车辆轴重铁路运输论文

集装箱运输是铁路货物运输的发展方向。与公路集装箱运输相比，铁路集装箱运输具有运量大、运距长、成本低、全天候运行等优点；与铁路棚车运输相比，铁路集装箱运输具有易于实现多式联运、运输效率高、货损小、成本低等优点。今天小编为大家精心挑选了关于《车辆轴重铁路运输论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

车辆轴重铁路运输论文 篇1：

一根悬浮轴引发的“整治”

一种经国家发改委批准出厂的货车，在陕西遭到了政府“整治”。

大量运输户因此陷入泥淖

姬玉成是陕西省榆林市米脂县人。他已跑了8年运输。

5月16日，刚卸完货，他和几个同伴驾4辆车从西安返回榆林。当走到延安河庄坪高速路口时，收到一张宣传单。姬玉成一看，愣在那里。

宣传单是陕西省治超工作领导小组办公室(以下简称“治超办”)的一份通告。上面说：从2007年5月20日起到年底，在全省范围内深入开展为期半年的强化治超专项整治活动……装有悬浮轴的车辆一律禁止在高速公路和国省干线公路行驶。

而姬玉成的货车装有悬浮轴。

5月20日早7点，姬玉成发动他高超过3米、长十几米的重型运输车，赶往高速路的榆靖入口处。那里，已有上百辆车排起长龙，把超限检测站的检测车道封堵。他也加入其中。

悬浮轴车辆不断增多，到当天下午3时，规模已达到一百四五十辆，运输经营者超过了400人。这使得其余车辆也无法通行。

就此，榆林一西安高速路的两个人口——榆靖和王则湾的检测车道、收费车道被全部封堵，交通瘫痪。

司机们吃住在车里，激愤之余，他们多次推翻检测设备，拉断检测仪数据线，扔掉检测仪引桥及警示筒，破坏收费监控镜头等设施。

这一冲突持续了5天。

运输现状催生悬浮轴

这是一种多轴货车，其中装有随意升降的悬浮轴。当车辆空驶，为了降低能耗和减少轮胎的磨损，可以将悬浮轴升起；而当装载货物时，放下该轴以减轻对路面的压力。

选择这种车之前，姬玉成算了一笔账。

2000年姬玉成开始拉煤时，往西安跑，运费是180元～200元／吨。那时他的货车是辆两个轴的东风145，能装载10吨的货物。“榆林那时候做这生意的并不多。”他说。

一年多后，跑运输的越来越多，往西安的运费下降到了160元～180元／吨。姬玉成感觉“以前那车拉的少，运费还低”，2001年，卖掉了原来的东风145，花26万买来了3轴的东风双桥1166G2，可以载货20吨。

仅过了2年，往西安的运费又下降到了150元～170元／吨。于是，他把原来的车卖掉，换了东风1370，花了34万，这辆车的载货为26吨。

2006年，煤价已由2000年的60～80元／吨上涨到了280元／吨，姬玉成身边也差不多有一半的人在从事运输行业，往西安每吨煤的运费下降到了135元～140元。姬玉成比较了各种车辆，“听说这种带有悬浮轴的车效益比较好”，于是购买了东风公司出产的4个实轴+1个悬浮轴的重型厢式货车，办齐了各种手续一共花了38万。这辆车可以载货32吨。

许多运输户不约而同和姬玉成作出了相同的选择。

榆林东方集团有限公司是东风、北汽福田、重庆红岩等多家悬浮轴货车的一级代理商。它的销售部经理杜垚森记得，随着这两年全国超限检查站数量的不断增加，2004年下半年，这种带有悬浮轴的车辆在市场上出现。

按照国家有关规定，每个实轴承重以10吨计算，而悬浮轴按6吨计。这样，每增加1个悬浮轴，将能够为货车的载重上限提升至少6吨。

榆林市公路局路政科副科长柳勇负责榆林市治超工作多年，他回忆，榆林地区的悬浮轴车辆从去年年底开始激增，而这恰恰与陕西省从去年开始的“强化治超”工作时间相吻合。

柳进一步解释说：“省里面一治超，导致实轴车辆超限的可能性大大减小，而这种自重小，运载量却较大的悬浮轴货车，立刻成为了运输户们争相追捧的对象。”

