基于沖擊試驗(yàn)的鐵路貨車(chē)縱向載荷設(shè)計(jì)分析研究*

田葆栓， 李家寶， 魏鴻亮

(1 中車(chē)青島四方車(chē)輛研究所有限公司， 山東青島 266031；2 中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司， 遼寧大連 116041)

鐵路貨車(chē)沖擊試驗(yàn)研究對(duì)鑒定貨車(chē)強(qiáng)度、改進(jìn)設(shè)計(jì)具有重要的意義。貨車(chē)在運(yùn)用中，如在編組場(chǎng)調(diào)車(chē)、溜放；列車(chē)起動(dòng)、制動(dòng)；運(yùn)行中加速、減速；正面碰撞事故等都會(huì)發(fā)生不同程度的沖擊或沖動(dòng)，產(chǎn)生很大的縱向沖擊力。除事故沖突外，在正常情況下以列車(chē)突然起動(dòng)、低速緊急制動(dòng)和駝峰溜放沖擊最嚴(yán)重。鐵道車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將沖擊試驗(yàn)作為第2工況評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度的主要手段。貨車(chē)沖擊試驗(yàn)是為了探討貨車(chē)調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)，沖擊速度、縱向沖擊力、沖擊加速度、貨車(chē)質(zhì)量、緩沖器性能的關(guān)系，以便確定合理的調(diào)車(chē)允許速度。相鄰貨車(chē)速度差引起的沖擊如調(diào)車(chē)場(chǎng)上的調(diào)車(chē)沖擊是導(dǎo)致貨車(chē)結(jié)構(gòu)及裝載貨物損壞的主要因素。世界各國(guó)鐵路非常重視調(diào)車(chē)沖擊工況的研究。通過(guò)大量的沖擊試驗(yàn)，模擬編組場(chǎng)溜放作業(yè)情況，研究在不同調(diào)車(chē)連掛速度下的縱向沖擊力，為設(shè)定合理的調(diào)車(chē)連掛速度和修訂縱向載荷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，可在保證可靠性的前提下，提高貨車(chē)運(yùn)輸效率。

縱向載荷設(shè)計(jì)時(shí)，最大困難之一是設(shè)計(jì)用沖擊工況縱向載荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)缺乏。工程沖擊、振動(dòng)問(wèn)題中的參數(shù)，一般是隨機(jī)變量，必須用統(tǒng)計(jì)方法描述。沖擊、振動(dòng)條件的制定依賴(lài)于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理。統(tǒng)計(jì)分析的關(guān)鍵是要有試驗(yàn)數(shù)據(jù)。文中在全面地分析、整理鐵路貨車(chē)系統(tǒng)30多年來(lái)的大量的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)縱向沖擊載荷在軸重、車(chē)型、緩沖器型式、車(chē)鉤間隙等方面進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析推斷了在給定沖擊速度下調(diào)車(chē)沖擊工況縱向載荷分布和最大值。

1 中國(guó)鐵路沖擊試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)述

1.1 車(chē)輛沖擊試驗(yàn)對(duì)調(diào)車(chē)沖擊運(yùn)用工況的模擬分析

雖然貨車(chē)沖擊涉及許多因素，但是如果不考慮產(chǎn)生沖擊的因素，只討論由于相鄰兩貨車(chē)之間存在速度差而發(fā)生沖擊的過(guò)程，則溜放沖擊與列車(chē)沖擊無(wú)本質(zhì)區(qū)別，可把溜放沖擊作為貨車(chē)沖擊的基本工況進(jìn)行研究。貨車(chē)沖擊研究是縱向動(dòng)力學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容之一。主要研究調(diào)車(chē)編組時(shí)貨車(chē)的互撞規(guī)律，但在相當(dāng)程度上表征整個(gè)列車(chē)非穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)工況。

1.2 中國(guó)鐵路沖擊試驗(yàn)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展

在1978年以前，我國(guó)沒(méi)有貨車(chē)沖擊強(qiáng)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。1978年參照前蘇聯(lián)1953年規(guī)范，提出了TB 1335-1978《鐵道車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)1978版《規(guī)范》)。原鐵道部組織進(jìn)行了敞車(chē)沖擊試驗(yàn)和過(guò)駝峰試驗(yàn)。采用機(jī)車(chē)推送方式的沖擊試驗(yàn)研究了沖擊速度與車(chē)鉤力的關(guān)系，驗(yàn)證了標(biāo)準(zhǔn)，為確定敞車(chē)調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)的允許沖擊速度提供了依據(jù)。80年代中期，我國(guó)通過(guò)建成的專(zhuān)用沖擊試驗(yàn)線(xiàn)進(jìn)行了C61型運(yùn)煤敞車(chē)等貨車(chē)的沖擊試驗(yàn)，積累了經(jīng)驗(yàn)。

