试论提速客车纵向冲动和车钩磨耗加快的原因及

论文关键词：客车纵向冲动车钩磨耗提速
　　论文摘要:结合国内外及作者的研究成果，重分析了我国提速客车纵向冲动及车钩磨耗加剧的原因，并根据工作脸和理论计葬结果提出了解决问题的建议。
　　随着旅客列车速度的不断提高，提速客车逐渐暴露出纵向冲动加剧、舒适度下降、车钩磨耗加快等间题。由于提速客车批量较少，车辆配件的检修规程还没有形成，只是按有关厂段修规程进行列检，发现超限者则予以更换。但随着提速客车的迅速增加，提速客车的维修量、维修费用亦迅速增加，客车生产厂、车辆运用维修部门对此反映强烈。因此，如何解决提速客车纵向冲动加剧、车钩磨耗加快等间题已成为当务之急。
笔者通过对上述问题的研究和改进实践，结合国外研究的成功经验提出了以下分析、建议。供有关部门参考。
　　1列车纵向冲动的影响因素
根据国内外列车纵向动力学分析的结论.影响旅客列车纵向冲动的原因可以归纳为以下几个方面:fl!列车牵引定数或编组辆数(以下简称为编组辆数)。列车编组辆数的多少不仅影响列车的稳态力，结合车辆特性、线路条件还会影响列车的动态力。一般来说，编组辆数愈多，列车的纵向冲动愈大。
(2)客车制动系统的性能。旅客列车调速、停车均需要有制动系统来完成，由于制动系统的不同制动工况的制动波速不同，基础制动装置动作的不一致性，闸瓦牵擦因数的不稳定性会造成列车中车辆产生相对的速度，在列车运行过程中产生纵向冲动。
（3）缓冲器的特性。对于提速客车，在编组14辆--}2。辆的条件下。缓冲器的特性对缓解列车纵向冲动的作用也是非常重要的。缓冲器性能设计适当，可以大幅度地降低列车的纵向冲动水平。
　　（4）飞车钩连挂系统的纵向间隙的大小。车钩连挂系统的纵向间隙的大小是造成列车纵向冲动的条件因素，车钩纵向间隙的存在为车辆间产生纵向冲动提供了环境条件，车钩间隙越大，纵向冲动越大。
(5)线路的特性，线路的水平曲线是影响列车调速的主要原因之一，在竖曲线上列车在过变坡时同样会造成列车中车辆的相对速差，引起纵向冲动。
(6)列车的操作。司机操作不当也会造成列车的纵向冲动。
在影响列车纵向冲动的六大因素中，两项是无法更改的。列车的编组数量是增加列车载客量的需要.为减少纵向冲动而减少载客量是非常不经济的.为部分提速客车对线路进行大面积的改造同样是不经济的。而第(sa项列车操作水平的提高受到司机的经验、身体健康情况及情绪的影响，是难以稳定的因素。
剩余的个因素中，以第项客车制动系统性能的改善最为困难，技术、经济难度最大，就我国制动系统而言，在采用了电空制动后，技术上已很难再取得更大的突破。个因素的改善在我国相对于其他几个因素而言，从技术储备、实践经验、经济效益上来讲是最为可行的。实践证明，4x2个因素的改善可以大幅度地降低提速客车的纵向冲动.使我国的提速客车的纵向冲动水平不大于提速前的水平。
　　2国外在减少列车纵向冲动方面的经验介绍
　　2.1确定列车合理的编组数
列车的编组数量需要与采用的客车设备的水平相匹配，在保证列车运行速度、安全、舒适性的条件下，尽可能地扩大列车编组数量。牺牲舒适性扩大编组数量只能作为扩能的临时措施。
　　2.2采用性能.为先进的制动机系统
客车技术较为发达的国家在客车上均装备较为先进的电空制动机系统、在高速列车上又发展了计算机控制的电空制动机系统。美国在运输小汽车的双层平车专列上同祥装用了电空制动机系统。
　　2.3采用性能先进的级冲器