悬浮轴的争议

“手脏，没法跟你握手咧。”来自榆林市神木县的悬浮轴车司机刘米焕，说完这话向记者摆出自己的双手——指缝里嵌满了煤渍，已基本看不出肉色。

他告诉记者，家里的全部收入都靠他一个人，而且还有三个孩子正在上学。现在，车不能上路，但买车的贷款还没有还完，想转让车，却根本没人要，“这车成了一堆废铜烂铁”。

愤怒之余，刘米焕只好在离家70公里的焦化厂找了份捡煤的差事，勉强维持家用。

更多愤怒的车主，去找悬浮轴货车销售商。榆林市宏兴工贸有限责任公司副总经理刘公平记得，5月22日早上刚刚上班，突然有20多台悬浮轴车辆，开进了公司，把整个院子停了个满满当当。而车主们的要求也很简单——退车。

原来，由于悬浮轴车辆价格昂贵，运输户们往往选择贷款并且是分期付款的方式购买。运输户姬玉成告诉记者，他2006年5月购买该车时，先首付其中的30％，之后的2年里，第1年按照9200元／月还，第2年按照8800元／月还，两年内还完。现在，对姬玉成来说，贷款还需要1年才能还完，而离收回成本还很远。

有些司机更是刚刚购买了这种新车，却突遭变故。

这20多台车堵在了宏兴公司的院内。刘公平为了安抚运输户，“天天请他们吃饭、喝酒，整整3天，最后终于靠私人感情才把他们给劝走。”他估计，整个榆林市跑运输的悬浮轴车辆超过2000台，“很多司机家里只有十几万，付了首付贷款买这个车，等于是把命都搭上来了。你现在不让上路，人家肯定要求退车，来跟你拼命。”刘公平说。

对于限制悬浮轴车辆所造成的种种反响，陕西省治超办新闻宣传组负责人刘峰说，他们也有所估计，但“一切都应服从于治超工作这个大局”。他透露，陕西省公路去年事故频发，因此受到了中央有关部门的批评。为此，省里决定花大力气解决这一问题。首先在2006年10月，陕西省将原来设在公路局的省治超办调至省交通厅直接管理。之后，从11月开展了“强化治超”工作，尤其针对高速公路的治超要开始加强。

刘峰告诉记者，在这轮治超中全省干线公路、农村公路54个超限检查站超限率稳定在10％左右，而高速计重收费点的超限率却高达40％。他说，高速路限于客观条件，无法设置超检站和强制卸载点。“因此治超工作加强之后，等于无形中把这些超限车辆撵到了高速路，全都从那边唰唰唰跑完了。”

在刘峰眼里，悬浮轴实为1个“道具”。根据陕西省治超办对悬浮轴车辆的轮胎荷载进行的测试，发现悬浮轴车的重量并非平均分布。悬浮轴所在轮胎落地后的荷载只有1～3吨，而其他实轴的荷载却高达十六七吨。因此导致对路面压力不均，给公路造成严重损坏。

“所以我们对发改委为何批准这种车辆的生产一直表示疑问。”刘峰说。

刘峰说，实际上，在陕西行驶的悬浮轴车辆绝大部分为省外通行车；而省内的悬浮轴车辆中，又以私自非法改装悬浮轴的居多。更为关键的是，所有此类车辆在行驶中悬浮轴都不落地，从司机来说，这样既可以减少轮胎的磨损，同时还可以省油。

榆林市公路局路政科副科长柳勇也说：“这些车辆每次过超限检查站时，都把悬浮轴放下来，可是一过了检查站就又升起来。有时甚至在过检查站时，他们都忘记把悬浮轴给放下来了。”

运输户刘米焕对此却并不认同：“悬浮轴升不升起来速度其实是一样的，也不会因此而省油。我们只有在货物重量非常轻时才把悬浮轴升起来，我心里有数，我的货不够那么重。”他还说，之所以会买这个车，是因为这种5轴车，车头与车身是一体的，而如果没有悬浮轴的5轴或6轴车，均为半挂车，缺乏机动性。他说：“车小就哪儿都能去，有的厂家路面窄、门小，要开的是半挂车的话，我们想赚那个钱也赚不到了。”因此，悬浮轴车辆通常是在弯道和倒车时把悬浮轴升起来。

而运输户姬玉成说，一体车的安全系数会比半挂车高，因为半挂车车身的制动系数不如车头。

对悬浮轴的看法，治超部门和运输户，互不认同。

柳勇认为，随着悬浮轴车辆的大量增加，对于路面的压力也就不断加大。夏季来临，随着气温升高，路面将出现软化，从而使路面破损加快。

陕西是全国目前惟一正式限制悬浮轴车辆上路的省份。对此，柳勇认为，这是因为加强公路治超工作对于陕西经济利益的影响并不很大——榆林地区作为陕西主要产煤区，去年煤的产量超过了1亿吨，但其中60％～70％是通过铁路运输到外省的——而且，悬浮轴车辆在整个运输业里所占的比重还相当小，即使是在榆林地区也不超过10％。所以，限制悬浮轴车辆，煤炭输出不会因此而减少，对于陕西省经济的影响微乎其微。显然，这种观点完全站在了政府立场。

然而，因治理悬浮轴，给运输户带来的巨大损失，谁来承担?

