（车辆工程专业论文）120kmh快运集装箱专用平车研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 l 随着我国市场经济的建立、科技的进步，公路运输、航空运输得到了突 飞猛进的发展，整个运输业已基本形成多元竞争的格局，铁路运输遇到了前 所未有的挑战。如何适应市场的变化，提高市场占有率和经济效益是铁路求 生存和发展所必须解决的问题。因此正确分析运输市场的变化，合理评估现 有铁路运营机制，及时发展能满足新形势要求的铁路技术装备已显得越来越 重要。1 2 0 k m h 快运集装箱专用平车的科技研究正是在此形势下提出来的o - ) 本研究项目研究了1 2 0 k m h 快运集装箱的技术经济性、结构组成、理论 基础、关键技术。其所研究的问题在铁路货车设计方面均处于领先地位。快 运货车的转向架结构形式，车辆的动力学性能、列车牵引、制动技术以及轴 承温升的研究都具有一定的实际意义。( 为今后的铁路货车大范围提速提供了 一定的理论和试验基础。所研制的x 1 k 型快运集装箱专用平车通过了铁道部 组织的技术审查。该项目填补了一项国内空白，并已批量投产和运用，效果 明显，取得了巨大的经济效益和社会效益卉 本文主要说明了研制1 2 0 k m h 快运集装箱专用货车的历史背景，分析了 国内集装箱运输市场的发展，对此专用车的技术经济性进行了综合论述，介 绍了专用车的结构特点。( 对主要性能参数进行了理论分析对比。阐述了 1 2 0 k m h 快运集装箱专用货车所研究的关键技术。本文可对铁路货车提速提 供了一定的参考。) 关键词：快速 运输集装箱货车。研究 a b s t r a c t w i t ht h ee s t a b l i s h m e n to fo u rn a t i o n a lm a r k e te c o n o m ya n dp r o g r e s s o f s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，r o a da n da i rt r a n s p o r th a v ed e v e l o p e dr a p i d l y t h ew h o l e t r a n s p o r ti n d u s t r y h a sa l r e a d yf o r m e dp o l y c o m p e t i t i o np a t t e r n r a i l w a y t r a n s p o r t f a c et h e u n p r e c e d e n t e dc h a l l e n g e f o rs e e k i n g e x i s t e n c ea n d d e v e l o p m e n t ，r a i l w a ym u s ts o l v et h ef o l l o w i n gp r o b l e m s ：h o w t om e e tt h em a r k e t c h a n g ea n dr a i s et h ep o s s e s s e dr a t eo fm a r k e ta n de c o n o m i cb e n e f i t t h e r e f o r e ，i t i sm o r ea n d m o r ei m p o r t a n tt oc o r r e c t l ya n a l y z et h ec h a n g eo ft r a n s p o r tm a r k e t ， r a t i o n a l l y e v a l u a t ee x i s t i n gr a i l w a yr u n n i n gs y s t e m a n dd e v e l o p r a i l w a y t e c h n o l o g ye q u i p m e n tw h i c hm e e tn e ws i t u a t i o nr e q u i r e m e n ti nt i m e u n d e rt h i s s i t u a t i o n ，s c i e n t i f i cr e s e a r c ho ft y p e12 0 k m he x p r e s sc o n t a i n e rf i a tw a g o n i sp u t f o r w a r d t h i sr e s e a r c hi t e mr e s e a r c h e se c o n o m i c a lt e c h n o l o g y , s t r u c t u r e ，t h e o r e t i c a l b a s i sa n dk e yt e c h n o l o g yo ft y p e12 0 k m he x p r e s sc o n t a i n e rf l a tw a g o n t h e r e s