铁路平车采用钢木混合地板的探讨

2012-05-04关雪梅于世明戴安国

铁道货运 2012年6期

关雪梅，于世明，戴安国

（南车二七车辆有限公司产品开发部，北京 100072）

我国铁路平车多采用木质地板，一般为红松、黄花松等厚度 70 mm 的大径材硬木。平车木地板结构较为简单，主要由木地板、压铁、压条、垫木、埋木卡铁及螺栓组成。压铁和压条置于木地板上，通过螺栓将木地板固定在平车底架上。由于底架上各横、纵梁不在同一平面，垫木可保证木地板处于同一平面，而埋木卡铁则起到为垫木定位的作用。平车采用木质地板能够较方便地钉入扒锔钉，以便将挡木等加固器材固定，同时木材与装载货物之间具有较高的摩擦系数，便于对所装载货物进行加固。我国铁路平车经过几十年的发展，许多性能都得到了提升，但平车木地板结构在运用中尚存在一些问题。

1 木地板平车存在的主要问题

（1）木地板易破损。平车木地板普遍存在易破损问题，一般段修时需要对破损的地板进行补修，而厂修时木地板损坏严重，基本上要对全部地板进行更新。由于木地板易损坏，无法保证较长的使用寿命，因此平车的检修周期较一般通用车短，段修期1年(一般通用车2年)，厂修期5年 (一般通用车8年)。从入厂厂修的平车状态来看，除木地板外，平车主要钢结构如中梁、侧梁、枕梁、横梁、端梁等技术状态较好，其他制动装置、车钩缓冲装置和转向架等部件均与通用车型寿命相同，如果延长地板寿命则可以适当延长平车厂修周期。

（2）竹木复合层积材地板运用可靠性较差。平车地板还曾采用竹木复合层积材地板。根据对 2005—2007 年生产的 500 余辆竹木混合地板平车的调研发现，在经过一段时间的运用后，其外观状态优于普通木地板，但芯材腐烂严重。因此，竹木复合层积材地板在厂修时需要全部更换成木质地板。

（3）压铁等配件损坏、丢失。平车木地板还存在地板压铁和压条损坏、变形、丢失，地板紧固螺栓和螺母松动、丢失等现象。在车辆运用中，由于螺栓与螺母间未采取可靠的防松措施，在地板压铁和压条受到货物碾压时，其端部易发生翘起、损坏，甚至出现配件严重变形及丢失等情况。受木地板结构的影响，在站段现场如果更换个别破损的地板，需要拆下两侧长度约 3 m 的压铁及紧固螺栓，工作量大，而且操作困难。

2 改进平车地板的设想

平车地板在使用中因破损、折断、腐烂等原因，修换率较大，这也是平车检修周期短的主要原因。同时地板损坏后拆解和修复工作量较大。因此，平车地板的改进应重点考虑如何保护木地板，同时便于维修。国外平车地板除有钢地板、木地板外还有钢木混合地板，如图 1、图2所示。

分析国外平车钢木混合地板，主要具有以下3个优点。

（1）每个木地板单元周围均有钢制结构保护，即使履带反复碾压，由于有钢质地板的支撑和保护，可以减少木制地板的损坏，从而延长木地板使用期限，使平车的检修周期适当延长。

（2）木地板被划分成较小的单元，易于检修和更换，方便作业。

（3）节约木材，特别是对地板材料的直径没有特殊的要求。

3 平车采用钢木混合地板的试验

借鉴国外平车采用钢木混合地板的经验，其主要是在底架上方沿着车体纵向分别交替铺设木地板和钢地板。为了验证钢木混合地板的使用性能，主要进行了以下相关试验。

3.1 钢木混合地板装载履带式装备适应性试验

在运输履带式装备时，车轮前后一般都会设有挡木，但也有部分履带式装备不另设加固装置，运输中完全依靠摩擦力克服惯性力。因此，钢木混合地板是否具有良好的防滑性能、满足履带式装备的运输要求成为试验的关键。