铁路运输较为发达的国家均很重视客货车缓冲器的开发和运用。货运方面，以美国、前苏联为代表，分别研制了不同形式、容量从35kj-12okj的多个ap种、型号的缓冲器，用于不同形式的货运列车上。从20年代初，他们又研制成功并迅速投入运用了具有容量大、质量轻、检修周期长的弹性胶泥缓冲器，为世界缓冲器技术的再发展奠定了技术基础，客车方面，以美国、日本及欧洲国家为代表。他们对缓冲器的研究投入了很大的人力、物力，取得了国际上领先的位置，他们除对传统的环簧、橡胶、液压、液压空气缓冲器进行持久的性能改进外，还对缓冲器的结构形式、初压力、阻抗力、行程、容量几个主要参数之间及缓冲器与列车之间的参数匹配关系进行了调整，以达到列车的最佳纵向舒适度。为进一步提高列车的缓冲器性能。保证列车的连挂速度等技术要求，so年代初，以波兰、法国为代表，又成功开发了具有大容量、低阻抗、质量轻、检修周期长的弹性胶泥缓冲器，这种缓冲器由于具有其他传统缓冲器不可比拟的高技术性能，迅速得到了推广，在世界上十几个国家得到应用，现在仍保持着强劲的发展势头，uic标准已做出规定，参加国际联运的欧洲国家的客车需要装用弹性胶泥缓冲器。法国tgv高速列车为将机车与拖车的连挂速度由2.6km/h提高到已将传统的缓冲器更换为弹性胶泥缓冲器。
　　2.4编小车钧连挂系统的纵向间隙
车钩连挂系统的纵向间隙对列车的冲动起着相当大的作用。美国的有关技术资料称其为间隙作用cslackaction)。美国的研究结果为:采用无间隙的连挂装置与采用普通车钩的万吨列车相比，在相同条件下，因间隙作用造成的纵向冲击力可减少8衅(4:1)，加速度可减少9500(19，1)。前苏联对重载列车的研究结果为:在车钩连挂装置纵向间隙为40mm-8drnm时，列车车辆间全部纵向自由间隙为最大时的制动纵向冲击力是全部自由间隙为零时制动纵向冲击力的2倍~3倍。综合以上2个国家的研究成果，我们可以得出结论:缩小车钩连挂系统的纵向间隙是降低列车纵向冲动的最为有效的措施之一。
为提高客车的纵向舒适度，美国于1947年将h型密接式车钩确定为客车的标准车钩。欧洲尤其在德国于19世纪初即采用了密接式车钩。欧洲国家采用的链子钩加两侧缓冲饼的办法也成功地解决了列车的间隙作用。法国的tgv高速列车采用密接式车钩系统，其结构模式是无列车间隙作用的成功范例。
　　2,5提高列车的操纵控制设备水平
为减少列车的纵向冲动，发达国家采用了计算机控制的列车操作系统。他们的具体做法是:首先对线路进行分析，找出列车需进行调速和冲动较为严重的地点，然后输入列车控制计算机程序或司机操作规程。研究出最大限度地降低列车冲动的措施，结合列车控制系统使列车在整个运行区段纵向冲动维持在最低水平。
　　3我国解决提速客车纵向冲动问题的经验介绍
我国在改善车辆特性方面重点作了两大方面的工作，一是对钩缓系统装置进行了可能的改进和改型，二是对车辆制动系统装置进行了改进。
　　3.1钩级装t改进后的计算和试验结果
(1)货车13号小间隙车钩研制成功并装车运用考验3年多来，运用状态良好。无不良反映根据西南交通大学等单位的理论计算结果，对于列车。采用13号小间隙车钩在牵引工况、常用制动工况、紧急制动工况、常用制动缓解工况下，最大车钩力幅值相对于13号车钩可减少$,0石--31.3，车辆最大加速度幅值减少。
（2〕客车用小间隙自动车钩及大容量缓冲器研制成功并装车运用考验。根据西南交大等单位的理论计算结果，采用巧号小间隙车钩和新型弹性胶泥缓冲器的20辆编组的提速列车，在牵引工况、常用制动工况、紧急制动工况、常用制动缓解工况下，最大车钩力幅值相对于15号车钩和gl号缓冲器可减少37.%，车辆最大加速度幅值减少4%。目前，装用小间隙车钩的提速车(k21,f}22)已运行4个多月，从整列车的纵向冲动水平来看，优于同样编组数量的非提速列车。经过检查，车钩运用状态正常。
