关于货运机车与货运车辆连挂互钩差超限的原因分析与建议.pdf

文章编号:1 0 0 2-7 6 0 2(2 0 2 3)0 5-0 1 6 2-0 5关于货运机车与货运车辆连挂互钩差超限的原因分析与建议郑和平,刘海东(中车齐齐哈尔车辆有限公司 大连研发中心,辽宁 大连 1 1 6 0 5 2)摘 要:介绍了货运机车与货运车辆在运用过程中出现的互钩差超限故障,通过故障现场调研,确定故障的表现形式主要为车钩支撑座与冲击座卡滞、钩尾销挡板变形脱落。对故障进行了理论分析研究,得出故障的主要原因为:个别7 0 t级货车钩尾销挡板变形丢失;冲击座与车钩支撑座卡滞造成货车车钩钩高偏低;个别机车车钩的钩高偏高,超出标准规定的最高限值;测量线路不平及测量误差。结合现场调研和理论研究分析情况,从货运机车、货运车辆运用管理方面提出了解决互钩差超限的措施。关键词:机车;货车;连挂;互钩差;超限中图分类号:U 2 7 0.3 4 文献标志码:B d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 2-7 6 0 2.2 0 2 3.0 5.0 3 1收稿日期:2 0 2 1-0 9-1 5;修回日期:2 0 2 3-0 5-2 9第一作者:郑和平(1 9 8 2),男,正高级工程师。A n a l y s i s a n d S u g g e s t i o n s o n t h e C a u s e o f E x c e s s i v e H e i g h t D i f f e r e n c e o f C e n t r a l H o r i z o n t a l L i n e s B e t w e e n F r e i g h t L o c o m o t i v e C o u p l e r a n d F r e i g h t C a r C o u p l e rZ HE NG H e p i n g,L I U H a i d o n g(D a l i a n R&D C e n t e r,C R R C Q i q i h a r R o l l i n g S t o c k C o.,L t d.,D a l i a n 1 1 6 0 5 2,C h i n a)A b s t r a c t:T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e f a u l t o f e x c e s s i v e h e i g h t d i f f e r e n c e o f c e n t r a l h o r i z o n t a l l i n e s b e t w e e n f r e i g h t l o c o m o t i v e c o u p l e r a n d f r e i g h t c a r c o u p l e r i n o p e r a t i o n.A f t e r o n-s i t e i n v e s t i g a t i o n,i t i s d e t e r m i n e d t h a t t h e f a u l t m a i n l y e m b o d i e s i n t h e c l a m p i n g s t a g n a t i o n b e t w e e n c o u p l e r s u p p o r t s e a t a n d i m p a c t s e a t,a n d t h e d e f o r m a t i o n a n d d e t a c h m e n t o f t h e c o u p l e r y o k e k e y b a f f l e.T h e o r e t i c a l a n a l y s i s a n d r e s e a r c h h a v e b e e n c a r r i e d o u t o n f a u l t s,c o n c l u d i n g t h e m a i n c