e a r c h e dp r o b l e mi si nal e a d i n gp o s i t i o ni nt h ea s p e c to fr a i l w a yf r e i g h tw a g o n d e s i g n t r u c ks t r u c t u r eo fe x p r e s sf r e i g h tw a g o n ，r e s e a r c ho fd y n a m i c sp r o p e r t y o ft r a i n ，t r a i nh a u l i n g ，b r a k et e c h n o l o g ya n dr a i s i n gt e m p e r a t u r eo fb e a r i n ga l l h a v ec e r t a i nr e a ls i g n i f i c a n c e i ts u p p l i e st h er a i l w a yf r e i g h tw a g o nw h i c hr a i s e s s p e e dw i t h i nl a r g es c o p ew i t hs o m et h e o r e t i c a la n dt e s tb a s i s t h ep r o d u c e dt y p e x i ke x p r e s sc o n t a i n e rf l a tw a g o np a s s e st h et e c h n i c a le x a m i n a t i o no r g a n i z e db y m i n i s t r yo fr a i l w a y s t h i si t e mf i l l si nad o m e s t i cg a pa n dh a sp u ti n t ob a t c h o p e r a t i o na n da p p l i e d i ta c h i e v e sn o to n l yo b v i o u sr e s u l t s ，b u ta l s ot r e m e n d o u s e c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t t h i sp a p e rm a i n l ye x p l a i n s t h eh i s t o r yb a c k g r o u n do fr e s e a r c h i n ga n d p r o d u c i n gt y p e 12 0 k m he x p r e s sc o n t a i n e rf i a tw a g o n ，a n da n a l y s e s t h e d e v e l o d m e n to fd o m e s t i c c o n t a i n e r t r a n s p o r t m a r k e t i tc o m p r e h e n s i v e l y d i s c u s s e se c o n o m i c a lt e c h n o l o g yo ft h i sw a g o n ，a n di n t r o d u c e s t h es t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c so ft h i sw a g o n i tm a k e st h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dc o m p a r eo fm a i n p r o p e r t yp a r a m e t e r t h i sa r t i c l ee x p o u n d st h ek e yt e c h n o l o g yo ft y p e12 0 k m h e x p r e s sc o n t a i n e rf l a tw a g o n ，a n dm a ys u p p l yc e r t a i nr e f e r e n c ef o rr a i s i n gs p e e d o fr a i l w a yf r e i g h tw a g o n k e yw o r d s ：e x p r e s s t r a n s p o r t c o n t a i n e r f r e i g h tw a g o n r e s e a r c h 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 问题的提出 随着我国铁路运营机制的不断改革，新的营销战略的实施，快速货物 运输已经成为铁路适应市场经济发展、增强自身竞争能力、提高经济效益的 重要战略性措施之一。市场经济杠杆作用已使运输市场由卖方市场转向买方 市场。