(3)2a0krn,lh电动车组、180kmlh内燃动车组用密接式车钩缓冲装置研制成功井投入运用。从列车运行的纵向加速度来看，列车基本没冲动，纵向加速度要小于横向加速度。
　　3.2新型制动机及电空制动技术的应用
fg型空气制动机及提速车上电空制动技术在部分提速车上成功应用。从试验结果来看，采用fa型空气制动机及电空制动技术的列车，纵向冲动得到了较好的改善。
　　4关于车钩磨耗加速的问题
柳州铁路分局北京一南宁一同登k51&次提速客车共用不到80套车钩。一年下来，磨耗到限的钩舌达42个，其他路局也有类似的问题。铁路检修工厂也有同样的反应，沈阳铁路局沈阳客车厂1999年检修车钩报废率高达10.53，比1994年一1998年各年分别高出8.96%,8.46%,8.41肠,7.$5%,6.25写。分析原因有以下2个方面。

　　4.1g1号级冲器性能较差
我国的提速车普遍采用了g1号缓冲器，该缓冲器初压力、阻抗力太高，吸收率太小，除造成列车的频繁冲动外还使车钩平均力提高，因此，造成车钩磨耗加剧。在四方机车车辆厂为南昌铁路局研制的两动四拖内徽动车组上，装用了15号小间隙车钩和g1号缓冲器，同样造成了车钩的异常磨耗，在更换车钩时发现.2列动车组所用的20套缓冲器中，没有一套缓冲器起缓冲作用。
　　4.2列车遥度提离通成车钩间的相对运动加剧(见表1)

　　由表1可以看出，在车辆的运行速度由70krnlh提高到1$0krn/h的过程中，车辆的点头振动加速度，主频率，车体的端部垂向加速度(即浮沉运动加速度)、垂向加速度主频率、垂向位移都有明显的增加，甚至增加几倍。提速客车的车钩安装形式又造成车钩随车体同步运动。表中的参数是针对一个车的，对于编组成列的车辆，经过我们随车检查发现，相邻两车的振动多数情况是相位相反，也就是说，相邻的车辆的车钩运动基本是反方向，这样，列车速度提高后，车钩的接触面的摩擦运动有了较大幅度的增加提速后，车辆的牵引力虽有一定程度的增加，但摩擦副的接触压力增加、运动速度加快，摩擦频率增加必然造成车钩的磨耗加剧。
　　5解决问越的建议
（1)建议尽快在提速客车上推广客车小间隙自动车钩和大容量缓冲器系统，建议小间隙车钩和大容量缓冲器的基本技术参数如下:
车钩:整体强度不小于1800kn，车钩的综合纵向间隙不大于5mrn。
缓冲器:初压力不大于20k-30kn,阻抗力不大于50kiv，行程不大于73mm，容量不小于25kj,吸收率不小于80%
lic28建议新造客车采用的静动特性不同的弹性胶泥缓冲器的参数如下:
缓冲饼的初压力为4kn+7ic528未做规定，查欧洲国家有关资料所得)，允许车辆连挂的冲击速度不小于10krn/h，阻抗力不小于750kn，在达到缓冲饼最大行程以前要求容量不小于25kj，吸收率不小于80。
在技术、经济合理的条件下，我们认为，应尽最大努力提高缓冲器容量，这有利于车辆除运行外的各种事故保护。
（2)尽快推广f8型制动机和电空制动系统。
（3)提高列车控制操作的硬件水平，尽可能实现列车控制计算机化和程序化。
（4）减少车钩磨耗必须提高车辆的振动特性，改善缓冲器的性能。也可以改善车钩的结构，约束车钩连接面的运动和支撑方式或采用密接式车钩缓冲装置。作为辅助措施，也可以在车钩连接面增加润滑。
（5)加强车辆关键零部件的使用寿命研究分析，制定合理的、符合我国国情的车辆检修制度。