1988年根據(jù)原鐵道部科研項(xiàng)目《提高貨車(chē)允許連掛速度的研究》，在北京局雙橋編組站進(jìn)行了在3～7 km/h共5個(gè)沖擊速度等級(jí)下的現(xiàn)場(chǎng)沖擊試驗(yàn)。測(cè)得了貨車(chē)與貨物變化的相關(guān)數(shù)據(jù)。據(jù)此，將貨車(chē)允許連掛速度由3 km/h提高到5 km/h。我國(guó)現(xiàn)行的《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定，調(diào)車(chē)作業(yè)速度不得高于5 km/h。

1993年起草了TB/T 2369-1993《鐵道車(chē)輛沖擊試驗(yàn)方法與技術(shù)條件》。1996年將TB/T 1335-1978修訂為T(mén)B/T 1335-1996，規(guī)定了沖擊試驗(yàn)與試驗(yàn)方法：沖擊車(chē)沖擊速度從3 km/h開(kāi)始，每次遞增1～2 km/h，直到車(chē)鉤力達(dá)到2 250 kN或沖擊速度達(dá)到8 km/h。2003年初原鐵道部提出在大秦線(xiàn)開(kāi)行2萬(wàn)t列車(chē)以滿(mǎn)足年運(yùn)量2億t的要求，2萬(wàn)t列車(chē)貨車(chē)設(shè)計(jì)車(chē)體強(qiáng)度第1工況縱向拉伸載荷取為2 250 kN、壓縮載荷取為2 500 kN；第2工況縱向壓縮載荷取為2 800 kN。在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，車(chē)鉤力達(dá)到2 800 kN或沖擊速度達(dá)到8 km/h為止。2012年中國(guó)鐵路總公司立項(xiàng)研究，制定了《大軸重鐵路貨車(chē)技術(shù)條件》，規(guī)定了軸重27 t和軸重30 t貨車(chē)縱向載荷。

2 沖擊縱向載荷數(shù)據(jù)整理和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法

在給定沖擊速度下的沖擊縱向載荷(以下簡(jiǎn)稱(chēng)車(chē)鉤力)的確定，依賴(lài)于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理。因?yàn)闆_擊的量是隨機(jī)變量，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理恰當(dāng)與否，直接影響設(shè)計(jì)載荷的制定。統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，應(yīng)采用合理的統(tǒng)計(jì)方法與恰當(dāng)?shù)母怕蕵?biāo)準(zhǔn)。

鐵路的車(chē)輛載荷、強(qiáng)度是由一些隨機(jī)變量決定的。因而，應(yīng)根據(jù)它們的統(tǒng)計(jì)特性來(lái)描述和設(shè)計(jì)。對(duì)載荷和強(qiáng)度作統(tǒng)計(jì)描述與分析，認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)受力特性，研究確定載荷與強(qiáng)度的大小和分布發(fā)散程度，將有助于可靠性設(shè)計(jì)。通常情況，強(qiáng)度與載荷服從正態(tài)分布。文中主要應(yīng)用正態(tài)分布，回歸分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。匯總沖擊試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，采用EXECL分析軟件對(duì)不同沖擊速度下的縱向沖擊載荷進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。例如，在8 km/h沖擊速度下縱向載荷的頻數(shù)分布直方圖見(jiàn)圖1。從直方圖中可見(jiàn)沖擊速度下縱向沖擊載荷的大小與其出現(xiàn)的頻次分布，其分布趨勢(shì)為正態(tài)分布。用樣本的均值與標(biāo)準(zhǔn)差分別代替總體的樣本均值與方差。通過(guò)EXECL進(jìn)行通過(guò)回歸分析(一般為一元線(xiàn)性方程)，得出最大縱向載荷隨沖擊速度變化的規(guī)律。經(jīng)過(guò)回歸分析，分別進(jìn)行T檢驗(yàn)，F(xiàn)檢驗(yàn)，并得到相關(guān)系數(shù)為0.979，而T檢驗(yàn)與F檢驗(yàn)分別為顯著度為0.05的假設(shè)檢驗(yàn)，證明了回歸方程有效。通過(guò)相關(guān)的檢驗(yàn)和較高的相關(guān)系數(shù)，有95%的概率回歸分析方程。分別計(jì)算發(fā)生概率為95%時(shí)每個(gè)速度級(jí)下縱向載荷的最大值。