由于其它运输业和运输方式的迅速发展，使整个运输行业已基本形成 了多元化竞争格局，这给铁路运输带来了巨大的冲击和压力，铁路遇到了前 所未有的困难。铁路客货运量大幅度下降，连年亏损。“铁老大”时代已一 去不复返。那么是否铁路已经走入了人们称之为“夕阳工业”时代? 客观地 讲，随着国民经济的总体发展，铁路运输面临的机遇和挑战是共存的。适应 市场经济的发展需求、提高运输服务质量、降低运输成本是铁路生存发展的 必由之路。铁道部几年来进行了大量的改革和实践，从技术装备、货运组织、 价格体系等诸多方面进行了有益的尝试，取得了显著的成绩。客运量逐年增 加，货车车皮开始吃紧。铁道部提前一年扭亏。充分说明铁路只有进行大刀 阔斧的改革、探索新的运营机制，才能使这一古老的运输业焕发青春和活力。 铁路快速货物运输就是挽回其市场占有份额的重要举措之一。 目前，我国正在研究规划在客货运量已是高度饱和的繁忙线路一京沪 线修建高速客运专线，实行客货分流。这是项投资大、周期长的大型工程。 由于我国国民经济发展水平和铁路实际情况等因素限制，在今后一段相当长 的时间内，绝大部分铁路客货共线运输状况不会发生根本性改变。我国几大 主要铁路干线，即在国民经济中起着举足轻重作用的铁路线，在过去的几年 时间里客车运行速度已相继三次大规模提高，先后开行了1 4 0 k m h 1 6 0 k m h 的快速客车。但由于铁路货车结构组成及技术性能的限制，货物列车运行速 度仅为6 0 7 0 k m h ，与客车相比，运行速度相差悬殊。货车的运行速度偏 低问题已成为进一步提高铁路综合运输效益和能力的瓶颈。虽然运输组织 方式、机车车辆技术性能、价格方针、服务质量等均对铁路快速运输起着重 要的影响和约束，但铁路货车的结构组成及技术性能则是诸多因素中最基本 ( 基础) 的。没有适合快速运输的铁路机车车辆，发展高效铁路快速运输则 成为“无基之谈”。因此开发新型快速运输铁路货车，即运行速度为1 2 0 k m h 货车受到铁道部的高度重视，部科教司于1 9 9 6 年开始论证，1 9 9 7 年开始立 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 页 _ _ 一 项研究12 0 k m h 快运集装箱专用平车和行包棚车。由北京二七车辆厂、株洲 车辆厂共同承担1 2 0 k m h 快运集装箱专用平车的研制工作。该车采用了整体 焊结构构架式转向架。由齐齐哈尔车辆厂承担行包棚车的研制。该车采用了 具有交叉杆铸钢三大件式转向架。国内首次攻关研制的快运货车转向架采用 两种不同结构形式，其目的是在不同方向研究转向架的形式，从而提出适合 我国国情的主型快速转向架，为今后铁路货车大范围提速奠定一定的技术基 础。 1 2 发展铁路快速运输的必要性和紧迫性 随着我国市场经济体制的建立、发展和完善，产业结构的调整，产品 结构的变化，人民生活水平的提高，对运输业提出了更高的要求。第二产业 中一些具有高附加值的产品数量和种类不断增加，一些农副产品、鲜活货物 以及家用电器、精密仪器、医疗卫生用品、服装、高档消费品、季节性物资 已形成了快速货运的潜在市场。据统计，我国快速货物运输需求的增长速度 已高于一般货物运输需求的增长速度，这表明我国已出现货物运输向轻型化 快速化的发展趋势。 1 9 9 0 1 9 9 5 年快速货物运输量占全社会货运量比例统计表表卜1 全社会快速货物运输量占 年份全社会总货运量万t全社会快速货物运输量万t 总运量比例( ) 1 9 9 09 7 0 6 0 21 5 4 2 2 9 1 5 8 9 1 9 9 l9 8 5 7 9 31 7 4 1 9 0 l7 6 7 1 9 9 21 0 4 5 8 9 91 9 0 1 4 4 1 8 1 8 1 9 9 31 1 1 5 7 7 11 9 6 9 3 4 1 7 6 5 1 9 9 41 1 8 0 2 7 22 1 3 0 3 91 8 0 5 1 9 9 51 2 3 4 8 1 02 2 2 4 8 31 8 0 5 平均增长率( ) 4 9 37 6 4 由表l 一1 可见，全社会快速货物运量占总量的比例由1 9 9 0 年的1 5 8 9 上升到1 9 9 5 年的1 8 0 5 。尽管全社会快速货物运输总量在不断提高，铁路 快速货物运输的发展现状却不适应社会的发展需求。铁路在快速货物运输市 场的占有率不仅偏低，而且呈下降趋势。从最适合运送轻质、高附加值货物 的集装箱运输的增长情况来看，外贸集装箱港口吞吐量的8 0 左右由公路承 担其内陆集疏任务，铁路所承担的集疏量则很小，这与铁路在国民经济中的 地位和作用是很不相称的。表卜2 、表卜3 为1 9 9 0 1 9 9 5 年快速货物运输 市场铁路公路的运输量对比情况。