a u s e s a s f o l l o w s:d e f o r m a t i o n a n d l o s s o f t h e c o u p l e r y o k e k e y b a f f l e o f i n d i v i d u a l 7 0 t f r e i g h t c a r s;t h e s t a g n a t i o n b e t w e e n c o u p l e r s u p p o r t s e a t a n d i m p a c t s e a t l e a d s t o l o w e r c o u p l e r h e i g h t o f f r e i g h t c a r s;t h e c o u p l e r h e i g h t o f i n d i v i d u a l l o c o m o t i v e c o u p l e r s i s h i g h e r,e x c e e d i n g t h e m a x i m u m l i m i t s p e c i f i e d i n t h e s t a n d a r d;m e a s u r i n g l i n e u n e v e n n e s s a n d m e a s u r e m e n t e r r o r.C o m b i n e d w i t h f i e l d i n v e s t i g a t i o n a n d t h e o r e t i c a l a n a l y s i s,t h i s p a p e r p u t s f o r w a r d s o m e m e a s u r e s t o s o l v e t h e f a u l t i n t e r m s o f o p e r a t i o n a n d m a n a g e m e n t o f f r e i g h t l o c o m o t i v e s a n d f r e i g h t c a r s.K e y w o r d s:l o c o m o t i v e;f r e i g h t c a r;c o u p l i n g;h e i g h t d i f f e r e n c e o f c e n t r a l h o r i z o n t a l l i n e s b e t w e e n c o u p l e r s;e x c e s s i v e 2 0 1 8年以来,部分车辆运用部门反应,偶有机车与机后1位7 0 t级货车重车车钩连挂后互钩差超限的故障。在国铁集团机辆部的组织下,自2 0 1 9年1月起,中车齐齐哈尔车辆有限公司先后赴苏家屯、哈尔滨、齐齐哈尔、西安东、成都北、锦州车辆段及中车石家庄车辆有限公司(以下简称“石家庄公司”)等单位进行了现场调研,对调研情况进行了研究分析。结果表明,机车与车辆连挂互钩差超限主要有以下原因:(1)个别7 0 t级货车钩尾销挡板变形丢失、冲击座与车钩支撑261 运用与检修铁道车辆 第6 1卷第5期2 0 2 3年1 0月 座卡滞造成货车车钩钩高偏低;(2)个别机车车钩的钩高偏高,超出标准规定的最高限值(8 9 0 mm);(3)测量线路不平及测量误差。结合现场调研和研究分析情况,中车齐齐哈尔车辆有限公司进行了原因分析并提出了解决方案。1 现场调研1.1 车钩支撑座与冲击座卡滞1.1.1 神大线调研情况2 0 1 9年4月1 8日,神大线神木站6 8 1 2 3次车开车准备时,车站人员检查发现机后第2位车辆(C7 0 E 1 7 1 5 6 8 2,重车,钩高7 9 5 mm)车钩低于重车最小运用限度要求(8 1 5 mm)1,做扣修处理。现场对该车钩高进行了检测,发现车钩支撑座外侧与冲击座腔内侧局部有接触;利用撬棍对车钩进行下压后,车钩支撑座无法自动复位。为查找车钩支撑座卡滞的原因,对车钩支撑座和冲击座等相关部件进行分解检测。冲击座内腔两侧磨耗板无翘起和变形,内腔磨耗板与车钩支撑座有摩擦痕迹,详见图1。