圖1 沖擊速度8 km/h時(shí)車(chē)鉤縱向載荷分布規(guī)律

誤差統(tǒng)計(jì)分布是正態(tài)分布，隨機(jī)誤差落在±σ以?xún)?nèi)的概率為68%，即一倍標(biāo)準(zhǔn)差(1σ)的概率值是68.3%，二倍標(biāo)準(zhǔn)差(2σ)的概率值為95.5%；三倍標(biāo)準(zhǔn)差(3σ)的概率值是99.7%。許多中外文獻(xiàn)所述的“精度”多為一倍標(biāo)準(zhǔn)差(1σ)，對(duì)于工程沖擊問(wèn)題，取二倍標(biāo)準(zhǔn)差(2σ)。鐵路車(chē)輛沖擊試驗(yàn)的大量數(shù)據(jù)，各種變量間的相互關(guān)系大多系線(xiàn)性相關(guān)，經(jīng)線(xiàn)性回歸分析擬合之后，因變量加上兩倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差，稱(chēng)為因變量的“實(shí)際可能最大值”。

3 中國(guó)鐵路貨車(chē)沖擊試驗(yàn)

3.1 早期敞車(chē)沖擊試驗(yàn)

60年代中期，為進(jìn)行列車(chē)及貨車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)研究，曾進(jìn)行過(guò)一些貨車(chē)沖擊試驗(yàn)。1978年為了制定強(qiáng)度設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)敞車(chē)沖擊進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，并將沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)考核納入規(guī)范。2005年以來(lái)，為了評(píng)定貨車(chē)沖擊強(qiáng)度和緩沖器性能，中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司、原二七車(chē)輛有限公司和中車(chē)青島四方車(chē)輛研究所有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)四方所)也建立了貨車(chē)沖擊試驗(yàn)線(xiàn)。為鑒定貨車(chē)沖擊強(qiáng)度進(jìn)行了大量的沖擊試驗(yàn)。

3.2 軸重21 t貨車(chē)沖擊試驗(yàn)

1978年根據(jù)原鐵道部文件要求，由原鐵道部標(biāo)準(zhǔn)所，四方所等17家單位在長(zhǎng)沙分局湘潭車(chē)站進(jìn)行了一次規(guī)模較大的通用貨車(chē)沖擊試驗(yàn)，其試驗(yàn)報(bào)告及結(jié)論通過(guò)了原鐵道部鑒定。報(bào)告分析主要確認(rèn)結(jié)論如下：

(1)沖擊試驗(yàn)不僅表征編組調(diào)車(chē)沖擊，也表征整個(gè)非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沖擊；

(2)最高縱向力的取值原則是：以列車(chē)非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生的最大車(chē)鉤力做第2工況兩種作用方式的取值標(biāo)準(zhǔn)，而用控制緩沖器容量的方法，使車(chē)輛滿(mǎn)足7 km/h調(diào)車(chē)沖擊速度，使沖擊車(chē)鉤力在200 t(非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài))之內(nèi)。這種取值原則經(jīng)濟(jì)、合理、切實(shí)可行。在鑒定與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)相近的貨車(chē)結(jié)構(gòu)的沖擊動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，允許采用一輛對(duì)一輛的沖擊工況，評(píng)定車(chē)鉤力達(dá)200 t。

(3)在一定沖擊速度下，車(chē)輛可能承受的最大車(chē)鉤力，發(fā)生在3～5輛車(chē)組成的車(chē)列，向后部具有阻擋車(chē)列的車(chē)輛沖擊時(shí)。在v=3～7 km/h范圍內(nèi)，3～5輛車(chē)組成的車(chē)列向有阻擋的車(chē)輛沖擊，車(chē)鉤力最大值，比一對(duì)一沖擊工況產(chǎn)生的高25%，試驗(yàn)證明：現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形式的車(chē)輛，當(dāng)車(chē)鉤力相同時(shí)，其沖擊動(dòng)應(yīng)力與沖擊工況幾乎無(wú)關(guān)，可以考慮一輛對(duì)一輛的單端沖擊，按《規(guī)范》確定的載荷鑒定車(chē)體強(qiáng)度。這就是沖擊試驗(yàn)只作一輛對(duì)一輛沖擊簡(jiǎn)化試驗(yàn)的來(lái)源。