“我们只能采取堵的办法”

张引弟也是悬浮轴车的车主。

他听说榆林政府与货车司机双方达成了妥协，所以，5月25日立刻去西安拉货。为避麻烦，张引弟把悬浮轴的2个车轮拆了下来。走高速一路顺利到达西安，第二天把货装好，下午启程返回。但是刚走到西安的环城高速，就被拦下。尽管悬浮轴的轮子拆了下来，但仍然不能得到西安方面的承认，无奈张引弟改走了省道。一边走一边嘀咕：“这回肯定不少罚。”

虽然早有心理准备，但令他没想到的是，被罚的理由竟然是私改车型。5月27日凌晨4点多，张引弟走到延安甘泉县，突然被交警拦住。“他们说我私自拆了2个轮子，于是罚了我1500块钱。但是，当初我上高速时，他们又说我这是有悬浮轴的车，不让我上。”张引弟气愤地说。

实际上，按照规定悬浮轴车辆在省道上也应禁止通行。但到目前为止，并未严格执行。张引弟觉得这很好解释：“省道上交警可以拦截车辆，各个县的交警都会长期蹲点儿，罚款也就多。几乎每过一个县，我们都要交罚款。通常，我们走一个单程，都会被罚5～8次，至少要损失五六百元。而每次罚的钱也不一样，不要票的话，就是50或100，要票的话就要200元了。”

另一运输户刘米焕计算了一下，他的车自重约15吨，如果按照4个轴计重，即40吨的载重量，这样只能拉25吨货，但其养路费却是按照五轴的标准30．5吨缴纳的。刘米焕之前跑运输一天毛利可以赚800块钱，但其中养路费+保险+雇佣另一位司机的工资，每天的成本大约是300块；另外轮胎磨损+汽车修理费，平摊到每天的成本是250元。“跑西安的话，一般来说，货物运费160元／吨，按四轴少运6吨，这样我就少挣了960块钱。单程去西安也就是1天，而这差不多也就是我1天的收入了。”

陕西省治超办新闻宣传组负责人刘峰告诉记者，目前，陕西省治超办考虑到实际情况，已经草拟了一份文件递交到了陕西省政府。主要内容就是，允许悬浮轴车辆在高速路及国省干线路上行驶，但只承认实轴的承重。

他说，陕西省治超办现在希望厂家能够有一个积极的姿态，为所有的悬浮轴车辆进行统一的拆除，其中交通部门可以承担其20％～30％的费用，而剩余的部分应由运输户和生产厂家来协商。按照省治超办的计划，这项工作能够从7月15日开始，利用1个月的时间来完成。并且省治超办还建议交管部门变更运输户的行驶证、营运证、养路费征收吨位等。这样，就避免了私自改装车量和多缴纳养路费的问题。

不过，榆林东方集团有限公司销售部经理杜垚森告诉记者，他们曾跟北汽福田方面取得联系，对方表示：这项政策仅限于陕西一省，所以应当由陕西省内部自行解决。”杜垚森还表示：“如果政府决策如此的话，责任要由用户来承担。”按照当初签署的协议，如果运输户没有能力继续偿还，车辆将被扣押变卖，以抵所剩余之贷款。

按规定，每一种新车型的生产，都须事先经由国家发改委批准。

榆林市公路局路政科副科长柳勇认为，问题的根源实际在于国家发改委的“监管不力”。现在，悬浮轴车辆的投放市场，货车马力足以带动数倍于核定载质量的货物，运输户们按照核定载质量缴纳的养路费与其实际给公路造成的负担存在巨大差距。“但是我们负责治超的部门管不了生产的部门，因而只能采取堵的办法。这样必然导致所有的矛盾都集中在了超检站，闯站、围攻超检站的事件时有发生。”

刘峰说，5月26日下午至27日深夜，陕西省汉中市勉县收费站，也因悬浮轴的问题发生了堵塞。

6月12日，北汽福田汽车欧曼营销公司公关传播部部长徐向明告诉记者，生产这种车，是考察到市场有这个需求，“是一汽解放先出的这种车，我们也是跟着它跑。既然有钱我们为什么不去赚呢?”

