摘? 要：在調(diào)研分析國內(nèi)外主要沖擊試驗(yàn)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵路車輛沖擊試驗(yàn)需求和環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地地形條件，提出了環(huán)行試驗(yàn)基地沖擊試驗(yàn)線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即最高沖擊速度35km/h，坡道坡度170‰，坡道高度7.65m，坡道長度45m，沖擊試驗(yàn)線有效長245m等主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地;沖擊試驗(yàn)線;主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);最高沖擊速度;坡度

中圖分類號(hào)：U212.3? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????文章編號(hào)：2096-6903（2020）06-0000-00

在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，我國鐵路營業(yè)里程達(dá)到13.9萬公里，鐵路貨車重載提速技術(shù)取得了長足發(fā)展，軸重27t、30t的新型貨車已在大秦、瓦日等重載鐵路上應(yīng)用。隨著我國鐵路貨物列車編組總重輛的增加和運(yùn)行速度的提高，貨物列車車輛之間的沖擊振動(dòng)也在逐漸加劇。沖擊試驗(yàn)線是開展貨物車輛間的沖擊振動(dòng)、車輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等研究的理想試驗(yàn)平臺(tái)。因此，依托環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地建設(shè)沖擊試驗(yàn)線，對(duì)保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、提高編組作業(yè)效率等具有重要意義。

沖擊試驗(yàn)線應(yīng)具備鐵路車輛的沖擊試驗(yàn)，車鉤及緩沖器的性能試驗(yàn)，各種貨物的裝車沖擊試驗(yàn)，貨物的包裝、加固試驗(yàn)，零部件的抗沖擊振動(dòng)和強(qiáng)度試驗(yàn)，車輛溜放阻力試驗(yàn)等功能。本文在參考國內(nèi)外主要沖擊試驗(yàn)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵路車輛沖擊試驗(yàn)等需求和環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地地形條件，研究確定沖擊試驗(yàn)線的坡道高度、坡道長度、坡度、沖擊線有效長、最高沖擊速度等主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為試驗(yàn)基地建設(shè)沖擊試驗(yàn)線提供技術(shù)支撐。

1 國內(nèi)外沖擊試驗(yàn)線主要參數(shù)

通過調(diào)研分析，總結(jié)國內(nèi)外沖擊試驗(yàn)線的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。為研究確定環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地沖擊試驗(yàn)線的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供參考依據(jù)。

2 沖擊試驗(yàn)線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

沖擊試驗(yàn)線由一段坡道和一段平直道的鐵路線路組成，主要用于開展鐵路各種型號(hào)車鉤和緩沖器的強(qiáng)度、振動(dòng)等性能試驗(yàn)，各型鐵路貨物車輛的沖擊性能試驗(yàn)和溜放阻力試驗(yàn)，各種類型貨物裝車后貨物與車輛間的沖擊試驗(yàn)，貨物包裝和加固方式的性能試驗(yàn)，以及零部件的抗振和強(qiáng)度試驗(yàn)等。在參考國內(nèi)外主要沖擊試驗(yàn)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵路車輛沖擊試驗(yàn)等需求和環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地地形條件，研究確定沖擊試驗(yàn)線的最高沖擊速度，坡道的坡度、高度和長度以及沖擊線有效長等主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1試驗(yàn)車輛的長度和重量

鐵路沖擊試驗(yàn)的試驗(yàn)車輛主要是鐵路貨物車輛。我國鐵路主要貨物車輛的長度和重量情況如表2所示。

隨著世界鐵路貨物運(yùn)輸和重載鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展，貨運(yùn)車輛軸重也在不斷提升。目前美國、加拿大、澳大利亞、巴西等國家的貨物列車普遍采用324kN軸重，美國部分重載鐵路最大軸重為357kN，澳大利亞FMG鐵路公司管理的礦區(qū)與海德蘭港鐵路的軸重已達(dá)400kN。我國重載鐵路正逐步向軸重300kN發(fā)展，瓦日鐵路設(shè)計(jì)軸重為300kN，并形成了我國軸重300kN重載鐵路成套技術(shù)。

我國通用貨車主要是4D軸車輛或4E軸車輛，最大長度約18.5m。

沖擊試驗(yàn)線是用于開展貨車車輛的沖擊試驗(yàn)的平臺(tái)。結(jié)合我國貨運(yùn)鐵路主要運(yùn)輸煤炭的實(shí)際情況，綜合考慮國內(nèi)外貨運(yùn)鐵路的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，確定試驗(yàn)基地沖擊試驗(yàn)線試驗(yàn)車的最大重量為160t，最大長度為20m。

2.2最高沖擊速度

根據(jù)我國鐵路編組場的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，編組作業(yè)時(shí)貨物車輛的連掛速度一般要求控制在5km/h以下，特殊情況會(huì)達(dá)到7～9km/h。在國外，每個(gè)國家的關(guān)于車輛連掛速度的規(guī)定差別比較大，一般要求不超過8km/h。