(4)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了TB 1335-1978所訂參數(shù)取值的可靠性。C62型敞車(chē)(裝用MX-1緩沖器)能經(jīng)受車(chē)鉤力200 t﹑沖擊速度為7 km/h的考驗(yàn)，此時(shí)車(chē)鉤力平均最大值為207 t，實(shí)際可能最大值為235 t(2倍標(biāo)準(zhǔn)差2σ)。

1980年根據(jù)原鐵道部文件，基于1978年貨車(chē)沖擊試驗(yàn)結(jié)果，由四方所和濟(jì)南局主持在青島分局南泉站鹽務(wù)局專(zhuān)用線(xiàn)進(jìn)行3種載重75 T敞車(chē)4種不同結(jié)構(gòu)方案的5種工況的1沖1車(chē)輛沖擊試驗(yàn)。

1997—2005年中國(guó)鐵路貨車(chē)制造企業(yè)研制了21 t軸重系列貨車(chē)，21 t軸重貨車(chē)(裝MT-3緩沖器)沖擊試驗(yàn)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表1。

表1 21 t軸重貨車(chē)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值 kN

由表1可見(jiàn)，各車(chē)型在同一沖擊速度下，敞車(chē)車(chē)鉤力最大。

3.3 軸重23 t貨車(chē)沖擊試驗(yàn)

2005—2009年中國(guó)鐵路貨車(chē)制造企業(yè)研制了多種23 t軸重貨車(chē)，四方所對(duì)3種敞車(chē)、3種棚車(chē)、3種漏斗車(chē)、7種平車(chē)、10種罐車(chē)樣車(chē)進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。被試貨車(chē)大部分載重70 t，總重約93 t，裝用MT-2型緩沖器。沖擊編組方式為1輛沖1輛。車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表2。

表2 23 t軸重貨車(chē)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值 kN

3.4 軸重25 t貨車(chē)沖擊試驗(yàn)

2003—2005年間中國(guó)鐵路貨車(chē)制造企業(yè)研制了多種25 t軸重貨車(chē)，四方所對(duì)12種敞車(chē)、3種漏斗車(chē)樣車(chē)進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。被試敞車(chē)載重80 t，自重約20 t，被試漏斗車(chē)載重約78 t，自重約22 t，總重均為100 t，裝用MT-2型緩沖器。沖擊編組方式為1輛沖1輛。車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表3。

表3 25 t軸重貨車(chē)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值 kN

3.5 軸重27 t貨車(chē)沖擊試驗(yàn)

2009—2012年在27 t軸重貨車(chē)的研制過(guò)程中，四方所對(duì)5種敞車(chē)、1種棚車(chē)、5種漏斗車(chē)、2種平車(chē)(5種工況)、7種罐車(chē)樣車(chē)進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。被試貨車(chē)載重80 t，自重約26～27 t，總重120 t，均裝用HM-1型緩沖器。沖擊編組方式為1輛沖1輛。車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表4。

表4 27 t軸重敞車(chē)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值 kN

3.6 軸重30 t貨車(chē)沖擊試驗(yàn)

2009—2014年在30 t軸重貨車(chē)的研制過(guò)程中，四方所對(duì)4種敞車(chē)、3種漏斗車(chē)進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。被試敞車(chē)載重96 t，總重120 t，均裝用HM-1型和MT-2型緩沖器。被試漏斗車(chē)載重97.6 t，總重120 t，裝用HM-1型緩沖器。沖擊編組方式為1輛沖1輛。30 t軸重敞車(chē)(2009年方案)和C96型敞車(chē)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表6。

表5 30 t軸重敞車(chē)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)值 kN

由表6可見(jiàn)，在8 km/h 的調(diào)車(chē)沖擊速度下，車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)平均值為1 903 kN，標(biāo)準(zhǔn)方差為262 kN。緩沖器行程統(tǒng)計(jì)平均值為43.6 mm，說(shuō)明緩沖器還沒(méi)有被壓死。按2倍標(biāo)準(zhǔn)差(2σ),車(chē)鉤沖擊力可能最大值為2 427 kN。