徐向明说，北汽福田的这种车其实在陕西卖出去的并不算多，更多的销往山东、河北等地方。

作者：王　寻

车辆轴重铁路运输论文 篇2：

我国铁路集装箱重载车辆技术方案

集装箱运输是铁路货物运输的发展方向。与公路集装箱运输相比，铁路集装箱运输具有运量大、运距长、成本低、全天候运行等优点；与铁路棚车运输相比，铁路集装箱运输具有易于实现多式联运、运输效率高、货损小、成本低等优点。据统计，欧美发达国家铁路集装箱货运量占铁路货运总量的40%~50%，占铁路适箱货量的80%；而我国铁路集装箱货运量仅占铁路货运总量的3%，占铁路适箱货量的10%左右，集装箱海铁联运量不到港口集装箱吞吐总量的1%。由此可见，我国铁路集装箱运输与国外相比还有很大差距，但也具有广阔的发展前景。2009年我国铁路集装箱运量为380万TEU；根据铁道部“十二五”发展规划，2012年我国铁路集装箱运量将达到，比2009年增长近2倍。在该背景下，发展铁路集装箱重载运输对于实现我国铁路集装箱运输总体发展目标具有积极意义。

我国现有铁路集装箱车辆存在的问题

我国现有铁路集装箱主流车型包括X2K，X4K和X6K，轴重分别为，和，其中：X2K为双层集装箱车辆，X4K和X6K为单层集装箱车辆。

由于我国既有铁路线路的最大允许轴重过小，且双层集装箱运输限界过低，导致现有铁路集装箱车辆存在以下问题：

（1）车辆载质量小于所载集装箱额定质量。比如，X2K车型和X4K车型的载质量分别为和，均小于所载集装箱额定质量，车辆装载集装箱时需要重箱与轻箱搭配，如无法配箱，则只能少装箱，导致运力浪费。

（2）车辆形式不科学。由于我国既有铁路线路的最大允许轴重只有，因此，双层集装箱车辆无法采用关节式结构，只能采用独立式结构，导致车体两端浪费了部分装载空间；此外，单层集装箱车辆无法采用一车四箱的长大式结构，导致同等列车编组长度内的有效装箱量减少。

（3）无法满足40英尺箱的叠装要求。我国铁路双层集装箱运输的限界高度为，只能采取下层2个20英尺箱和上层1个40英尺箱的方式进行装载。在2个40英尺箱叠装的情况下，限界高度必须达到左右，现有的限界高度无法满足这一要求。

2美国铁路集装箱重载运输发展情况

20世纪50年代，美国开发了2×20英尺集装箱专用平车，轴重；60年代末开发了3×20英尺和4×20英尺等集装箱专用平车，其中最具代表性的是Bethlehem平车，该车轴重，额定载质量，底架长，能够装载4个20英尺箱或2个40英尺箱。

随着40英尺及以上集装箱逐渐增多，车辆轴重日趋增大；但由于单节车辆长度受到曲线通过能力的限制，导致车辆轴重的增加也受到一定限制。为充分利用车辆轴重，20世纪70年代末美国开发了关节式集装箱平车，将转向架置于两车之间，采用关节连接器连接两车，从而既缩短了车辆长度，解决长车难以通过曲线的问题，又提高了轴重利用率。

为增强铁路运输的竞争力，降低运输成本，20世纪80年代初，美国在限界改造的基础上研制了单车式双层集装箱车辆，也就是将一个集装箱置于另一个已装车的集装箱上，然后编组运输，这种运输方式称为双层集装箱运输。单车式双层集装箱车辆虽然充分利用了限界高度，但在装箱长度上有所浪费。

为充分发挥双层集装箱运输的优势，美国又进一步研制了关节式双层集装箱车辆。进入20世纪90年代，关节式双层集装箱车辆（5节1组）已成为美国铁路集装箱车辆的主要形式，承担了美国70%的集装箱运量。双层集装箱专列每周大约发送200多列，运输线路多达数十条，主要往返于西海岸的西雅图、洛杉矶与中部的芝加哥以及东海岸的各城市之间。双层集装箱列车一般由4台机车牵引，编组长度为1~2 km，总重近万吨，标志着美国铁路双层集装箱运输进入重载运输领域。美国开展铁路集装箱重载运输的有利条件包括：（1）铁路线路的最大允许轴重较大，达到；（2）限界较高，达到；（3）采用内燃机牵引以及“点到点”的运输组织形式等。