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 9 9 0 1 9 9 5 年快速货运市场铁路运输情况表卜2 铁路总货铁路快速货铁路快速货物运量占铁 铁路快速货物运量占总 年份 运量万t物运量万t路总运量比例( )快速货物运量比例( ) 1 9 9 01 5 0 6 8 11 9 8 9 21 3 2 01 2 8 9 1 9 9 11 5 2 8 9 32 3 4 9 11 5 3 61 3 4 8 1 9 9 2 1 5 7 6 2 72 4 7 1 l 1 5 6 7 1 2 9 9 1 9 9 31 6 2 6 6 3 2 2 6 7 5 1 3 9 31 1 5 l 1 9 9 41 6 3 0 9 32 3 0 9 01 4 1 5l o 8 3 1 9 9 51 6 5 8 5 5 2 0 4 3 4 】2 3 2 9 1 6 平均增长( ) 1 9 4o 5 4 1 9 9 0 1 9 9 5 年快速货运市场公路运输情况表l 一3 公路总货运公路快速货物公路快速货物运量占公公路快速货物运量占总快 年份 量万t运量万t路总运量比例( )速货物运量比例( ) 1 9 9 07 2 4 0 4 0 1 2 3 6 3 11 7 0 78 0 1 6 1 9 9 17 3 3 9 0 7 1 3 8 8 9 9 1 8 9 2 7 9 7 3 1 9 9 27 8 0 9 4 l1 5 2 2 7 81 9 4 9 8 0 0 8 1 9 9 38 4 0 2 5 6 1 5 9 9 5 41 9 0 38 1 2 2 1 9 9 48 9 4 9 1 5 1 7 2 6 7 41 9 2 98 1 0 5 1 9 9 59 4 0 3 8 71 8 2 3 0 71 9 3 8 8 1 7 9 平均增长率( )5 3 78 0 8 表l 一2 1 - 3 中显示出铁路快速运输发展低于全社会的发展水平，公路 快速运输的发展速度更是大大高于铁路的发展速度。从上面的对比情况可以 看出，铁路挖掘运快货物运输市场是大有可为的。因此铁路如何根据市场需 求，提供多样化服务，提高运输质量和效益，是铁路求生存求发展所要认真 对待和研究的大问题。 目前国内铁路已建立起定的技术装备设计制造基础，已具备了发展 快速货运的基本条件。通过调整运输产品结构，采用先进的运输组织方式， 加强企业管理，合理制定营销策略和价格方针，提高运输技术含量和服务水 平，生产技术性能优良的快运货车，铁路运输争取到与其地位相适应的运输 份额是完全有可能的。 1 3 国外铁路货物快运的发展及特点 国外铁路在努力提高旅客列车速度的同时，为提高货物列车速度也进 行了不断地探索，并取得了突出成绩。目前在工业发达国家开行的快速货物 列车主要有：快速普通货物列车，快速鲜活货物列车、快速集装箱列车以及 西南交通大学硕士研究生学位论文 第4 页 高速邮政列车“。 国外铁路快速货物列车主要有两种类型。一种是以美国铁路为代表的 长大重型，具有代表性的是集装箱直达列车，其最高运行速度可达1 1 0 k m h ， 列车牵引吨位近万吨，采用多机牵引。另一种是以欧洲为代表的短轻型，其 最高运行速度达1 6 0 k m h ，列车牵引重量一般为4 0 0 1 1 0 0 t 。 法国最早于1 9 8 4 年采用运行速度为2 0 0 2 7 0 k m h 的t g v 装载小型集 装箱运送邮政信件和包裹件等货物，列车有效载重很小。法国国营铁路运送 公路拖挂车和集装箱的快速货物列车最高运行速度为1 2 0 k m h ，鲜活快速列 车最高运行速度为1 4 0 k m h 。1 9 8 7 年采用改造后的g 1 6 6 型棚车和s 6 1 6 型平车丌通了1 6 0 k m h 快速货物列车，列车编组为2 0 2 2 辆，列车总牵引 吨位为1 l o o t 。1 9 9 7 年采用改造后的g 1 3 型普通货车试验成功了被命名为 s e r n a m 的包裹快件列车，试验速度达到2 8 1 k m h ，但运行速度被限制在 1 6 0 k m h ，预计要达到2 0 0 k m h 。 德国铁路普通货物列车最高速度一般在1 2 0 k m h ，快速货物列车最高 速度为1 6 0 k m h ，在主要的大城市间开展了城际快速货物运输。 从国外快速货物运输的发展来看，主要有以下几个特点。将货物列车 提速分为两个阶段，即改造现有货车，最高运行速度达1 4 0 1 6 0 k m h ，远 期发展2 0 0 2 5 0 k m h 高速货物列车。快速列车一般属短轻型，不宜采用长 大编组，通常为2 0 辆左右，平均列车牵引吨位4 0 0 6 0 0 t ，最高为1 1 0 0 t ， 运行距离为5 0 0 1 5 0 0 k m 。 1 4 本文研究的主要内容和方法 本文主要分析了我国铁路集装箱快速运输的发展趋势，对快运集装箱 专用平车的主要技术经济指标进行了研究，对其涉及的车辆动力学性能、列 车牵引重量、列车制动距离、轮轨粘着、空重车自动调整装置的性能和装车 方案、轴承温升、集装箱的安全稳定性等问题作了全面分析和论述，介绍了 1 2 0 k m h 快运集装箱转专用车的整体结构。 本研究项目采用了方案论证、理论计算、关键零部件设计、试验台试 验以及整车的试运行、线路动力学性能试验、环行道列车制动距离试验和温 承温升试验。其中车辆动力学性能理论分析采用了n u c a r s 动力学分析软件， 对转向架参数进行了优化和对整车进行了动力学性能分析对比。