为此，在钢木混合地板和木制地板装载坦克的对比冲击试验中，试验以 NX17K型共用平车为对比车，试验样车地板按钢、木地板宽度比例不同设计了多种方案，分别装载1辆 59 式坦克，装载后坦克处于制动位，不采取其他捆绑加固措施；冲击速度范围为 4～7 km/h，在每个速度级下冲击3次，冲击车总重为 100 t。对比测试坦克滑移量，以验证钢木混合地板装载履带式装备的适应性，同时确定钢地板和木地板的合理宽度比例，试验结果如表1所示。

表1 不同木地板形式装运 59 式坦克冲击试验结果

（1）钢地板宽 100 mm、木地板宽 300 mm 的钢木混合地板装载坦克后承受冲击时，坦克滑移距离在 4～7 km/h 的冲击速度下均小于 NX17K装载坦克的滑移距离，因此可认为钢地板宽 100 mm、木地板宽 300 mm 的钢木混合地板对装载坦克具有较好的适应性。

（2）钢地板宽 100 mm、木地板宽 100 mm 的钢木混合地板装载坦克后承受冲击时，在 4～5 km/h的冲击速度段内，坦克滑移距离与 NX17K装载坦克的滑移距离相近，但 6～7 km/h 的冲击速度下坦克滑移距离明显超过NX17K装载坦克的滑移距离。因此可认为钢地板宽 100 mm、木地板宽 100 mm 的钢木混合地板对装载坦克的防滑能力低于 NX17K型平车，不适应坦克的装载。

（3）钢木混合地板平车装载坦克等履带式车辆时，改变了以往完全靠木地板提供的摩擦力克服惯性力的方式，当平车受到冲击时，坦克除受到地板的摩擦力外，钢地板还对履带形成刚性阻挡，即通过钢地板的边缘卡住坦克履带的凸缘，从而有效地阻止坦克的滑移，如图3所示。

图3 钢地板边缘防止坦克履带滑移示意图

3.2 钢木混合地板装载典型货物对比冲击试验

根据《铁路货物装卸加固规则》(以下简称《加规》)的规定，货物在装载时，应使用必要的装载加固材料和装置。平车的装载加固方案都是基于木质地板而制订的，为验证这些装载加固方案是否适用于钢木混合地板平车，从《加规》规定的 558 种采用平车及共用平车装载的定型方案中，选择了钢卷和箱式货物2种典型货物，分别在钢木混合地板和木地板上进行冲击对比试验。

为使除地板结构以外的其他冲击条件基本相同，被试车辆选择了同一辆 NX70型共用车。首先，将钢木混合地板固定在 NX70型共用车上 (钢地板宽100 mm，木地板宽 300 mm) 进行试验。其次，再按同样方式在木地板上进行试验。被试车辆分别装载钢卷和箱式货物，并严格按照《加规》的规定装载和加固，其中箱式货物分为直接置于地板上 (模拟装载机械设备) 和垫有横垫木2种方式。冲击对比试验共计 6个工况，各工况下紧固货物的钢丝绳预紧力均设为10 kN，冲击车总重 100 t，冲击速度均为 5 km/h，每个工况冲击5次。对比测试货物在地板上的滑移距离和钢丝绳上的拉力增加值，试验结果如表2所示。

从表2可以看出，在 5 km/h 冲击速度下，各工况下货物在2种地板上的位移量基本没有差异。而当货物装在钢木混合地板上时其加固绳索上的最大拉伸力略大于在木地板上的拉力，但拉伸力增加值均在10% 以内。装钢卷、直接装箱式货物和垫有横垫木的箱式货物 3 种装载工况下其加固绳索的拉力分别增加了 7.57%、9.64% 和 3.80%，表明在货物与地板间增加垫木等隔层可降低2种地板对加固绳索拉力产生的差异。