目前美国铁路集装箱重载车辆的保有量已超过30万运输单元，铁路集装箱重载运量占铁路集装箱总运量的80%以上。美国铁路运输取得较好效益主要归功于铁路集装箱重载运输。

3我国开展铁路集装箱重载运输的有利

条件

（1）运输组织条件按照发展规划，未来我国将形成以货运为主的铁路重载运输网，主要干线将实现客货分线或以货运为主，充分释放货运能力；随着我国18个铁路集装箱中心站相继建成，铁路集装箱运输将形成集约化、规模化的经营方式；随着我国经济发展和产业转移，集装箱货源地将由沿海向内陆扩展，集装箱平均运距将增加。

（2）基础设施条件铁路集装箱车辆具有轴重较大、每延米荷载较小的特点。轴重较大导致轮轨接触应力增大，加剧轮轨磨损，但这一问题可通过增加车轮直径和采用低动力转向架等措施来解决。经验表明，在车辆每延米荷载较小的条件下，轴重可增大1~2个等级。中国铁道科学研究院的专家认为，在铁路集装箱车辆每延米荷载的条件下，我国既有铁路线路上99%的桥梁都能满足轴重的运营要求；而铁路集装箱车辆每延米荷载仅，其最大允许轴重可达29.0~，这为我国开展铁路集装箱重载运输创造了基础设施条件。

（3）货运条件根据国际标准化组织制定的标准，20英尺箱的额定质量已由过去的提高至。据调查，国内铁路装车集装箱的平均质量已达以上，部分线路已达，这为我国开展铁路集装箱重载运输创造了货运条件。

4我国铁路集装箱重载车辆技术方案

据分析，我国铁路要开行关节式双层集装箱车辆，最大允许轴重应超过，限界高度应达到，电气化接触网高度应达到。目前我国新建的重载专线主要用于煤炭、矿石等散货运输，因此，铁路集装箱重载运输可在既有线路上开行大轴重的长大式单层集装箱车辆，或在符合限界要求的线路上开行单节式双层集装箱车辆。

4.1方案一：轴重29.0 t单层集装箱车辆

如图1所示，该车额定载质量为，自重，轴重，主要装箱工况为单层装载3个20英尺箱。与现有的X4K车型相比，该车额定载质量增加；在编组长度相同的情况下，列车额定总载质量增加27%。

4.2方案二：轴重30.0 t长大式单层集装箱车辆

该车额定载质量为，自重，轴重，主要装箱工况为单层装载2个40英尺箱，或单层装载2个20英尺箱和1个40英尺箱。与X6K车型相比，在编组长度相同以及装载40英尺箱的情况下，列车总载箱量增加，额定总载质量增加，自重减轻。

4.3方案三：轴重30.0 t双层集装箱车辆

该车额定载质量为，自重，轴重，主要装箱工况为下层装载2个20英尺箱，上层装载1个40英尺箱。与X2K车型相比，该车额定载质量增加；在编组长度相同的情况下，列车额定总载质量增加17%。

（编辑：张敏收稿日期：2011-09-05）

作者：张四梅

车辆轴重铁路运输论文 篇3：

重载铁路货车副构架式径向转向架轮轨动力作用研究

摘要：本文简述了评价铁路货车轮轨动力作用的主要指标，研究了配装转K7型、DZ3型转向架时车辆轮轨动低动力作用情况。其次，阐述了配装DZ3型转向架车辆线路动力学试验的部分轮轨动力作用试验结果。结果表明，H.H.Jenkins简化模型、车辆-轨道耦合动力学模型計算结果相近;车辆各轮轨低动力作用指标均与车辆运行速度呈近线性、正比例关系;与25t轴重转向架相比，在重载铁路运输中DZ3型转向架具有十分突出的优势。

关键词：重载铁路货车;副构架式径向转向架;轮轨动力作用;25t轴重转向架;DZ3型转向架

0  引言

重载与高速是铁路运输永恒不变的发展主题。2005年，在巴西举行的国际重载协会（International Heavy Haul Association，简称IHHA）的年会上对货物列车重载运输的概念重新进行了定义：①重载货车牵引吨位大于或等于8000t;②轴重大于或等于27t;③在长度大于或等于150km的铁路区段上运行，每年货运量大于或等于4000万t。满足上述任意两项，即可称为重载运输。

