出口澳大利亚400 m长钢轨车的研制

伊永峰，付 勇，杨 富，白 雪

(中车齐齐哈尔车辆有限公司 技术中心，黑龙江 齐齐哈尔 161002)

出口澳大利亚400 m长钢轨车是中车齐齐哈尔车辆有限公司根据澳大利亚力拓公司的技术要求研制的，该车于2020年2月完成试制与试验，2020年6月交付用户使用。

1 车辆用途

出口澳大利亚400 m长钢轨车由23辆车(共包括9种车型)及1台起吊车组成，起吊车为车上走行设备，其编组情况如图1所示。该车主要功能是运轨、卸轨和收轨，可同时运输40根400 m长、68 kg/m的钢轨[1]。

图1 出口澳大利亚400 m长钢轨车编组

2 主要特点及主要技术参数

(1) 采用起吊车与滑槽车联合作业的收卸钢轨方式，3人即可正常完成收卸钢轨工作，工作效率高。

(2) 起吊车是收卸钢轨的主要设备，可同时收卸2根钢轨，最大收卸轨速度为14 km/h。

(3) 滑槽车以太阳能供电系统为电源，以机车风源为源动力，以液压缸作为执行元件，通过风动液压系统完成收卸钢轨作业，与采用柴油发电机系统的既有长钢轨车相比，环保、节能、方便、高效。该车采用遥控器控制收卸轨导向臂动作。

(4) 23辆车的起吊车走行轨道通过相邻车辆之间的桥轨连在一起，起吊车可沿该轨道及桥轨在车组上往复运动。桥轨的两端通过滑槽和销轴连接到相邻两侧车辆上，可通过滑槽沿车辆纵向方向伸缩，也可通过销轴进行上下、左右旋转，因此，长钢轨车可适应车辆在拉伸、压缩及过曲线时两车之间纵向距离和钩高差的变化。

表1为出口澳大利亚400 m长钢轨车主要技术参数，表2为出口澳大利亚400 m长钢轨车各车型数量及其主要技术参数。

表1 出口澳大利亚400 m长钢轨车主要技术参数

3 各车型功能及主要车载设备

出口澳大利亚400 m长钢轨车各车型见图2。

表2 出口澳大利亚400 m长钢轨车各车型数量及其主要技术参数

图2 出口澳大利亚400 m长钢轨车各车型

(1) 端部缓冲车(一)。车上设有1个安全墙和1组滚轮门，安全墙用于防止钢轨在运输过程中纵向窜出车组端部，滚轮门用于承载钢轨。滚轮门由3层可旋转式滚道梁和1层固定式滚道梁组成，每层滚道梁上装有10个滚轮，滚轮采用双轮缘结构，其硬度大于钢轨硬度，滚轮内装有滚子轴承。可旋转式滚道梁通过轴承安装在枢轴柱上，可向一侧旋转 90°打开。

(2) 运轨车。每辆运轨车上设有2组滚轮门。

(3) 锁定车。每列400 m长钢轨车有4辆锁定车，分别为锁定车(一)、锁定车(二)、锁定车(三)和锁定车(四)。每辆锁定车上分别设有2组滚轮门和1组锁定梁，锁定梁防止钢轨在运输过程中纵向窜动。每辆锁定车的锁定梁高度不同，分别用于锁定第1～4层钢轨，锁定车(一)的锁定梁仅锁定第1层钢轨，锁定车(二)的锁定梁仅锁定第2层钢轨，锁定车(三)的锁定梁仅锁定第3层钢轨，锁定车(四)的锁定梁仅锁定第4层钢轨。同时，锁定梁可向一侧旋转 90°打开。

(4) 端部缓冲车(二)。车上设有1个安全门和1组滚轮门。在运输钢轨过程中安全门处于关闭状态，防止钢轨纵向串出车组端部；在收卸钢轨过程中安全门处于打开状态，钢轨可从安全门中穿过。

(5) 过渡车。车上设有固定调高装置及防翻装置，用于在收卸钢轨作业时支撑钢轨和防止钢轨侧翻。

(6) 滑槽车。用于配合起吊车收卸钢轨。车上设有固定调高装置和收卸轨导向臂，在收卸钢轨时，收卸轨导向臂可上下、左右摆动以调整钢轨横向和纵向的落地位置。

4 车辆结构组成

出口澳大利亚400 m长钢轨车中各车型的车载设备不同，但车辆的主要结构基本相似，均由底架、制动系统、车钩缓冲装置、转向架、轨道、护栏、渡板等组成。图3为出口澳大利亚400 m长钢轨车锁定车(四)结构。

