两万吨列车受力冲动浅谈

    摘 要：两万吨列车运行安全是铁路运输的核心，确保两万吨列车运行安全是机务工作的重中之重，列车运行中发生冲动大、车体错位问题给铁路运输行车安全带来很大压力，本文就冲动大、车体错位问题对两万吨列车受力和冲动进行分析，总结出解决办法和措施。

    关键词：两万吨；重载列车受力；冲动分析

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.035

    0 引言

    朔黄铁路开行后，列车冲动大停车、重联渡板变形等情况时有发生。如果不加以重视容易引发列车断钩分离等事故。所以需要对重载列车运行中的受力进行分析，并研究操纵对重载列车平稳运行的影响，从而提出解决措施和方法。

    1 起车受力

    当列车起动时，在主从机车牵引力的作用下，前半列大约2/3车辆与后半列车辆的车钩处于拉伸状态，前半列剩余1/3车辆在中部机车的牵引力作用下呈压缩状态。此时坡道、牵引力越大，其中部机车向前压钩力就越大，因此起动时，牵引力不易过大，牵引力过大只会增大车钩的纵向力。同时重载列车在起动前也不宜压缩车钩，车钩压缩后也会增加列车的受力。

    2 长大下坡受力

    在朔黄线长大下坡道主要集中在神池南至原平南，南湾至西柏坡区段，其坡道主要为10‰-12‰的坡道，在此坡道缓解后列车受力情况复杂，主要是拉钩力与压钩力，一般循环制动区是先有缓解瞬间产生的拉钩力，再有后部缓解后产生的压钩力，当列车在缓解30秒时，由于主从车同时给前半列及中部机车以后车辆充风，整列2/3的车辆在30秒的时候缓解完毕，在重力加速度的作用下，向前产生一种拉钩力，此时后半列车的1/3的车辆只能依靠缓解波速依次传递实现缓解，前2/3车辆缓解的同时后1/3车辆还保持制动，此时进一步加剧拉钩力；当列车的后1/3车辆缓解完毕后，在重力加速度的作用下向前产生压钩力，其缓解过程拉钩力越大，车钩间隙越大，纵向加速度造成的压钩力也越大。如果最大车钩力是由冲击力产生，则最大车钩力发生在列车尾部，反之最大车钩力是挤压力时，最大车钩力发生在列车中部从控机车附近。近期连续冲动大停车，分析其原因为制动力强，闸瓦摩擦系数大对挤压力影响较大，对冲击力影响较小；摩擦系数越大，挤压力越大，发生车位越向前移，因此遇制动力强的车体运行中不宜采取退再生的方法操纵列车至缓解地点低速缓解，极易造成渡板变形及钩缓失效。

    3 上大上坡受力

    前半列2/3车辆与后半列车辆车钩处于拉伸状态，前半列剩余1/3车辆在中部机车的牵引力作用下呈压缩状态。受坡道、牵引力影响，坡道、牵引力越大，中部机车向前压钩力越大。因此，长大上坡道车站，通过分相后虽然速度损失厉害，但是切记不可大牵引力野蛮操纵，大牵引力只会增加主车与后半列车辆、后半列车辆与中部机车的拉钩力，严重时极易可能脱轨。

    4 起伏坡道受力

    车钩间隙对列车受力有影响，特别是对纵向冲击力和压钩力影响更为明显，车钩间隙对冲击力的影响比对压钩力影响更大，由于后部车辆受力会逐步叠加，所以对后部车辆的影响更显著；其他条件相同时，车钩间隙越大，最大车钩力越大.

    （1）鱼背形坡道再生受力。当主从控机车再生力与整列车辆的下滑力相同时，机车会产生一种顿挫感，此时整列车辆车钩处于一种游离状态；当主从控机车再生力大于整列车辆的下滑力时，前半列2/3车辆与后半列车辆的车钩处于压缩状态，前半列1/3车辆的车钩处于拉伸或者游离状态；当主从控机车再生力小于整列车辆的下滑力时，此时前半列2/3车辆的车钩处于压缩状态，前半列剩余1/3车辆处于压缩状态，后半列2/3车辆车钩处于压缩状态，后半列剩余1/3车辆车钩处于拉伸或者游离状态。

    （2）鱼背形坡道制动后缓解受力。在鱼背形坡道缓解列车时，尤其作为两万吨重载列车，其长度、重量均加剧了列车缓解后的纵向冲动。缓解后，由于整列车缓解的不一致性，造成列车后1/3车辆缓解时间滞后于列车前2/3的车辆大约20秒，前2/3的车辆在两个机车同时充风缓解的作用下，且前半列处于下坡，此时重力加速度直接增加了中部机车与后半列车辆的拉钩力；此时后半列处于上坡道，再一次加剧了其拉钩力，其拉钩力显而易见，因此应避免在鱼背形坡道制动调速，如果特殊情况制动后必须采取停车缓风措施。

    5 弯道受力

    （1）弯道受力分析。转弯需要向心力，向心力由铁轨提供一部分，（另一部分由重力提供，这一部分不会随速度改变，所以不考虑），而铁轨在列车下方，所以这个力的力矩会导致列车向外侧翻。因此，外轨在列车有外翻倾向的时候受压而产生了额外的压力，而内轨减少了压力，这种一增一减都是有利于反向力矩来抵抗前者，它们之和的垂直分量必须和重力相等。如果速度大，那么需要的向心力大。因为列车在垂直地面方向上没有速度，所以就没有加速度，所以这个方向上力平衡，那么重力必须与铁轨的支持力分量平衡，列车的轮子是内沿半径大，嵌在铁轨内侧。 所以转弯时，外侧的铁轨对外侧的车轮的内沿产生压力，提供向心力。内侧的铁轨与轮子的内沿延伸部分接触，这种接触显然只能提供压力不能提供拉力，如果提供压力，力则指向转弯的外侧，与向心力相反了，逻辑上不对。而实际情况是列车转弯会向外侧偏移，向外挤压外侧铁轨，所以由外侧铁轨提供。 以上没有考虑轮子与铁轨在横向的摩擦力。

    （2）弯道受力与速度的关系。当火车按照规定的速率轉弯时，内、外轨只受到弹力（这时对火车而言，支持力和重力的合力提供水平方向的向心力）；当火车的速率大于规定速率时，火车有向外侧的运动趋势，这时外轨将受到车轮的向外的侧向压力；当火车的速率小于规定速率时，火车有向内侧的运动趋势，这时内轨将受到车轮的向内的侧向压力。

    6 结束语

    本文通过对朔黄铁路两万吨重载列车受力进行分析，提出相应的措施办法，可以防止两万吨列车操纵过程中人为原因造成冲动大或者重联渡板变形，保证了两万吨列车安全，提高列车运行的品质。

    参考文献：

    [1]姚小沛.朔黄铁路1+1编组牵引216辆C80货车两万吨列车试验报告[R].北京，2015.

    [2]中华人民共和国铁道部.机车操作规程[M].中国铁道出版社，北京，2001.

    作者简介：张永（1981-），男，陕西泾阳人，大专，班组长，研究方向：交通运输。