对制动距 离、列车牵引等方面的计算分析则严格按照t b t 1 4 0 7 1 9 9 8 列车牵引计算 规程规定，编制设计了m a t l a b 专用程序进行理论分析比较b 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第5 页 第2 章技术经济分析 2 1 快运集装箱专用平车主要目标参数的确定 1 2 0 k m h 快运集装箱专用平车设计目标参数的合理选定应综合铁道部的 主要技术政策、车辆运用的综合技术经济指标、车辆强度刚度、动力学性能、 制动距离、机车牵引重量等诸多因素，它不仅仅涉及的是车辆本身的技术问 题，而是一个较为复杂的系统工程。为此铁道部科教司组织部内有关业务部 门、有关院校、研究单位的专家及项目承揽单位的设计人员对1 2 0 k m h 快 运集装箱专用平车分别进行了开题论证、设计任务书及设计方案审查、样车 的技术审查。经多次论证，设计目标定为：1 2 0 k m h 运行速度时须满足铁道 部有关技术政策、技术标准和有关规范规定；该车可装运铁路1 0 吨通用集 装箱( 以下简称铁标1 0 t 箱) 、国际标准的额定总重分别为2 4 吨和3 0 4 8 吨 的2 0 英尺集装箱、额定总重3 0 4 8 吨的4 0 英尺国际标准和4 5 英尺非标准 集装箱；在6 0 k g m 轨道结构的一级线路条件下，平稳性指标小于3 5 ，脱 轨系数小于等于1 0 ，轮重减载率小于等于0 6 ，即新车动力学性能应达到 优级水平；在1 2 0 k m h 制动初速度条件下制动时，其紧急制动停车距离应 小于等于1 1 0 0 m ，以后铁道部电报通知改为1 4 0 0 m ；采用整体焊结构构架式 转向架。 本项目的总体设计承揽单位北京二七车辆厂提出了l8 吨轴重和2 1 吨 轴重两种方案供铁道部和专家评审。 1 8 吨轴重方案可装运5 个铁标1 0 吨箱、或额定总重2 4 吨的国际标准 2 0 英尺箱2 个、或额定总重3 0 4 8 吨的国际标准2 0 英尺箱1 个、或额定总 重3 0 4 8 吨的国际标准4 0 英尺或非标准4 5 英尺箱1 个。车辆主要技术参数 为： 轴重18 t 载重 5 0 t 车辆长度 1 4 7 3 8 m m 底架长度 13 8 0 0 m m 车辆定距 9 7 0 0 m m 通过最小曲线半径 1 4 5 m 构造速度1 2 0 k m h 2 1 吨轴重方案可装运6 个铁标1 0 吨箱，或额定总重3 0 4 8 吨的国际标 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 准2 0 英尺集装箱2 个，或额定总重3 0 4 8 吨的国际标准4 0 英尺或非标准4 5 英尺箱1 个。车辆主要技术参数如下： 轴重 2 1 t 载重 6 1 t 车辆长度 1 6 3 3 8 m m 底架长度 15 4 0 0 m m 车辆定距 1 0 9 2 0 r a m 通过最小曲线半径 1 4 5 m 构造速度 1 2 0 k m h 注：2 1 l 轴重时1 2 0 k m h 制动初速度条件下紧急停车距离不满足1 4 0 0 m 要求。 经1 9 9 8 年4 月7 日铁道部科教司组织的对设计方案及设计任务书的审 查，确认1 8 吨轴重的集装箱专用平车能满足各类集装箱的装运，主要技术 经济指标较2 1 吨轴重方案为优，可充分发挥其经济效益，能与1 6 0 k m h 客 运列车共线运输相匹配。可减轻对线路的动力作用，提高运输安全性。18 吨轴重方案实际的可行性在技术上比2 1 吨轴重方案具有更多的基础，经过 计算分析，以及以后的各项实验证明，方案审查会确定的1 8 吨轴重方案适 合于1 2 0 k m h 快运集装箱专用平车的总体要求。 2 2 快运集装箱专用平车的技术经济分析 2 2 119 9 6 19 9 9 年铁路运输集装箱情况分析 分析铁路集装箱专用平车的技术经济性，首先要根据全国不同规格集装 箱的总装运数量，选出其运输的主要箱型，兼顾其它箱型，才能最大程度地 发挥其效益。据统计，现国内铁标1 0 吨箱的保有量为1 1 万箱左右，2 0 英 尺国际箱的保有量为7 万箱左右。1 9 9 6 年全路共发送铁标1 0 吨箱1 7 5 万多 箱，2 0 英尺国际箱1 4 万多箱，4 0 英尺国际箱2 万多箱，国际箱折合成铁标 1 0 吨箱为3 6 万个c t u ( 2 个铁标1 0 吨箱即2 个c t u 折合1 个2 0 英尺箱 即1 个t e u ) ：1 9 9 9 年全路共发送铁标1 0 吨箱1 17 万多箱，2 0 英尺国际箱 1 0 0 万多箱，4 0 英尺箱近4 6 万箱。国际箱折算成铁标1 0 吨箱为2 18 力个 c t u 。从绝对数量上看，国际箱的运量已大大超出铁标箱的运量，从集装箱 的装车数上看( 以x 6 b 集装箱专用平车的装箱数计算) ，1 9 9 6 年铁标箱装 车2 9 万辆，国际箱装车9 万辆，1 9 9 9 年铁标箱为1 9 5 万辆，国际箱装车 近1 0 9 万辆。从运输量增长速度来看，铁标箱的运量基本持平，而国际箱运 西南交通大学硕士研究生学位论文 第7 页 量增长很快，从1 9 9 6 年的l8 万t e u 增长到1 9 9 9 年的1 0 9 万t e u ，增长6 倍多。