3.7 不同軸重的同一種敞車(chē)沖擊試驗(yàn)

2012年四方所對(duì)齊齊哈爾軌道裝備公司30 t軸重不銹鋼專(zhuān)用敞車(chē)進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。分別裝載總重120 t(軸重30 t)、總重108 t(軸重27 t)和總重100 t(軸重25 t)。主要研究“其他條件相同，僅由于不同軸重導(dǎo)致貨車(chē)總重不同，對(duì)車(chē)鉤沖擊力的影響”。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著貨車(chē)軸重增加，車(chē)鉤沖擊力增大。

3.8 不同輛數(shù)的敞車(chē)沖擊試驗(yàn)

2003年12月四方所對(duì)齊齊哈爾軌道裝備公司試制的25 t軸重鋁合金運(yùn)煤敞車(chē)(聯(lián)合設(shè)計(jì))進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。為了比較單車(chē)沖擊和多車(chē)沖擊對(duì)測(cè)試參數(shù)的影響，試驗(yàn)分為兩種情況，1對(duì)1沖擊工況和3對(duì)1沖擊工況。試驗(yàn)測(cè)試參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表7。

表6 1對(duì)1沖擊工況和3對(duì)1沖擊工況比較

由表7可見(jiàn)， 1對(duì)1沖擊車(chē)鉤力統(tǒng)計(jì)擬合值為1 359 kN，3對(duì)1沖擊車(chē)鉤力為1 547 kN。3對(duì)1沖擊工況比1對(duì)1沖擊工況的車(chē)鉤沖擊力增加13.8%。

4 中國(guó)鐵路貨車(chē)沖擊載荷影響相關(guān)因素對(duì)比分析

車(chē)輛沖擊時(shí)影響車(chē)鉤力的主要因素是沖擊速度、互撞的質(zhì)量、緩沖器的性能，互撞車(chē)輛本身的縱向剛度、以及車(chē)列的輛數(shù)和有無(wú)阻擋車(chē)列。

4.1 沖擊速度影響及現(xiàn)有調(diào)車(chē)速度的調(diào)研分析

隨著沖擊速度的提高，車(chē)鉤沖擊力增大。在3～8 km/h的沖擊速度下，車(chē)鉤力幾乎呈線(xiàn)性增長(zhǎng)。10 km/h的沖擊速度下，急劇增長(zhǎng)，緩沖器達(dá)到滿(mǎn)行程或者壓死。

1978年編制《規(guī)范》明確最高許可調(diào)車(chē)連掛速度為7 km/h。據(jù)中國(guó)鐵道科學(xué)研究院給出的南翔站連掛相撞速度分布統(tǒng)計(jì)圖2可見(jiàn)(《駝峰溜放半自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)研究試驗(yàn)報(bào)告》，連掛沖擊速度在3～7 km/h占74%，在7 km/h之內(nèi)的占87%。

圖2 南翔站車(chē)輛連掛沖擊速度分布統(tǒng)計(jì)圖

2012年中國(guó)鐵道科學(xué)院機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所根據(jù)原鐵道部課題要求在昆明東編組場(chǎng)和豐臺(tái)西編組場(chǎng)對(duì)目前我國(guó)編組場(chǎng)編組的實(shí)際連掛速度進(jìn)行調(diào)研。25組溜放實(shí)測(cè)連掛速度，最高實(shí)測(cè)連掛速度8.1 km/h，速度≤5 km/h 的占60%；速度>5 km/h的占40%，其中速度≥6 km/h的占20%，速度≥8 km/h的占4%。溜放中多車(chē)一組溜放的情況較單車(chē)溜放的情況更為普遍。

4.2 組數(shù)影響

成組沖擊基本與1對(duì)1沖擊相同，其中最大的3沖1工況比1對(duì)1約大15%。

4.3 軸重影響

隨著軸重的提高，車(chē)鉤沖擊力有所增大。見(jiàn)表7。

4.4 緩沖器型式影響

緩沖器型式對(duì)車(chē)鉤沖擊力的影響見(jiàn)表8。

表7 各種軸重、系列載重敞車(chē)沖擊試驗(yàn)車(chē)鉤力 kN

表8 30 t軸重C96型敞車(chē)配裝不同的緩沖器時(shí),車(chē)鉤沖擊力比較 kN

4.5 車(chē)鉤間隙影響

車(chē)鉤間隙越小，縱向沖擊力越小。

4.6 車(chē)型影響

4.6.1車(chē)型結(jié)構(gòu)

