基于EN12663标准的关节式平车静强度试验方法研究

宋晓磊

摘要：依据标准EN12663-2-2012《铁路应用—轨道车辆车体结构要求—第二部分：货车》对Sggmrss90’型关节式集装箱平车车体静强度试验的工况、方法及结果评定进行了分析研究，为铁路货车，尤其是关节式货车车组依据EN12663标准进行车体静强度试验提供了一定参考。

关键词：关节式;平车;静强度;试验

0  引言

近几年，随着一带一路计划的推进，我国铁路货车装备出口形式得到了很大改善，一些产品更是进入到欧洲等发达国家市场。出口型铁路货车的试验考核标准通常是根据客户要求进行选定的，其中，欧洲铁路货车车体静强度试验主要采用标准EN12663-2-2012《铁路应用—轨道车辆车体结构要求—第二部分：货车》（以下简称EN12663-2）进行，在此背景下，不管是设计人员还是试验人员都需加强对标准EN12663-2的认识和理解，以便产品各方面性能满足标准要求。Sggmrss90’型关节式集装箱平车是中车山东机车车辆有限公司出口瑞士的车型，依据标准EN12663-2进行车体静强度试验。该车为关节式车，两车一组，国内对这种关节式车组的静强度试验很少，更没有按照标准EN12663-2进行此类车型车体静强度试验的先例，同时该车按客户要求的车体静强度试验基本涵盖了标准EN12663-2中规定的所有工况，因此其具有一定的代表性和参考性。

1  车辆简介

Sggmrss90’型关节式集装箱平车车体底架分为A和B两个底架，这两个底架通过中间的关节连接器组成一个车辆单元，装有3个Y25Ls（s）1-K型转向架。关于该车车体静强度试验方面的要求，技术条件中规定空车时车辆强度、刚度应符合EN 12663-2中F-I类货车要求，重车时车辆强度、刚度符合EN 12663-2 F-Ⅱ类货车要求。

2  试验工况

按照技术条件的要求，依据标准EN12663-2对Sggmrss90’型关节式集装箱平车进行车体静强度试验，试验内容包括车体静强度和垂向弯曲刚度，其中车体静强度包括纵向载荷工况、垂向载荷工况、抬车工况及复轨工况等，垂向弯曲刚度试验是在垂向载荷工况下同时进行的。

3  试验方法

标准EN12663-2中对车体静强度的试验内容进行了具体规定，但对于具体的试验方法没有详尽的说明，这里对标准中各试验工况的试验方法进行了较为详细的介绍。

3.1 垂向载荷试验  垂向载荷试验通常采用施加重物（砝码、沙袋等）的方法来模拟车体受垂向载荷的影响，加至规定垂向载荷后测试各应力测点的应力及各位移测点的位移。标准EN12663-2中规定纵向载荷工况均应与车体自重载荷m1g（m1为车体质量）进行组合考虑，部分纵向载荷工况应与垂向载荷（m1+m3）g（m3为车辆标记载重）进行组合考虑;标准规定在车辆载重载荷m3g作用下测试车体最大挠跨比，进行垂向弯曲刚度考核;垂向载荷考核按超常负载1.3（m1+m3）g进行考核。所以Sggmrss90’型关节式集装箱平车垂向载荷试验分四步进行测试，测试各应力测点的应力及各位移测点的位移，如表1所示。