截至目前，我国已有多条重载运输线路，如大秦铁路、瓦日铁路、浩吉铁路等，其中大秦铁路和瓦日铁路则具有较为特殊的意义。大秦铁路是我国第一条双线电气化重载单元列车运输专线，全长653km，重载列车牵引重量至少可达2万t，2018年年货运量突破4.51亿t，其主要运用车辆为80t级专用敞车（配装25t轴重转向架）;瓦日铁路则是我国第一条按照30t轴重标准建设的重载铁路，全长1260km，重载列车牵引重量可达1万t，年货运量可达2亿t，主要运用车辆为80t级通用敞车（配装27t轴重转向架）。重载运输中的铁路货车所采用的转向架均具有低动力、低磨耗、低阻力等特点，而副构架式径向转向架是其中的典型代表之一。

国外研究表明，采用径向转向架可以有效降低轮轨动作用力，延缓重载运输中轮轨损伤和磨耗，延长轮轨的使用寿命。其中，可使轮轨横向力降低10～30%，轮轨垂向力降低约3～5%[1];使轮对冲角降低60～80%，增加车轮寿命500%，增加钢轨寿命25倍，减少车辆维修70%;曲线通过阻力仅为传统三大件转向架的30～50%，能耗可降低5%[2]。为进一步分析径向转向架在重载运输中的突出特点，本文就国内批量运用的25t轴重转K7型转向架、27t轴重DZ3型转向架（简称“转K7型转向架、DZ3型转向架”）时在低动力作用等方面进行了研究。

1  轮轨动力作用指标

考察铁路货车轮轨动力作用的指标有轮轨垂向高频作用力P1（简称“P1力”）和中低频作用力P2（简称“P2力”）、轮轨横向力Q、车辆蛇行稳定性（即蛇行运行临界速度Vcr）、轮轨冲角Ψ、脱轨系数Q/P（P为垂向作用力）、轮重减载率ΔP/P、轮轨磨耗功率Wt和轮轨磨耗指数Wi等。结合轮轨磨耗的不同部位、轮轨力实际作用位置、效果等因素，上述指标可反映不同的磨耗状态，有必要对其进行进一步论述。

1.1 P1力、P2力

轮轨间的相互作用力包括轮轨间静态作用力和动态作用力。研究表明，P1力和P2力是评价轮轨垂向动作用力的重要指标，对轨道设施损坏起重要作用，如图1所示。

P1力是机车车辆簧下零部件与钢轨间所产生的高频振动而引起的冲击力，具有频率高、衰减快的特点，一般频率大于500Hz，其来不及向簧上及轨下传递，而直接作用于车轮和钢轨本体上，是导致车轮扁疤、轨道破损、联接螺栓孔裂纹及鱼尾板折断的主要原因。P2力是整个机车车辆系统与轨道系统受脉冲激励而出现的中低频响应力，一般频率在30～100Hz范围内，相比P1力，其频率较低，能够充分向轨道下部传递，对轨道表面状态及轨下结构起主要破坏作用。

1.2 轮轨横向力Q、垂向作用力P

车辆在有随机不平顺的线路上运行时，轮轨横向作用力Q、轮轨垂向作用力P直接作用在车轮和钢轨之间，是引起钢轨变形、侧翻、横移、下沉和轮轨磨耗的主要因素。

1.3 轮轨冲角Ψ

轮轨冲角Ψ的大小，既反映车轮爬轨的可能性，又反映轮轨之间的磨耗（特别是车轮轮缘和钢轨侧面磨耗）倾向，也是反映轮轨相互作用的主要指标。

1.4 轮轨磨耗功率Wt、磨耗指数Wi

轮轨间的磨耗功率Wt为轮轨间的蠕滑力与蠕滑率之间的乘积，其单位为kN·m/m，它反映出车轮踏面和钢轨顶面的磨耗程度，磨耗功率越大，表明车轮踏面和钢轨顶面的磨损越严重。

轮轨间的磨耗指数Wi为轮轨间的横向力Q与轮轨冲角Ψ的乘积，其单位为kN·rad，它反映出车轮轮缘和钢轨侧面的磨耗程度，磨耗指数越大，表明车轮轮缘和钢轨侧面的磨损越严重。