沖擊試驗(yàn)時(shí)，使車輛達(dá)到破壞是決定最高沖擊速度的主要因素。盡管國內(nèi)外鐵路編組場的貨物車輛連掛速度比較低，但考慮到科學(xué)試驗(yàn)需要和今后的發(fā)展，沖擊試驗(yàn)的最高沖擊速度不應(yīng)過低;同時(shí)如果最高沖擊速度過高，會(huì)增加沖擊試驗(yàn)線的建設(shè)難度和工程投資。

國外沖擊試驗(yàn)線在研究確定最高沖擊速度時(shí)，一般按照貨物車輛編組時(shí)連掛速度的3～4倍計(jì)算。從表2中可看出，大部分沖擊試驗(yàn)線的最高沖擊速度都控制在30～40km/h之間。因此，參考國內(nèi)外沖擊試驗(yàn)線的最高沖擊速度，結(jié)合試驗(yàn)需要，并考慮一定的預(yù)留，試驗(yàn)基地沖擊試驗(yàn)線單車沖擊的最高沖擊速度為35km/h。

2.3 沖擊點(diǎn)位置

鐵路貨物車輛開展沖擊試驗(yàn)時(shí)，車輛的碰撞必須發(fā)生在同一平面，即沖擊試驗(yàn)車從坡道上溜放下來后，必須全部進(jìn)入平直道后才能與被沖擊車碰撞。試驗(yàn)基地沖擊試驗(yàn)線沖擊試驗(yàn)車的最大長度為20m，因此，確定沖擊點(diǎn)位置距離坡底最小距離為20m。

2.4坡道的坡度、高度和長度

（1）坡道的坡度大小對(duì)坡道的長度和牽引卷揚(yáng)設(shè)備的牽引能力影響較大。為了獲取最高沖擊速度，坡度越大，坡道長度會(huì)越短，但卷揚(yáng)設(shè)備的牽引能力會(huì)增大，因此需要綜合考慮各方面因素，確定沖擊試驗(yàn)線坡道的坡度。

參考國內(nèi)外沖擊試驗(yàn)線的坡度，綜合考慮環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地的現(xiàn)場地形條件、工程投資、施工難易度等因素，選取170‰的坡度，以縮短坡道長度。同時(shí)，根據(jù)《鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10099—2017）中關(guān)于駝峰線路縱斷面的有關(guān)規(guī)定，沖擊試驗(yàn)線縱斷面豎曲線取250m。

（1）

（2）坡道的高度由最高沖擊速度計(jì)算確定。計(jì)算條件是1輛重160t、長20m的貨物車輛，自坡道最高位置到達(dá)沖擊點(diǎn)時(shí)需要獲得35km/h的沖擊速度。坡道高度采用編組場駝峰高度的計(jì)算方法，按照公式（1）確定：

式中：H為坡道的高度，m;v為最高沖擊速度，取9.72m/s（即35km/h）;g'為考慮了車輪回轉(zhuǎn)慣量的重力加速度，按照空車考慮，取9.0m/s;i為坡道的坡度，取170‰;L為沖擊試驗(yàn)車的長度，取20m;L為沖擊車自坡道最高位置至沖擊點(diǎn)間的流放距離，L=88m;"為沖擊車輛單位重量基本阻力系數(shù)，按照空車在冬季條件下考慮，取4.2;L為牽引小車的長度，取3.4m。

沖擊試驗(yàn)一般情況是在風(fēng)速較小的環(huán)境下開展，由于最高沖擊速度只有35km/h，車速較低，因此計(jì)算坡道高度時(shí)忽略風(fēng)阻力和空氣阻力的影響。將上述參數(shù)代入坡道高度計(jì)算公式，得出最高沖擊速度為35km/h、坡度為170‰時(shí)，沖擊試驗(yàn)線坡道的高度為7.809m。以上計(jì)算是按照最不利情況組合得出的結(jié)果，建議設(shè)計(jì)時(shí)坡道的高度取7.65m。

（3）坡道的坡道長度取決于坡道的高度和坡度，當(dāng)坡道的高度和坡度確定后，坡道的坡道長度也就確定了。坡道的坡道長度按照公式（2）計(jì)算確定。

式中，L為坡道長度;h為坡道的高度，取7.65m;i為坡道的坡度，為170‰。計(jì)算可得坡道的坡道長度為45m。

2.5 沖擊試驗(yàn)線有效線長

沖擊試驗(yàn)線是由一段坡道和一段平直道的鐵路線路組成。因此，沖試試驗(yàn)線有效線長主要包括坡道的坡道長度和平直道的長度。

沖擊試驗(yàn)線的平直道主要是用于停放被沖擊貨車車輛，以及被撞擊后的車輛的滑行距離。參考國內(nèi)外主要沖擊試驗(yàn)線的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合環(huán)行試驗(yàn)基地的地形條件，確定平直道長度按照200m設(shè)計(jì)。因此，沖擊試驗(yàn)線的有效長度取245m。

