新型快装卸式快捷棚车结构研究

刘海涛，徐冬华

（中车长江车辆有限公司，湖北 武汉 430211）

1 主要用途

时速160km快速装卸棚车供在标准轨距铁路上使用，可装运各种免受日晒、雨雪侵蚀的货物，各类箱装货物、袋装货物或托盘货物，特别适用于在高速或准高速线路上运输附加值较高、时效性强的货物，还能适应叉车机械化作业。

2 主要技术参数及主要尺寸

2．1 主要技术参数

载重（t）：35

自重（t）：≤37

轴重（t）：18

容积（m3）：200

比容（m3/t）：5.7

换长：2.1

轨距（mm）：1435

通过最小曲线半径（m）：145

最高运营速度（km/h）：160

制动距离（重车紧急）（m）：≤1400

限界 符合GB146.1-1983《标准轨距铁路机车车辆限界》

2．2 主要尺寸

车辆长度（mm）：24120

车辆定距（mm）：17000

车辆最大宽度（mm）：3170

车辆最大高度 （空车）（mm）：4787

地板面距轨面高（空车）（mm）：1149

车钩中心线距轨面高（mm）：880

3 主要特点

（1）车辆运行速度快，商业运行速度160km/h，比PB等既有运行速度120km/h快运棚车提速33%。

（2）车辆容积大。最大利用断面面积，增加车辆容积，车辆装载货物容积达200m3，适装货物更广。

（3）采用滑动侧门结构，可实现机械化、不上车、无死角快速装卸货作业，有效提高既有棚车装卸货作业效率，提高车辆周转率。

（4）采用滑动侧门结构，侧门开度大，可实现托盘和集装笼快捷运输；采用活动隔墙结构，可适应客户个性化运输需求及一车多业主需要。

（5）采用中空铝型材侧门，有效降低侧门自重，有利于侧门开关及滑动；外表平整，有效降低快运车辆风向阻力；外表整洁美观。

（6）采用160km/h新型快运货车转向架，转向架为无摇动台结构，采用心盘与旁承共同承载，轴箱定位采用单转臂式无磨耗弹性轴箱定位。

（7）采用非金属磨耗件、可拆卸磨耗件，实现换件修、无焊修，提高了车辆使用性能。

4 车辆结构

车辆主要由车体、滑动侧门、风、手制动装置、车钩缓冲装置和转向架等组成，并设有车辆电气装置（图1）。

图1

4．1 车体

车体主要由底架、端墙、端墙内装、车顶、中间门柱、活动隔墙等组成。

底架主要由中梁、枕梁、大横梁、端梁、侧梁、小横梁、地板等组成。

端墙组成由端墙板、端柱、上横梁、内端柱组成，采用端柱外结合式结构。

车顶组成主要由车顶盖板、车顶支撑板、连接筋板、支撑工梁等组成。顶板采用2mm的09CuCrNi-A耐大气腐蚀钢。

中间门柱主要由支撑底板、支撑梁、连接梁、橡胶密封条等组成。

活动隔墙主要由隔墙、连接装置、操纵机构等组成。

4．2 滑动侧墙及开闭机构

车辆每侧各设有两扇可滑动侧门，滑动侧门主要由门体，锁闭机构，上、下滑动轨道，上下传动主轴，滑动侧门开闭机构等组成。滑动侧门采用中空铝型材搅拌摩擦焊纵向拼接结构。

4．3 制动装置

4．3．1 空气制动装置

采用制动主管压力能满足500kPa和600kPa的单元式空气制动装置，主要由KZ-1或KZ-2型控制阀、副风缸、工作风缸、自动随重调整装置，JF-1型机械式防调节滑器、FH-1型防滑阀，HZQ-C型缓解指示器等组成，采用不锈钢制动管系和接头。

4．3．2 手制动装置

手制动装置主要由NSW型手制动机、滑轮、链条、换向滑轮、杠杆及拉杆等组成。手制动机与安装座、链条与端梁间采用专用拉铆钉连接。

4．4 车钩缓冲装置

采用E级钢18型车钩及配套锻造钩尾框、合金钢钩尾销。采用YQ30型液气缓冲器或J N30型胶泥缓冲器。

4．5 转向架

采用160km/h新型快运货车转向架，转向架为无摇动台结构，采用心盘与旁承共同承载，轴箱定位采用单转臂式无磨耗弹性轴箱定位；

5 滑动侧门开闭机构及其原理介绍

滑动侧门底部、顶部各安装2个固定滑动滚轮，底部转轴上安装2个旋转及支撑滚轮，顶部转轴上设置旋转支撑轨道。车辆顶部、底部分别安装固定轨道，在轨道上设置缺口。

侧门打开时，底部旋转支撑滚轮及顶部旋转支撑轨道将带动侧门转动，将固定在侧门上滑轮旋转到固定轨道缺口位置。侧门滑动后，底部旋转轮及顶部旋转轨道脱离侧门，侧门由滑动轮支撑及滑动。上下旋转主轴旋转角度均为50°。侧门打开时，侧门重心与主轴偏心，防自动回位。

侧门关闭后，滑动轮脱离固定轨道，底部旋转支撑滚轮及顶部旋转支撑轨道支撑侧门。

6 仿真分析

6．1 车体静强度计算

利用ANSYS 11.0计算分析软件，按照TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求进行了强度计算，结果如下：

（1）各工况下车体结构的Von Mises应力均小于相应材料的许用应力，因此，车体结构静强度满足规定的要求。

（2）在垂向静载荷作用下，中梁的垂向挠度最大值为18.52mm，小于18.88mm，因此，车体的刚度满足《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》规定的要求。

（3）车体自由模态分析提取前5阶振型，频率达到8.064Hz，出现在车体整车垂向弯曲振动；转向架的空车浮沉、点头振动最大频率分别为4.277Hz、6.118Hz，整个运用速度范围内，转向架与车体不会发生共振现象。

6．2 车体疲劳计算

参照AAR机务标准M-1001-97“货车设计制造规范”和BS7608:1993“钢结构设计规范”的载荷条件和评价方法，采用ANSYS11.0有限元分析软件对该车进行应力计算，结果表明，该车车体各部位的疲劳寿命在AAR载荷谱校核下的疲劳寿命均大于500万公里设计寿命要求。

主要疲劳薄弱部位为牵引梁腹板与下翼边连接处，T形接头的疲劳寿命最短，其计算寿命约为902万公里，是相对的疲劳薄弱部位，其余部位疲劳寿命都足够长。

7 试验

按TB/T 1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》对快捷棚车车体进行了车体静强度试验，试验结果满足标准要求。

8 结语

（1）快速装卸式快捷棚车符合铁路快捷运输发展趋势，主要技术参数选取合理。

（2）计算结果表明，车体静强度、疲劳强度、制动距离及车辆动力学性能满足考核标准要求。

（3）样车符合技术条件及相关标准的要求。综合经济效益显著。