2  仿真模型

为研究铁路货车轮轨动力作用情况，常用H.H.Jenkins简化计算模型、车辆-轨道耦合动力学模型、轨道低接头模型及车辆横向-垂向耦合动力学模型。同时，在进行P1力、P2力计算时，采用H.H.Jenkins简化计算模型、车辆-轨道耦合动力学模型两种模型，以比较两种结果的差异性。而后的指标则以车辆-轨道耦合动力学模型进行计算。采用轨道为60kg/m轨头。

根据C80BF（配装K7型转向架，简称C80BF）、C80EF（配装DZ3型转向架，简称C80EF）车辆本身的典型结构特点，在建立车辆系统动力学模型时，忽略次要因素，并进行了如下假定：①轮对、U形副构架、侧架、摇枕、车体及钢轨视为刚体;②忽略连挂车辆间的相互作用力，仅考虑单辆车的匀速运行工况。

在车辆动力学建模过程中，针对各刚体、力元、连接元的位置及自身的各向自由度均按照实际车辆状态进行设置。80t级敞车在横向、垂向系统共有55个独立的自由度。计算中车辆的自由度如表1。

根据C80BF、C80EF的车辆结构特点，在对应车辆动力学模型中增加如下非线性因素：①轮轨接触：在动力学模型中，车轮踏面采用TB 449 《机车车辆车轮轮缘踏面外形》中的LM型车轮踏面，钢轨型面采用GB 2585 《铁路用热轧钢轨》中的75kg/m钢轨。②轮轨蠕滑：在研究中先按Kalker小蠕滑线性理论确定蠕滑力，然后采用试探法将所得的蠕滑力修正为满足要求的非线性值。③车辆悬挂系统：车辆悬挂装置在工作状态时，在垂向方向具有两级刚度特性。在动力学模型中，采用该悬挂装置的两级刚度悬挂特性曲线。

摩擦减振器摩擦力的大小与减振弹簧挠度有关，其方向随侧架、摇枕的相对运动速度方向的变化而变化。

在摇枕和车体之间存在回转摩擦力矩（旁承摩擦力矩、心盘摩擦力矩），其大小、方向车辆空、重状态及车体摇头运动有关。

3  仿真结果

3.1 P1力和P2力

3.1.1 H.H.Jenkins简化模型

DZ3型转向架、转K7型转向架重车工况在60～132km·h-1速度范围内，P1力、P2力的计算结果如图2、图3。

由图2、图3易知，在该模型下，P1力、P2力均与速度V近似呈线性、正比例关系;当车辆运行速度为120km·h-1时，DZ3型转向架的P1力比转K7型转向架的P1力增加5.75%;当车辆运行速度为120km·h-1时，DZ3型转向架的P2力比转K7型转向架的P2力增加5.12%。

3.1.2 車辆-轨道耦合动力学模型

基于车辆-轨道耦合动力学模型，DZ3型转向架、转K7型转向架重车工况在60～132km·h-1速度范围内，P1力、P2力的计算结果如图4、图5。

由图4、图5易得，在该模型下，P1力、P2力均与速度V近似呈正比例关系;其次，当车辆运行速度为120km·h-1时，DZ3型转向架的P1力比转K7型转向架的P1力增加5.72%;当车辆运行速度为120km·h-1时，DZ3型转向架的P2力比转K7型转向架的P2力增加6.53%。

另外，对比H.H.Jenkins简化模型和车辆-轨道耦合动力学模型计算结果后发现，两种模型下，其结果误差极小，即当车辆运行速度为120km·h-1时，P1力的误差值为0.03%;当车辆运行速度为120km·h-1时，P2力的误差值为-1.41%。这也说明两种模型可进行相互验证。如下其余指标将仅按照车辆-轨道耦合动力学模型计算。

3.2 轮轨横向力Q、垂向力P

在直线工况、美国Ⅴ级线路谱激扰下，基于车辆横向—垂向耦合动力学模型，DZ3型转向架、转K7型转向架重车工况在60～132km·h-1速度范围内，轮轨横向力Q、垂向力P的计算结果如图6、图7。

由图6、图7易知，车辆在直线线路运行时，轮轨横向力的大小与其运行速度近似呈正比关系。当运行速度为120km·h-1时，DZ3型转向架的轮轨横向力Q比转K7型转向架的轮轨横向力Q增加5.11%。其次，当车辆运行速度为120km·h-1时，DZ3型转向架的轮轨垂向力P比转K7型转向架的轮轨垂向力P增加3.27%。