图1 车钩支撑座和冲击座内腔磨耗板情况测量冲击座内腔磨耗板处宽度最小为8 6.1 mm,最大为8 7.5 mm,与名义尺寸9 1 mm的最大差值为4.9 mm。测量车钩支撑座外部宽度最小为8 5 mm,最大为8 6.2 mm,与名义尺寸8 4 mm的最大差值为2.2 mm。冲击座内腔磨耗板处宽度最小8 6.1 mm和车钩支撑座外宽最大8 6.2 mm比较后可见存在卡滞的可能性。综合神大线车钩超限调研情况可知:冲击座内腔磨耗板处尺寸远小于图样名义要求,冲击座与车钩支撑座组装后无间隙余量,造成支撑弹簧压缩后支撑座在冲击座内卡滞无法复位,引起车钩低头2,车钩钩高超限。1.1.2 石家庄公司调研情况为进一步查找车钩支撑座在冲击座中组装后卡滞的原因,对石家庄公司进入厂修车间未进行修理的7 2辆7 0 t级铁路货车冲击座和车钩支撑座进行分解检测,冲击座和车钩支撑座检测位置如图2所示。图2 冲击座和车钩支撑座检测部位通过对随机检测的7 2辆货车1位端和2位端共计1 4 4组冲击座和支撑座相关配合部位检测,数据汇总统计如表1所示。表1 冲击座和车钩支撑座检测统计表部件名称宽度/mm数量/个占比/%备注冲击座内腔(含磨耗板)8 5.38 9.35 31 2.2不合格8 9.49 2.63 6 68 4.7合格9 2.79 5.01 33不合格冲击座内腔(不含磨耗板)9 2.89 5.32 06.9不合格9 5.49 8.62 5 98 9.9合格9 8.79 9.593.1不合格车钩支撑座8 0.28 0.440.9不合格8 0.48 7.64 2 89 9.1合格综合以上冲击座和车钩支撑座调研情况可知:(1)冲击座和车钩支撑座相关尺寸基本符合图样名义要求,个别冲击座内腔尺寸超差。含磨耗板冲击座内腔宽度合格率为8 4.7%,最小值为8 5.3 mm,最大值为9 5.0 mm;不 含 磨 耗 板 冲 击 座 内 腔 宽 度 合 格 率 为8 9.9%,最小值为9 2.8 mm,最大值为9 9.5 mm;(2)车钩支撑座外宽合格率为9 9.1%,仅有4个车钩支撑座略小于下限0.2 mm,最大值为8 7.6 mm;(3)当内腔尺寸超下限的冲击座与外宽较大的车钩支撑座组装后,无间隙余量会造成卡滞3。1.2 钩尾销挡板变形、脱落1.2.1 苏家屯车辆段调研情况调研组对段修车间刚入段未进行修理的7 0 t级货车进行影响车钩高度相关因素的检测,调研期间进入段修车间共计3 2辆货车,共计发现1 3个车钩高度偏低,钩高值主要在8 2 58 6 3 mm范围内。对钩高较低的货车端进行详细检测,通过上翘下垂尺对车钩钩头进行测量,所有车钩高度偏低的钩头均下垂,其下垂量最小为7 mm,最大为1 9 mm。通过对中梁内钩尾框上部的钩尾销挡板进行检测,发现有5个钩尾销挡板丢失或窜出,其他钩尾销挡361 关于货运机车与货运车辆连挂互钩差超限的原因分析与建议 郑和平,刘海东板轻微磨耗。1.2.2 石家庄公司调研情况2 0 1 9年7月,对石家庄公司7 0 t级厂修货车调研过程中发现1个钩尾销挡板丢失,2个钩尾销挡板裂损,详见图3。图3 钩尾销挡板丢失和裂损综合上述调研情况可知:车钩低头和钩尾销挡板丢失是7 0 t级货车钩高偏低的主要原因,检修后车钩高度符合要求。1.3 安监报信息根据2 0 1 92 0 2 0年7月安监报信息汇总情况,共收到司机上报的机车与机后1位7 0 t级货车重车车钩连挂后互钩差超限故障4 0起,其中车钩支撑座与冲击座卡滞原因1 2起,钩尾销挡板变形、脱落或钩尾框上翘原因共3起,机车钩高超过上限8 9 0 mm原因9起,线路起伏不平及司机报告与实际测量值偏差较大等其他原因1 6起,各原因占比见图4。图4 互钩差超限原因占比图2 原因分析2.1 车钩支撑座与冲击座卡滞冲击座内腔尺寸超下限,车钩支撑座与其组装后无间隙余量,是造成7 0 t级货车车钩支撑座与冲击座卡滞的主要原因。2.2 钩尾销挡板变形、脱落7 0 t级货车均采用1 7型车钩缓冲装置4,由于1 7型车钩的重心在车钩前部钩头部位,为防止车钩自重作用引起车钩尾部的翘起,在车钩尾部钩尾销处设有钩尾销挡板。