随着我国对外开放的不断深入和铁路与港口合作的加强，国际箱的运 输量会越来越大，根据经济的发展及铁道部的有关政策，今后国际集装箱将 成为我国铁路集装箱运输的主要箱型。 2 2 2 快运列车的牵引重量计算 为便于分析快运集装箱专用平车的技术经济性，现将列车牵引重量计算 结果作一简要介绍。根据t b t 1 4 0 7 1 9 9 8 列车牵引计算规程计算，满 足1 2 0 k m h 快运集装箱专用平车速度要求的国产主型机车主要有d f 4 c ( 客) 和d f 4 d 两种内燃机车。在1 2 0 k m h 运行速度时机车最大牵引重量d f 4 c ( 客) 牵引吨位1 3 9 0 吨，2 1 吨轴重车辆编组为1 6 辆，1 8 吨轴重车辆编组 2 0 辆；d f 4 d 牵引吨位1 6 5 0 吨，2 1 吨轴重车辆编组1 9 辆，1 8 吨轴重车辆 编组2 3 辆。 2 2 3 技术经济分析 18 t 轴重和2 1 t 轴重技术经济指标对比表2 1 1 s t 轴重方案2 1 t 轴重方案两者比较 车长m m 1 4 7 3 81 6 3 3 81 6 0 0 车辆自重t 1 9 5 2 22 5 牵引重量 d f 4 c ( 客) 型机车 1 3 9 01 3 9 0o t d f 4 d 型机车 1 6 5 0 1 6 5 00 编组辆 d f 4 c ( 客) 型机车 2 01 64 数辆d f 4 d 型机车 2 3 1 94 装 装载箱数个辆 561 载 载重t 5 0 6 01 0 铁 每延米载重t l m 4 7 25 0 2o 3 标 自重系数 o 3 9o 3 70 0 4 1 0 轴重利用率 9 6 59 7 6 o2 吨 每列车 d f 4 c ( 客) 型机车 1 0 09 65 箱 装箱数id f 4 d 型机车 1 1 5 1 1 4l 装装载箱数个辆 2 20 载载重t 4 8 4 80 国 每延米载重t m 4 5 84 2 80 3 际 自重系数 0 4 l 0 4 6一o 0 5 2 0 轴重利用率 9 3 8 8 3 3l o 5 f t 每列车 d f 4 c ( 客) 型机车 4 03 2 8 箱 装箱数jd f 4 d 型机车 4 63 8 8 注：表中2 0 f t 集装箱额定总量按2 4 吨比较 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 由于2 1 吨轴重和18 吨轴重两种方案的车辆长度和自重有所不同，因此 在装载铁标1 0 吨箱和国际箱时存在着技术性能和经济效益上的差异。其主 要的技术经济指标如表2 1 所示。 从表2 1 可以看出，在装载铁标1 0 吨箱时，2 1 吨轴重装箱方案与1 8 吨轴重装箱方案全列车装箱数大致相同，2 1 吨轴重方案的几个主要技术经 济指标虽比18 吨轴重方案要好。但在装载2 0 英尺箱时，1 8 吨轴重方案比2 1 吨轴重装箱方案有更多的优势，每延米载重提高了3 0 ，轴重利用率提高 了1 0 5 ，全列车可多装8 个2 0 英尺箱。因此1 2 0 k m h 快运集装箱装箱方 案无论是以装运2 0 英尺箱为主还是以装运铁标1 0 吨箱为主，18 吨轴重方 案比2 1 吨轴重方案技术经济指标更为合理。 带望 载重 1 8 t 5 0 t 自重 1 9 6 t 一 西南交通大学硕士研究生学位论文 第9 页 第3 章主要结构 3 1 用途及主要特点 为适应国民经济发展的新形势，提高铁路运输的竞争力，根据一九九七 年铁路科技研究开发计划( 铁计 1 9 9 7 l 号) 安排，北京二七车辆厂研制了 构造速度为1 2 0 k m h 集装箱专用平车( 车型为x 1 k ) 。 该集装箱专用平车主要用于集装箱的铁路快速运输，可供装运符合 i s 0 6 6 8 ：1 9 9 5 规定的l a a a 、1 a a 、1 a 、l a x 、1 c c 、1 c 、1 c x 系列国际标准集 装箱、t b 2 1 1 4 9 0 规定的铁路l o t 通用集装箱及国际4 5 f t 集装箱。 1 2 0 k m h 快运集装箱专用平车为在1 4 3 5 m m 标准轨距上运行、最高运行 速度为1 2 0 k m h 、载重5 0 t 的集装箱专用四轴新型平车。主要由底架、集装 箱锁闭装置、制动系统、转向架和车钩缓冲装置等部分组成，如图3 1 所 示。其特点如下： 底架为全钢焊接结构，主要板材件为耐大气候腐蚀钢，具有较高的强度、 刚度和耐腐蚀性； 本车采用的装载方式可满足铁路1 0 t 通用集装箱、国际标准4 0 f t 、国 际4 5 f t 集装箱的装载，还可满足额定总重2 4 t 和3 0 4 8 t 的2 0 f t 国际标准 集装箱的装载，是装箱规格品种最多的铁路集装箱专用平车； 集装箱箱锁头部采用了u i c 标准形状，可以抑制车辆通过曲线时集装箱 向上脱离锁头的趋势，提高了集装箱的安全稳定性； 装用构架式转向架，明显提高了车辆的运行品质，使列车的最高运行速 度达到1 2 0 k m h ： 风制动装置装采用k z w - 6 型( 或k z w - 4 g 型) 无级空重车自动调整装置， 高摩闸瓦，提高了车辆的制动性能。 