3.3 轮轨横向力Q、垂向力P、轮对冲角Ψ、磨耗功率Wt和磨耗指数Wi

基于车辆横向—垂向耦合动力学模型，DZ3型转向架、转K7型转向架重车工况通过下列曲线时：

①半径R=300m、600m、800m，外轨超高h=120mm、90mm、60mm，缓和曲线长度均为LS=75m，圆曲线长度均为LC=100m，最大欠超高均取70mm，运行速度V=69.5km·h-1、90.2km·h-1、93.9km·h-1;②以45km·h-1通过12号道岔组成的过渡线。

其第一轮对（导向轮对）的相应计算结果如表2～表6。

由表2～表6易知，DZ3型转向架的轮轨横向力Q比转K7型转向架约增加5.56～6.75%;轮轨垂向力P约增加2.13～3.11%;轮对冲角Ψ约增加2.35～8.85%;磨耗功率Wt约增加1.43～5.98%;磨耗指数Wi比约增加4.94～7.59%。

4  试验结果

2012年9月～2013年6月，铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站中国铁道科学研究院对配装DZ3型转向架的80t级车车进行了线路动力学试验。试验结果表明：在110km·h-1试验速度范围内，车辆具有良好的动力学性能，运行平稳性和安全性优于比较车C70型敞车（配装转K6型转向架）。车辆运行稳定性、运行平稳性均符合GB/T 5599-1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的要求。试验车辆及编组如图8、图9。

DZ3型转向架线路动力学试验轮轨动力作用的部分结果如图10。由此易知：①车辆以不同速度在直线上运行时，DZ3型转向架的空车轮轴横向力最大值和平均值较比较车C70型通用敞车分别降低约13.97～51.04%、39.39～55.10%;重车上述指标分别降低-13.26～22.42%、22.56～51.63%。直线运行时，DZ3型转向架降低轮轴横向力效果明显。②车辆以不同速度通过半径R350m～R1200m曲线及12号道岔时，DZ3型转向架的空车轮轴横向力最大值和平均值较23t轴重的比较车C70型通用敞车分别降低约7.52～57.48%、-8.22～54.33%;重车上述指标分别降低-23.74～41.23%、37.94～41.97%。除个别曲线工况外，DZ3型转向架曲线轮轴横向力比23t轴重的比较车C70型通用敞车还小。

5  结语

根据以上分析易得：①无论采用H.H.Jenkins简化模型，还是采用车辆-轨道耦合动力学模型，其计算结果均较为接近，其最大误差仅为-1.41%，可满足工程研究之用。②DZ3型转向架（使用轴重26.375t）的轴重增加5.5%、车轮直径加大75mm，轮轴重量增加17.2%，转向架轴距和所配装的80t级车辆的定距较长，故轮轨作用力有所增加;但从簧下重量增加幅度来讲，其仍具有较低的轮轨动力作用指标。③DZ3型转向架和转K7型转向架各低动力作用指标均与速度呈近线性、正比例关系。④和传统三大件转向架相比，DZ3型转向架轮轴横向力降低幅度明显、且具有使轮轨横向力均匀分配的特点，可有效降低轮轨偏磨、侧磨，延长其使用寿命。

参考文献：

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[2]严隽耄，翟婉明，陈清，傅茂海.重载列车系统动力学[M].北京：中国铁道出版社，1999.

[3]王福天.车辆动力学[M].北京：中国铁道出版社，1983.

[4]中国铁道科学研究院.C80EF型通用敞车（2011年研制）检验报告[R].

[5]L.L. Bradfield， R.D. Fr？觟hling. Radially Aligning Self-Steering Bogies an Indispensable Key to Green Heavy Haulage[J]. 10th International Heavy Haul Association Conference， 2013：722-728.

[6]王勇，罗仁，池茂儒.西南交通大学牵引动力国家重点实验室.大轴重货车转向架轮轨动力作用和磨耗研究.

[7]西南交通大学.南车眉山车俩有限公司27t轴重副构架式径向转向架轮轨作用力计算报告[R].

基金项目：四川省科技攻关计划;项目号：2019JDRC0030;项目名称：具有变摩擦功能的铁路货车控制型转向架性能研究。

作者简介：罗汉江（1983-），男，甘肃兰州人，学士，高级工程师，从事转向架设计工作。

作者：罗汉江 李志强 吴畅 尹买云 李冬 张显锋