车辆在运用时,沿车体纵向会产生纵向力,通过车钩向相邻车辆传递,当空重车连挂或相邻两车钩高不同时,车钩纵向力会因为钩高差产生一定角度的垂向分力,该垂向力通过钩尾销传递到钩尾销挡板上,车辆在运用中,由于制动、调速或调车作业时均会产生较大的车钩纵向拉伸或压缩力,挡板长期在纵向拉伸和压缩力交变载荷作用下,导致挡板与中梁间的连接焊缝产生疲劳裂纹、开裂,严重时造成挡板脱落。3 解决措施3.1 车钩支撑座与冲击座卡滞为解决车钩支撑座与冲击座卡滞问题,结合现场调研情况及分析研究,提出了不同类型7 0 t级货车改进方案建议,如下:(1)运用货车。发生支撑座卡滞故障时,选装外部宽度偏于下限的支撑座或将原3 mm厚冲击座磨耗板更换为1.5 mm厚冲击座磨耗板,磨耗板组焊时应与冲击座密贴,若焊角超出磨耗板平面应磨平,确保更换后支撑座与冲击座磨耗板间无卡滞。(2)检修货车。应检查支撑座与冲击座磨耗板间隙,两者间纵向间隙之和应不小于3 mm,并用撬棍下压支撑座进行卡滞检查。不符时选装外部宽度偏于下限的支撑座或将冲击座磨耗板厚度更换为1.5 mm,磨耗板组焊时应与冲击座密贴,若焊角超出磨耗板平面应磨平。(3)新造货车。应加强冲击座和车钩支撑座配合尺寸控制检查,在冲击座内腔、冲击座组成内腔磨耗板处、车钩支撑座外宽尺寸增加公差要求,增加公差后尺寸分别为9 7+3 0 mm、9 1+3 0 mm和8 4 0-3 mm,支撑座与冲击座组装后进行卡滞检查。3.2 钩尾销挡板裂损、脱落通过现场调研及原因分析,借鉴C8 0系列专用敞车和C8 0 E型通用敞车成熟结构,提出将槽型折压钩尾销挡板结构调整为平板结构方案。4 车钩高标准分析4.1 货车钩高标准分析目前我国铁路货车的主型车辆为通用线装用转K 5、K 6型转向架的7 0 t级通用货车。新造或检修货车落成后车辆高度尺寸为(8 8 01 0)mm,大部分车辆钩高一般控制在(8 8 05)mm范围内,但仍有小部分461铁道车辆 第6 1卷第5期2 0 2 3年1 0月 车辆 钩 高 接 近8 9 0 mm或8 7 0 mm,最 低 钩 高8 7 0 mm5。以通用7 0 t级货车为例,重车最小理论钩高为8 1 9 mm,同时现场调研也验证了个别7 0 t级货车重车钩高在8 2 0 mm左右,接近 铁路技术管理规程重车最小钩高8 1 5 mm的规定。4.2 机车钩高标准分析我国铁路机车近几十年得到飞速发展,由过去的蒸汽机车、内燃机车发展到现在的电力机车,目前电气化线 路 多,电 力 机 车 占 比 较 高,通 用 线 主 要 采 用HXD1、HXD2和HXD3型电力交流机车6。蒸汽机车可装载约7 0 t煤和水,质量波动较大,钩高变化较大;内燃机车装载油量较少,质量波动在7 t范围内,对钩高影响较小;电力机车动力来源于接触网供电,钩高无空重之分,钩高变化基本只受车轮磨耗影响。但相关新造或大修机车落成后钩高(8 8 01 0)mm的要求从蒸汽机车、内燃机车到电力机车始终没有变动。电力机车钩高未兼顾货车空车和重车两种状态,导致与重车货车连挂后互钩差较大,因此电力机车钩高无空重之分和个别偏高的实际情况很难满足货车空重状态的要求。建议机车钩高在后续研制中考虑货车空重两种状态要求进行匹配,机车钩高介于货车空车钩高和重车钩高的中间值。4.3 防脱结构分析车钩防脱结构在车钩连挂后位于对侧车钩的下方,车钩增加防脱结构7可防止连挂的机车与车辆、车辆与车辆之间产生过大的垂向相对位移,避免连挂车钩的钩高差过大而导致的车钩垂向脱离,提高列车运营安全可靠性;在车钩钩身、钩尾框断裂时,防脱结构能有效地挡住断裂的车钩跌落到线路上,从而避免可能由此而引起的列车脱轨事故的发生;车辆脱轨后,车钩防脱结构能使车辆之间保持稳定的连挂,从而可以避免车辆发生颠覆事故和重叠事故,对铁路罐车的安全性尤为重要。目前我国7 0 t级以上货车采用的1 7型车钩带有防脱结构,有效预防了车辆之间相互脱离的故障;我国机车车钩主要包含1 0 0型、1 0 1型和1 0 2型等3种结构,其中1 0 2型车钩带有垂向止挡防脱结构8,目前电力机车均采用无防脱结构的1 0 0或1 0 1型结构。5 结论及建议5.1 结论(1)新造、大修后个别机车钩高趋于上限8 9 0 mm和个别货车重车钩高接近8 1 5 mm限值是互钩差超限的主要原因。(2)车钩支撑座与冲击座卡滞和钩尾销挡板裂损丢失是个别7 0 t级货车钩高偏低的主要原因。