图3 出口澳大利亚400 m长钢轨车锁定车(四)结构

4.1 底架

底架采用中梁、侧梁承载结构，中梁、侧梁之间设有端梁、枕梁。各车型根据需要分别设置锁定横梁、滚轮门立柱横梁、滚轮门斜撑横梁、卸轨横梁等各种横梁，其中滚轮门横梁等主要横梁均由上下盖板和双腹板构成，同时底架上铺设铁地板。

中梁为钢板组焊而成的变截面鱼腹箱形结构，采用一体式冲击座、组焊式心盘座、φ401 mm的上心盘，冲击座和上心盘均采用满足AAR M 201：2018《铸钢件》要求的C级钢，上心盘与中梁之间采用铆钉连接；滑槽车侧梁由箱形结构和工形结构2部分构成，箱形结构采用Q450NQR1高强度耐候钢，工形结构采用H200 mm×200 mm×8 mm×12 mm的Q420NRQ1热轧型钢，其余车型的侧梁均采用H200 mm×200 mm×8 mm×12 mm的Q420NRQ1热轧型钢。

4.2 制动系统

采用符合AAR标准要求的制动主管压力满足620 kPa的制动系统。选用了WABTEC公司的叠加式电空制动系统，该系统主要由ABDX型控制阀、组合式集尘器、双室风缸、大风缸、均衡风缸、空重比为60%的ELX-B型空重阀、制动软管、接线盒、电缆及连接器、自排风直通塞门等组成。制动管系采用焊接法兰连接；采用4493C-Ⅱ型可双侧操作的手制动机和直径为560 mm的ROSS非金属手轮；基础制动装置采用TMX单元制动装置；端部缓冲车(一)、端部缓冲车(二)和滑槽车增设了降压风缸。

4.3 车钩缓冲装置

各车型的车钩缓冲装置相同，主要由加强型F钩(铸造钩舌)、SL-76型缓冲器、QF-1型锻造钩尾框、E级钢Y46AE从板、P2型钩尾销组成。钩体、钩舌采用符合AAR M 201：2018要求的E级钢。

4.4 转向架

各车型均采用24.5 t轴重控制型铸钢三大件式转向架。转向架采用常摩擦减振装置，车轴材质达到符合AAR M-101：2020《经热处理后碳素钢车轴规范》规定的F级；采用φ970 mm整体辗钢车轮；采用符合AAR M-934：2007《货车车轴滚子轴承》要求的缩短型G型双列圆锥滚子轴承；摇枕弹簧采用60Si2CrVAT弹簧钢；斜楔采用贝氏体球墨铸铁；侧架采用符合AAR M 201：2018要求的 C级钢，其滑槽内安装高分子材料卡入式磨耗板；摇枕材质符合AAR M-201：2018要求的C级钢，心盘与摇枕铸成一体，采用内径为406 mm不锈钢磨耗环和高分子材料心盘磨耗垫；采用厚50 mm的RB202-184型高摩合成闸瓦、Stucki公司的ISB-10型弹性滚子旁承、Stucki公司的08129型液压减振器。

锁定车、运轨车、过渡车采用制动倍率为4.589、9.25 in制动缸和17 in手制动杠杆的TMX集成制动；端部缓冲车(一)、端部缓冲车(二)、滑槽车采用制动倍率为4.589、8 in制动缸和14 in手制动杠杆的TMX集成制动。

5 仿真与试验

5.1 动力学仿真

2019年10月，委托同济大学对出口澳大利亚400 m长钢轨车的各车型进行了动力学仿真计算。将整列车组与钢轨一起进行刚柔耦合建模，在满载工况下进行动力学仿真计算。计算结果表明：各车型车辆动力学性能指标符合AS 7509：2017《机车车辆 动态特性》要求，整列车组满载工况满足《力拓400 m长钢轨车技术规范》要求[2]。

5.2 车体静强度试验

车体静强度试验按AS 7520.2:2012《澳大利亚铁路机车车辆 车体结构要求 第2部分：货运机车车辆》和《力拓400 m长钢轨车技术规范》的规定进行，试验工况有纵向载荷、垂向载荷、锁定梁载荷、滚轮门载荷、起吊车载荷、四点抬车、车钩抬车及其组合工况。

选取锁定车(四)、端部缓冲车(二)和滑槽车3种代表车型进行了车体静强度试验。试验结果显示，3种车型车辆的底架最大合成应力发生在锁定车(四)后从板座后部附近的中梁腹板上，为-435.6 MPa，小于所用高强度耐候钢材料Q450NQR1的许用应力(440 MPa)；试验车车体结构对试验载荷的响应呈线性，各测试断面的应力值均不超过材料的许用应力，满足AS 7520.2:2012和《力拓400 m长钢轨车技术规范》的要求[3-8]。

6 结束语

出口澳大利亚400 m长钢轨车交付用户后，立即在澳大利亚皮尔巴拉地区力拓公司Koodaideri铁矿石开发项目中投入使用，经过2年的持续运用，情况良好，得到用户认可。