铁路
跨越式发展战略的实施,我国铁路货车提速技术取得了突破性进展,新造货车全部按世界先进水平的120 km/h货车标准生产,既有货车实施120 km/h提速改造,带动了货车整体技术全面升级,为确保铁路运输安全奠定了基础,为落实铁路
跨越式发展政策、提高运输效率以及实现运输能力的快速扩充提供了强有力的装备保障。
1、我国铁路货车提速技术发展概况
20世纪70年代后期,美国、德国、法国等发达国家的快速、高速铁路货车发展迅速,先后推出了SwingMotion、DRRS和Y37型等满足120 km/h运行速度要求的货车转向架。其中,法国的Y37型转向架取得了281.8 km/h的世界货车最高试验速度。与之相比,我国铁路货车提速技术发展起步较晚。自20世纪90年代中期开始,
铁道部组织铁路货车设计、制造单位和有关科研院所着手提速货车及相关技术的研发工作,并积极引进、吸收国外先进的设计理念和技术,推出了转K2型、转K4型等满足120 km/h运行速度要求的货车转向架,为解决我国铁路货车运行速度长期在低水平徘徊的问题创造了条件。
(1)1995年,研制开发出转K1型货车转向架。该转向架采用侧架弹性中交叉支撑,轴箱悬挂装置“八”字形橡胶垫,实现了轮对的弹性定位,运行速度达到120 km/h,在早期的P65型行包快运棚车上装车使用。
(2)1997年,借鉴欧洲Y25型转向架技术,研制开发了转K3型转向架。该转向架采用整体构架、轴箱一系悬挂、轮对纵横向弹性定位、弹性常接触旁承等先进技术,最高线路试验速度达到140 km/h,并在X1k型集装箱平车上装车使用。
(3)1998年,引进了美国交叉支撑转向架技术,以齐车公司为主的设计组研制了转K2型转向架。该转向架采用侧架下弹性交叉支撑装置,中央悬挂系统采用两级刚度悬挂设计,商业运行速度达到了120km/h,并首先在P65型行包快运棚车上装车使用。2003年开始,该转向架成为我国新造通用货车主型转向架。
(4)1999年,株洲车辆厂与美国ABC—NACO公司联合设计开发出转K4型转向架。该转向架采用铸钢三大件结构,悬挂系统为二系摇枕弹簧和一系摆动机构的组合,商业运行速度达到120 km/h,2002年起在通用货车上装车使用。
(5)1999年,由齐车公司设计,在既有转8A型转向架基础上加装交叉支撑装置,定型为转8AG型转向架,其运行速度达到100 km/h。2000年,推出了转8A型转向架的换代产品——转8G型转向架,并在新造货车上装用。2001年开始对装用转8A型转向架的货车进行加装交叉支撑装置的提速改造。装用转8G、转SAG型转向架的货车在车型后增加标记“T”。
(6)2003年起,新造载重60 t级货车全部装用满足提速要求的转K2型、转K4型转向架,并在车型后加标记“K”、“H”,商业运行速度达到120 km/h。
(7)2004年开始,结合货车厂修对既有货车进行换装转K2型转向架120 km/h的提速改造,当年完成2万辆。
2、既有货车提速改造项目提出和技术方案设计原则
2.1项目提出
从世界铁路货车发展的总体情况看,由于地域和经济发展模式的不同,出现了2种技术趋势。北美、澳大利亚等趋于重载,如美国的货车轴重最低是25 t,最高达到了37 t,一般列车总重在2万t以上,最长大的列车总重达9万t;欧洲趋于快速,货物列车总重量较小,铁路货运量也很小,主要依靠汽车和集装箱运输。我国铁路情况与北美、欧洲都不完全一样,在客货车混跑、运能紧张的情况下,既要考虑提速,又要兼顾重载。从我国铁路货车发展现状看,20世纪末,国有铁路货车保有量为44万辆,其中装用转8A型转向架的货车占80%以上,构造速度普遍在100 km/h以下。受特定历史时期基础工业水平等多种因素的影响,这部分货车技术构造和质量问题比较突出,对确保运输安全、满足铁路提速战略要求、提高运输效率和货车技术进步等形成制约。因此,对既有货车实施提速改造势在必行。