3 2 主要性能参数及基本尺寸 3 2 1 车辆 轨距 1 4 3 5 m m 轴重 1 8 t 载重5 0 t 自重1 9 6 t 西南交通大学硕士研究生学位论文 第l o 页 隰鹫 芎ll_1彗ji-r鲁 岢中圭巾姆_|；斌驯髻王。刚一一囵 闻蚝岢蛹墨卅一联坦窖，t，妇蝌嚣器n嘣摧霉一|隧曼筝嘏球账刈 账一 耍k 卜 j 国卜。 l 刮司p 舷和酞j 一 裂 l 艇i8 测， 二 l 然拈jj 丽| |j 帷 雕 凹睚 西品 、翎f n 御 烈 0 睁邕 乳、厦 、一 箩、巴 、习 剽 1 j 卜一 。商1 删l矿 。一崾u 一r 【币 j 蚓il酬坩 、 ： 登 r l i 矾1 1 - 。0 i0冽。 习b 崦二j|烨往 1 建卿州p 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 1 页 自重系数 每延米载重 装载方式 o 3 9 4 7 t m 序号装载箱型 数量 摆放方式总载重 1 1 0 t 箱 5 个 横放 5 l o t 2 】a a a 或1 a a 或】a 或l a x 箱 】个 顺放 1 3 0 4 8 t 31 c c 或l c 或1 c x 箱2 个 顺放2 2 4 t 41 c c 或1 c 或1 c x 箱 1 个中央顺放 1 3 0 4 8 t 5 4 5 f t 箱1 个顺放1 3 0 4 8 t 最高运行速度 1 2 0 k m h 1 2 0 k m h 制动初速，紧急制动停车距离14 0 0 m 9 0 k m h 制动初速，紧急制动停车距离8 0 0 m 通过最小曲线半径14 5 m 制动率 重车2 2 2 4 空车3 0 5 4 制动倍率1 0 6 3 限界： 符合g b l 4 6 卜8 3 标准轨距铁路机车车辆限界 车辆长度 1 4 7 3 8 m m 车辆最大宽度：3 l7 0 m m 底架长度1 3 8 0 0 m m 底架宽度 3 0 7 0 m m 车辆定距9 7 0 0 m m 装载面距轨面高度( 空车) 约l16 0 m m 车钩中心线距轨面高度( 空车) 8 8 0 m m 车钩型式 1 3 号下作用式 缓冲器型式m t 一3 号 3 2 2 转向架 轨距 轴重 自重 心盘载荷 1 4 3 5 m m 1 8 2 1 t 4 2 t 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 2 页 _ _ _ _ - - _ - _ _ _ _ _ h 一 轴重1 8 t 3 1 1 6 k n 轴重2 l t 3 1 1 6 k n 最高运行速度 1 2 0 k m h 通过最小曲线半径loom 限界：符合g b l 4 6 1 - 8 3 标准轨距铁路机车车辆限界车限2 的要求 弹簧静挠度空车( 轴重4 8 8 t ) 1 9 r a m 重车( 轴重18 t ) 3 9 6 m m ( 当量静挠度) ( 轴重2 1 t ) 4 6 7 m m ( 当量静挠度) 轮型及轮径hds型、巾840mm 轴型r d 2 型 轴承满足1 2 0 k m h 运行速度、相对温升小于5 5 c 、绝对温度不超过8 0 的双列圆锥滚子轴承 基础制动杠杆倾角 4 0 ” 基础制动装置制动倍率 6 4 8 固定轴距 1 8 0 0 m m 轴颈中心距 i 9 5 6 m m 旁承中心距 l5 2 0 m m 心盘半径 s r l 9 0 m m 下心盘底面至轨面自由高 6 5 8 m m 下心盘底面至下旁承顶面距离 13 1 m m 侧梁上平面至轨面自由高823mm 轴箱下平面至轨面距离 1 6 0 m m 3 。3 结构 3 3 1 底架 底架为全钢焊接骨架式结构” 。中梁为1 5 6 b 工钢制成鱼腹形并组焊成 箱形结构，牵引梁高度为3 6 0 m m 。侧梁为1 3 6 b 工钢。底架设有二根槽形结 构端梁，二根箱形结构枕梁和三根大横梁。中央横梁为箱形，一、三位大横 梁为工字形。各横向梁均为钢板组焊结构。采用减薄型冲击座，以满足m t 一 3 型缓冲器的行程要求。上心盘为s r l 9 0 球形心盘。上旁承为7 0 m m 高铸钢 标准上旁承加焊8 m m 厚材质为q 2 3 5 一a 的磨耗板。底架中、侧梁材质为 q 2 3 5 一a ，主要板材件材质为耐候钢。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 3 页 _ - _ _ _ h - _ _ _ _ _ - - _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ 一一 底架上设有手动翻转式国际标准集装箱箱锁和固定式铁标集装箱箱锁， 箱锁头部形状参照采用了u i c 标准的带有止跳台的外形。 手动翻转式国际标准集装箱箱锁底板与底架间设有挂钩，可防止翻转锁 的非正常翻转。 底架上还设有防止集装箱箱门非正常打开的活动门挡及固定门挡。 锁及门挡的布局如图3 2 所示。 