壓力，提供向心力。內(nèi)側(cè)的鐵軌與輪子的內(nèi)沿延伸部分接觸，這種接觸顯然只能提供壓力不能提供拉力，如果提供壓力，力則指向轉(zhuǎn)彎的外側(cè)，與向心力相反了，邏輯上不對。而實(shí)際情況是列車轉(zhuǎn)彎會向外側(cè)偏移，向外擠壓外側(cè)鐵軌，所以由外側(cè)鐵軌提供。 以上沒有考慮輪子與鐵軌在橫向的摩擦力。

（2）彎道受力與速度的關(guān)系。當(dāng)火車按照規(guī)定的速率轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外軌只受到彈力（這時(shí)對火車而言，支持力和重力的合力提供水平方向的向心力）；當(dāng)火車的速率大于規(guī)定速率時(shí)，火車有向外側(cè)的運(yùn)動趨勢，這時(shí)外軌將受到車輪的向外的側(cè)向壓力；當(dāng)火車的速率小于規(guī)定速率時(shí)，火車有向內(nèi)側(cè)的運(yùn)動趨勢，這時(shí)內(nèi)軌將受到車輪的向內(nèi)的側(cè)向壓力。

6 結(jié)束語

本文通過對朔黃鐵路兩萬噸重載列車受力進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的措施辦法，可以防止兩萬噸列車操縱過程中人為原因造成沖動大或者重聯(lián)渡板變形，保證了兩萬噸列車安全，提高列車運(yùn)行的品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：張永（1981-），男，陜西涇陽人，大專，班組長，研究方向：交通運(yùn)輸。