(3)测量线路不平及测量误差是互钩差超限误报的主要原因。5.2 建议(1)货车在新造和检修中钩高尽可能趋于上限,建议内控尺寸为8 8 0+1 0 0 mm;既有机车在新造和大修中钩高尽可能趋于下限,建议内控尺寸为8 8 0 0-1 0 mm。新研制机车钩高介于货车空车钩高和重车钩高的中间值。(2)加强货车冲击座和车钩支撑座配合尺寸控制检查,磨耗板在两侧增加段焊,磨耗板组焊时应与冲击座密贴,焊角超出磨耗板平面应磨平,确保更换后支撑座与冲击座磨耗板间无卡滞。运用货车发生支撑座卡滞故障时,可将原3 mm厚冲击座磨耗板更换为1.5 mm厚冲击座磨耗板;检修货车支撑座与冲击座磨耗板纵向间隙之和不小于3 mm,不符时可将冲击座磨耗板厚度更换为1.5 mm;新造货车冲击座和车钩支撑座按照增加公差要求后进行尺寸控制检查。(3)加强对货车车钩下垂量检查,新造货车不大于5 mm,检修货车不大于8 mm。(4)增加机车中梁内挡板厚度,以减小钩尾框与中梁间隙,防止钩尾框上翘或钩缓装置上浮;机车车钩增加防脱结构,防止车钩垂向脱出,提高列车运行安全可靠性。(5)在信号旗旗杆上增加7 5 mm刻度标识,提高互钩差测量准确度。参考文献:1 中国铁路总公司.铁路技术管理规程(普速铁路部分)M.北京:中国铁道出版社,2 0 1 4.2 郭占臣.C8 0型货车车钩高度变化专项调查及初步分析J.中小企业管理与科技,2 0 1 5(6):2 5 3-2 5 4.GUO Z h a n c h e n.S p e c i a l i n v e s t i g a t i o n a n d p r e l i m i n a r y a-n a l y s i s o n h e i g h t c h a n g e o f C8 0 f r e i g h t c a r c o u p l e rJ.M a n a g e m e n t&T e c h n o l o g y o f S ME,2 0 1 5(6):2 5 3-2 5 4.3 林权兴.1 7号车钩距轨面高度超限原因分析及解决措施J.机车车辆工艺,2 0 1 0(3):4 2-4 4.L I N Q u a n x i n g.C a u s e a n a l y s i s a n d s o l u t i o n o f g a u g e h e i g h t o v e r r u n o f N o.1 7 c o u p l e rJ.L o c o m o t i v e&R o l l-i n g S t o c k T e c h n o l o g y,2 0 1 0(3):4 2-4 4.4 李申.7 0 t级铁路货车1 7号车钩裂纹原因分析与建议J.中国科技博览,2 0 1 1(6):3 1 2.L I S h e n.A n a l y s i s a n d s u g g e s t i o n o n c r a c k o f N o.1 7 c o u-p l e r o f 7 0 t r a i l w a y f r e i g h t c a rJ.C h i n a S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y R e v i e w,2 0 1 1(6):3 1 2.561 关于货运机车与货运车辆连挂互钩差超限的原因分析与建议 郑和平,刘海东5 王兴辉,邓立,王振军,等.货车车钩分离的原因及措施J.铁道技术监督,2 0 0 5(6):2 1-2 2.WANG X i n g h u i,D E N G L i,WAN G Z h e n j u n,e t a l.C a u s e s o f f r e i g h t c a r c o u p l e r b r e a k a w a y a n d t h e c o u n t e r m e a s u r e sJ.R a i l w a y Q u a l i t y C o n t r o l,2 0 0 5(6):2 1-2 2.6 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