(1)通过实施改造,提高既有货车运行速度,使其与新造货车速度指标一致,发挥提速货车的整体效益,达到提升线路通过能力、加快货车周转、提高运输效率的目的,周期短、见效快,是实现运输能力快速扩充,解决铁路运力不足对国民经济建设“瓶颈”制约问题的重要途径之一。
(2)通过提速改造,转向架的动力学性能得到根本改善,同时由于采用组合式制动梁、常接触弹性旁承、高摩合成闸瓦等,其安全可靠性大大提高。在我国铁路客货车混跑的情况下,不仅满足了既有线开行200 km/h客车的要求,同时也为根本解决货车空车脱轨、大部件折断、零部件严重磨耗、减振装置性能不良等惯性质量问题奠定了基础。
(3)通过提速改造,能带动既有货车相关技术升级,解决新造货车与既有货车技术发展同步问题,以最小的投入并在最短的时间内使我国铁路货车整体技术水平全面提高。
2.2技术方案设计原则
针对我国既有铁路货车技术结构、提速技术发展现状和既有线客货车混跑的特点,
铁道部组织有关车辆工厂、科研单位进行了多方面研究,认为既有货车提速改造技术方案的设计,首先要考虑先进性、可靠性、经济性和简易性。
2.2.1 先进性
应紧跟世界铁路货车技术发展步伐,使改造后的车辆运行速度等级达到国际先进水平,满足我国铁路既有线提速的要求。目前,在快速、高速铁路货车技术领域发展较快的是法国、德国、美国、瑞典、日本等国家,其货车运行速度普遍达到120 km/h~160 km/h,其中比较广泛的商业运行速度是120 km/h,欧洲已有开行160 km/h快速货车的成功经验。我国铁路实施第6次大提速以后,主要干线客车运行速度将达到200 km/h。由于客货车混跑,对线路质量要求较高,货车运行速度必须达到120 km/h,而且货车轴重不可大幅度提高。综合参考了国际上铁路货车先进标准和我国的实际情况后,将既有货车提速改造速度指标确定为120 km/h。
2.2.2 可靠性
要采用成熟技术,使改造后的车辆具备稳定的安全可靠性。纵观世界铁路发达国家120 km/h以上货车运用情况,不难发现,运用历史较长的美国已经积累了按120 km/h运行的成功经验,其货车主要装用交叉支撑转向架。1998年,我国开始引进美国交叉支撑转向架技术,研制出转K2型转向架,其商业运行速度达到了120 km/h,2003年起该转向架成为我国新造通用货车主型转向架。近5年的运用考验表明,转K2型转向架总体情况比较稳定,货车运行品质得到彻底改善。通过进行动力学试验、环行线可靠性试验等,对其安全可靠性均做了充分验证。基于上述情况,
铁道部确定了以换装成熟的转K2型转向架作为既有货车120 km/h提速改造(以下简称提速改造)的基本内容。
2.2.3经济性
最大限度地利用现车资源,降低改造成本,以最小的资金投入,尽可能多地完成提速改造。按照2004年年末测算的数据,考虑自然报废等因素,有近30万辆既有货车需要进行提速改造,资金投入数额巨大。因此,提速改造既要保证技术指标完全实现,又要充分考虑利用现车配件,避免对整体结构的改动,以降低改造成本。按照换装转K2型转向架的改造方案,结合目前厂修、段修修程,每车的改造费用为5.3万元~5.6万元,相当于用不足一辆新造车五分之一的费用,使一辆既有货车的技术性能基本达到新造车标准。
2.2.4简易性
要充分考虑质量控制和时间进度、工作量等方面的因素,方便改造单位实施,并能尽快形成足够的改造生产能力。最终确定的改造内容是:换装转K2型转向架;安装新型组合式制动梁和新型高摩擦因数合成闸瓦,根据现车情况加装空重车自动调整装置,原装非120阀的车辆需改装120阀;配套更换上心盘、上旁承及前后制动杠杆和上拉杆,同时对底架附属件进行相应改造;优先装用采用工程塑料保持架的SKFl97726型、352226X2—2RZ型等提速轴承,50钢车轴及HDZB、HDZC、HDS、HDSA车轮的轮对。