3.2 纵向载荷试验  Sggmrss90’型关节式集装箱平车车端设有侧缓冲器，所以按照标准EN12663-2规定在车钩及侧缓处施加纵向载荷，完成纵向载荷试验，测试各纵向载荷试验工况下的应力值，具体试验方法如下。①侧缓冲器区域2000kN压缩载荷与垂向载荷m1g组合试验，垂向载荷m1g作用下在侧缓冲器中心线位置施加纵向压缩载荷，如图1所示。②侧缓冲器区域1200kN压缩载荷与垂向载荷（m1+m3）g组合试验，垂向载荷（m1+m3）g作用下在侧缓冲器中心线位置施加纵向压缩载荷。③侧缓冲器中心线下方50mm1500kN压缩载荷与垂向载荷m1g组合试验，垂向载荷m1g作用下在侧缓冲器中心线下方50mm位置施加纵向压缩载荷。④侧缓冲器中心线下方50mm900kN压缩载荷与垂向载荷（m1+m3）g组合试验，垂向载荷（m1+m3）g作用下在侧缓冲器中心线下方50mm位置施加纵向压缩载荷。⑤侧缓冲器对角400kN压缩载荷与垂向载荷m1g组合试验，垂向载荷m1g作用下在斜对称侧缓冲器中心线位置施加纵向压缩载荷。⑥车钩区域1500kN拉伸载荷与垂向载荷m1g组合试验，垂向载荷m1g作用下施加纵向拉伸载荷。⑦车钩区域1500kN拉伸载荷与垂向载荷（m1+m3）g组合试验，垂向载荷（m1+m3）g作用下施加纵向拉伸载荷。

3.3 抬车与复轨载荷试验  标准EN12663-2规定，抬车载荷试验包括单端抬车、整车抬车及支承点移位抬车，由于该车一二位端结构不同，所以需对一二位端分别进行单端抬车，具体试验方法见表2。复轨载荷试验包括一位端复轨、二位端复轨及中间端复轨，具体试验方法见表3。由于Sggmrss90’型关节式集装箱平车车组中间端4个抬车位和4个复轨位为同一位置，且试验方法相同，所以试验中只进行了中间端复轨工况，省去了中间端抬车工况。（图2、图3）

3.4 垂向弯曲刚度试验  垂向弯曲刚度试验可以在垂向载荷试验时同时进行，即在施加垂向载重载荷m3g时，测试各位移测点位移值。由于该车车体横向结构非对称，载重载荷分布也是非对称的，且无中梁，所以为了测取车体底架最大挠度值，试验前根据该车车体静强度有限元计算结果，找到在载重载荷作用下侧梁最大挠度位置，进而确定试验中位移测点的位置，以侧梁最大挠度作为车体底架最大挠度。

4  试验结果评定

标准EN12663-2中规定各试验工况下各应力测点应力值不得超过材料的许用应力，除了垂向超常载荷1.3（m1+m3）g试验工况外，其余试验工况各测点应力值均为组合工况的合成应力值，纵向载荷工况与垂向载荷m1g或垂向载荷（m1+m3）g的组合，抬车及复轨工况与垂向载荷（m1+m3）g的组合。对于车体垂向弯曲刚度试验结果的评定，标准EN12663-2规定在垂向载重载荷m3g作用下，车体底架最大挠度与车体预上挠度的差值应不超过车辆定距的3‰。

5  结论与建议

通过对Sggmrss90’型关节式集装箱平车车体静强度试验内容、试验方法及试验结果评定的介绍，加深了对EN12663-2标准的认识和理解，其中Sggmrss90’型關节式集装箱平车两车一组进行试验与单车进行试验存在一定的差别，比如抬车、复轨工况中中间端抬车和复轨的处理方法等，对铁路货车车组静强度试验有一定的借鉴意义。

欧洲铁路货运发达，尤其公铁联运、快捷运输方面，而与之匹配的标准体系也很完善，建议结合诸如Sggmrss90’型关节式集装箱平车之类的出口车试验项目，对比分析国内标准与欧洲标准之间的差异，为我国公铁联运、快捷运输车辆的静强度考核提供一定的参考。

参考文献：

[1]EN12663-2-2012，铁路应用—轨道车辆车体结构要求—第二部分：货车[S].

[2]EN12663-1：2010+A1：2014，铁路应用——轨道车辆车体结构要求—第一部分：机车和客车[S].

[3]AAR M 1001-2015，Design， fabrication and construction of freight wagons[S].