敞車(chē)是鐵路貨車(chē)的代表車(chē)型，其車(chē)鉤沖擊力比棚車(chē)、漏斗車(chē)車(chē)鉤稍大，而罐車(chē)和平車(chē)車(chē)鉤沖擊力較小。

4.6.2縱向剛度

縱向剛度越大，車(chē)鉤沖擊力越大。1978年 C62型敞車(chē)沖擊試驗(yàn)車(chē)鉤力為C60型敞車(chē)的171%，分析原因，C62車(chē)體縱向剛度為122 t/cm，而C60僅為70 t/cm。降低車(chē)體縱向剛度，可有效降低縱向力。

4.6.3重心高度

重心高度越大，附加彎距越大?；剞D(zhuǎn)加速度增加，縱向力有所增加。

5 結(jié)論和建議

通過(guò)對(duì)中國(guó)鐵路貨車(chē)沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，結(jié)論和建議如下：

(1)沖擊試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，在8 km/h 的調(diào)車(chē)沖擊速度下，25 t軸重敞車(chē)，車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)平均值為1 658 kN，可能最大值為2 092 kN；軸重27 t載重80 t敞車(chē)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)平均值為1 674 kN，可能最大值為2 212 kN；軸重30 t載重96 t敞車(chē)車(chē)鉤沖擊力統(tǒng)計(jì)平均值為1 903 kN，可能最大值為2 427 kN。通過(guò)軸重25 t、軸重27 t和軸重30 t貨車(chē)縱向載荷試驗(yàn)研究，可完善鐵路貨車(chē)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是重載貨車(chē)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。提高重載貨車(chē)的運(yùn)用安全。

(2)盡管編組場(chǎng)調(diào)車(chē)時(shí)互撞車(chē)組組合是多樣的，當(dāng)確定最高許可調(diào)車(chē)相掛速度后，車(chē)輛可能承受的最大車(chē)鉤力是一定值。現(xiàn)有1輛沖擊1輛的簡(jiǎn)化試驗(yàn)方法可以滿(mǎn)足運(yùn)用要求。

(3)通過(guò)調(diào)研分析，按照現(xiàn)有的車(chē)型和緩沖器配置，可以滿(mǎn)足調(diào)車(chē)速度8 km/h的實(shí)際運(yùn)用要求。建議廣泛調(diào)查各鐵路局的實(shí)際調(diào)車(chē)速度，研究提高調(diào)車(chē)速度，加快車(chē)輛周轉(zhuǎn)，提質(zhì)增效。進(jìn)行大量的沖擊試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)沖擊強(qiáng)度分析，研究其分布規(guī)律和分散度，為進(jìn)一步制訂調(diào)車(chē)技術(shù)條件作依據(jù)。為制訂好的條件，除加強(qiáng)試驗(yàn)外，還要加強(qiáng)理論分析，如用有限元法計(jì)算沖擊響應(yīng)，預(yù)示沖擊條件，研究傳遞函數(shù)，更有效的利用、分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。加強(qiáng)理論分析,有利于做好統(tǒng)計(jì)分析工作。

(4)貨車(chē)縱向載荷分析研究，可進(jìn)一步完善鐵路貨車(chē)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是重載貨車(chē)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，提高貨車(chē)的設(shè)計(jì)水平和運(yùn)用安全。合理的縱向載荷設(shè)計(jì)值和試驗(yàn)評(píng)定值，在保證安全的前提下，可有效地降低貨車(chē)自重，節(jié)約能源消耗，降低制造成本。

(5)鐵路貨車(chē)沖擊試驗(yàn)研究對(duì)鑒定貨車(chē)強(qiáng)度、改進(jìn)設(shè)計(jì)具有重要的普遍意義。就世界鐵路車(chē)輛范圍而言，世界各國(guó)在該領(lǐng)域研究的工程技術(shù)人員和專(zhuān)家一同探討研究，為設(shè)定合理的調(diào)車(chē)連掛速度和修訂縱向載荷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，可在保證可靠性的前提下，提高貨車(chē)運(yùn)輸效率。