3 3 2 制动系统 3 3 2 1 空气制动装置组成 制动装置采用1 2 0 型货车空气控制阀并加装防盗装置、k z w 一6 型空重车 自动调整装置或k z w - 4 g 型空重车自动调整装置、2 5 4 x 2 5 4m m 整体旋压密封 式制动缸、球芯折角塞门、高摩合成闸瓦、制动编织软管组成、组合式集尘 器。安装s t 2 - 2 5 0 型闸瓦间隙自动调整器【5 。 如图3 3 所示，x 1 k 型集装箱专用平车的空气制动装置，由以下主要零 部件组成。 图3 3 空气制动装置组成 1 波纹软管连接器组成： 2 d n 3 2 球芯折角塞门： 3 组合式集尘器： 4 1 2 0 型货车空气控制阀( 以下简称1 2 0 阀) 5 制动主、支管等连接管路； 6 4 0 升副风缸： j 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 4 页 口 圃隧 蛊 蹭f j：口 固 圃 圃 回 国 回 殴， 匠 j 羽 固殴 由 由 日 国 阊 目 囱 回 二 f p 、增三 弘， ， ：1 。j 暑 ：，： x ：o f i - f 一t 7 前1 ， i ； _ ：_ ，、 ； ， ? 。 ， ， ? ”： i ! ； r 】 譬 一， ， k ：、 一 ：p 前。 谢堪 。矽除 器 酽 日 画回 b 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 7 1 l 升加速缓解风缸； 8 空重车自动调整装置； 9 2 5 4 x 2 5 4 旋压密封式制动缸。 3 ，3 2 2 弹簧挠度传递装置 j 、 j 、， ； 蛩 翟 毒 。 硅 尊 、 j， 赫 嗨 专 ： 4 蛊 1 空重车自动调整装置的传感阀3 安装在支架托板1 上( 图3 4 ) ，此 时调整抑制盘2 下部的调整螺母4 ，使其与安装在转向架上的弹簧挠度传递 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 6 页 装置上导套5 上平面的间隙：k z w 6 为5 1 m m ， k z w 一4 g 为7 l m m 。安装在 转向架上的弹簧挠度传递装置( 图3 4 ) 由上导套( 1 ) 5 、上导套( 2 ) 6 、上 导杆7 、导向管组成8 、钢球9 、下导套1 0 、下导杆1 1 、调整螺栓1 2 、调整 座1 3 、丌槽螺母1 4 和开口销15 等组成。组装时要求上导套5 上平面与焊 固在构架横梁上的安装座上平面距离为2 4 5 m m 。此尺寸靠增减导向管内的钢 球数量和旋转调整螺栓l l 来保证，调整后要求在上导套5 的上平面施加3 次以上大于1 5 0 n 的垂直压力消除钢球闻的间隙。高度调整合适后，将调整 螺栓1 2 、调整座1 3 和开槽螺母1 4 用开口销1 5 锁定。传递装置的零件相对 运动的部分应涂装闸调器用2 号低温润滑脂。导向管内有约1 6 4 粒中1 3 4 9 4 m m 的钢球。 3 3 2 3 手制动装置 手制动装置为旋转链式手制动机( 如图3 5 ) ，它由旋转轴组成、手制 动轴链、手制动滑轮、手制动拉杆、销链组成及手制动拉杆导架等组成。旋 转链式手制动机具有防止手闸杆向外倾倒功能，避免超限。 1 旋转轴组成： 2 销链组成；3 手制动轴链； 4 手制动滑轮：5 手制动拉； 6 手制动拉杆导架 图3 - 5 手制动装置 3 3 3 转向架 转向件为焊接结构整体构架式转向架( 如图3 - 6 所示) ，该转向架由整体 焊接构架、轴箱弹簧悬挂装置、轮对、弹性常接触式旁承、球面心盘及基础 制动装置组成。 堕塑壅望奎兰堡主堑窒竺兰焦垒壅 笺! ! 垩 _ 一 一 戆 图3 - 6 整体构架式转向架 3 3 3 1 构架 整体构架由两根工形断面的侧梁、一根箱形断面的横梁、导框座、斜楔 座等组焊而成。侧梁由1 4 m m 厚上盖板，1 6 m m 厚下盖板及1 4 m m 厚单腹板等 组焊而成。横梁由1 2 r a m 厚上盖板，1 4 m m 厚下盖板及i o m m 厚双腹板等组成。 其横梁、侧梁的板材材质为1 6 m n q 高强度低合金钢，导框座、斜楔座等铸件 的材质为b 级钢。 i中l喇掣 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 8 页 3 3 3 2 轴箱弹簧悬挂装置 轴箱弹簧悬挂装置( 如图3 - - 7 所示) 由轴箱、轴箱外、中、内圆柱弹簧、 斜楔体心、纵向定位橡胶块、主摩擦块、副磨耗板及吊杆等组成。 1 轴箱；2 外圆弹簧；3 球块；4 中圆弹簧；5 副磨耗板： 6 斜楔：7 主摩擦块：8 橡胶块：9 内圆弹簧 图3 7 轴箱弹簧悬挂装置 轴箱弹簧悬挂装置为满足货车在空车、半重车及重车多种工况下都具有 良好的动力学性能要求，采用三级刚度弹簧，外圆弹簧比中圆弹簧高，中圆 弹簧比内圆弹簧高，规格尺寸具体为：外圆弹簧杆径巾3 2 m m ，中径巾1 7 5 m m ， 自由高2 7 4 m m ；中圆弹簧杆径中2 2 m m 中径巾1 0 7 m m ，自由高2 4 1 m m ；内圆弹 簧杆径中1 6 m m ，中径巾6 2 m m ，自由高2 1 6 m m 。弹簧材质为6 0 s i 2 c r v a 。采用 轴箱单侧斜楔式的变摩擦