2.6 牽引卷揚(yáng)設(shè)備的牽引能力

牽引卷揚(yáng)設(shè)備的牽引能力主要由牽引力和牽引速度決定。坡道的坡度、試驗(yàn)車輛的重量和車輛的氣動(dòng)阻力是確定牽引力大小的主要因素，而牽引速度的快慢則會(huì)影響沖擊試驗(yàn)的整體效率。因此，需要綜合考慮各方面的因素，研究確定牽引裝置的牽引能力。

試驗(yàn)基地沖擊試驗(yàn)線的坡道坡度為170‰，試驗(yàn)車輛最大重量為160t，由此計(jì)算得到牽引卷揚(yáng)設(shè)備的啟動(dòng)牽引力不應(yīng)低于297kN。根據(jù)調(diào)研，國內(nèi)牽引卷揚(yáng)設(shè)備的牽引力為297kN時(shí)，牽引繩速平均為0.3m/s，能夠滿足試驗(yàn)需要。因此，按照同時(shí)牽引3輛160t重的試驗(yàn)車輛考慮，確定牽引卷揚(yáng)設(shè)備的牽引力為900kN，平均牽引速度為0.15m/s。

2.7 測量記錄的沖擊動(dòng)態(tài)參數(shù)

我國關(guān)于沖擊試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有三個(gè)，分別是TB/T 1335—1996《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范》、TB/T 2369—2010《鐵道車輛沖擊試驗(yàn)方法》、TB/T 1961—2006《機(jī)車車輛緩沖器》。由于三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)間跨度較大，在試驗(yàn)方法的規(guī)定、動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)的技術(shù)要求、信號(hào)采集要求、信號(hào)處理要求等方面略存差異。根據(jù)試驗(yàn)需求和現(xiàn)狀情況，測量記錄的沖擊動(dòng)態(tài)參數(shù)主要包括車鉤沖擊力、沖擊速度、沖擊加速度，以及緩沖器動(dòng)應(yīng)力和位移。

3 結(jié)論和建議

沖擊試驗(yàn)線是開展貨車結(jié)構(gòu)輕度、貨物裝載加固等科學(xué)研究的重要支撐平臺(tái)。本文在調(diào)研分析國內(nèi)外主要沖擊試驗(yàn)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵路車輛沖擊試驗(yàn)等需求和環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地地形條件，研究確定沖擊試驗(yàn)線的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：試驗(yàn)車的最大重量為160t，最大長度為20m;成組沖擊時(shí)試驗(yàn)車的數(shù)量取3輛;最高沖擊速度35km/h;沖擊點(diǎn)位置距離坡底最小距離為20m;坡道的坡度170‰，坡道的高度7.65m，坡道的坡道長度45m;沖擊試驗(yàn)線有效長度245m。

建議沖擊試驗(yàn)線的平道上設(shè)置一定曲線半徑的曲線，以開展車輛沖擊后曲線脫軌穩(wěn)定性方面的試驗(yàn)研究。

參考文獻(xiàn)

[1]國家鐵路局.2019年鐵道統(tǒng)計(jì)公報(bào)[S].2020.

[2]陳偉鋒，田葆栓.國內(nèi)外鐵路車輛沖擊試驗(yàn)線概況與發(fā)展[J].鐵道機(jī)車車輛，2010（4）：48-51.

[3]張紹光.貨車車輛沖擊試驗(yàn)線研制[J].鐵道車輛，2006（11）：21-23.

[4]張進(jìn)德.我國鐵路貨車技術(shù)發(fā)展趨勢[J].鐵道車輛，2003（4）：1-6.

[5]國家鐵路局.TB10099—2017 鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2017.

[6]王春山，金星，劉宏友，等.鐵路貨車縱向沖擊特性[M].北京：中國鐵道出版社，2016.

收稿日期：2020-05-12

基金項(xiàng)目：中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司基金課題（2019YJ172）

作者簡介：閆曉春（1984—），男，河北宣化人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：鐵道工務(wù)。身份證號(hào)：130721198401305119。

Research on the Main Technique Standard for Impact Test Line in Loop Test Line of CARS

YAN Xiaochun

（National Railway Track Center， China Academy of Railway Sciences Group Co. Ltd，?? Beijing?? 100015）

Abstract： Based on the survey and analysis of major domestic and foreign Impact Test Line technical standards， this paper investigated the main technique standard of Impact Test Line， in accordance with Impact test requirements for railway vehicles and the actual situation of Loop Test Line. The results recommend 35km/h of maximum impact speed， restricted slope of 170‰， slope height of 7.65m and slope length of 45m，the?effective?length?of?the?impact?test?line?is?245m..

Key words：loop Test Line;impact Test Line; main technique standard; maximum impact speed; ruling slope