货物重心在车辆上横向容许偏移量的研究_韩梅

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货物重心在车辆上横向容许偏移量的研究

韩　梅,张　健

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(1.北方交通大学交通运输学院,北京　100044;2.上海铁路局货运处,上海　200071)

摘　要:在探讨货物重心横向偏移对重车运行稳定性的影响的基础上,指出现行《铁路货物装载加固规则》关于货物重心在车辆上容许的横向偏移量规定的某些不合理性,提出了更为科学的对横向容许偏移量的要求。

关键词:铁路;货物运输;装载;横向偏移

中图分类号:U294.25　　　　　　　文献标识码:C

文章编号:1004-2024(2002)05-0033-02

　　当从货物重心所在纵向垂直平面起算,货物两侧宽度不等时,如果装载时使货物重心落到车辆纵中心线上,则宽度较大的一侧可能超过机车车辆限界,甚至无法通过建筑限界,而宽度较小的一侧距限界还有较大的空间。为了避免货物超限或缩小超限等级以及使货物能够通过建筑限界,有时需采用使货物重心偏离车辆纵中心线的装载方案。

当大的垂直作用力,而车辆和线路在设计时均未考虑如此大的作用力,因此可能导致车辆与线路的损坏,甚至造成重车倾覆事故。

2　关于货物重心在车辆上横向容许偏移量的规定及存在的问题

为保证重车运行安全,《铁路货物装载加固规则》(以下简称《加规》)规定:“货物重心的投影应位于车地板的纵、横中心线的交叉点上。必须位移时,横向位移不得超过100mm,超过时,应采取配重措施。”由此可知,货物重心(或配重后货物的总重心),在车辆上的横向偏移量不超过100mm时,不致影响重车运行安全。横向偏移量超过100mm则是不允许的,即无论货物重量为多大,其重心(或配重后货物的总重心)在车辆上的横向偏移量均不得超过100mm。这样规定是否合理呢?

为使车辆的脱轨系数和轮重减载率在容许的范围内,保证重车运行的稳定性,应避免车辆两侧的车轮产生较大的负重差,即避免车体(不包括车辆转向架)与所装货物的总重心横向偏移量过大。现行《加规》中仅对于货物重心在车辆上横向容许偏移量进行了100mm的限制,没有考虑货物重量带来的影

(3)对超长货物要事先比较跨装及一车负重两端突出的优缺点,确定较好的装载加固方案。

参考文献:

[1]铁道部.铁路货物装载加固规则[Z].北京:中国铁道出版

社,1995.

[2]杨树仁.阔大货物装载加固实例[M].北京:中国铁道出

版社,1989.

(收稿日期:2001-08-27)

1　货物重心横向偏移与重车稳定性

装载时,货物重心偏离车辆纵中心线会造成车辆横向上的偏载。当货物重心在车辆上的横向偏移

量过大,即货物重心偏离车辆纵中心线的距离过大时,由于车辆一侧负载过重,可能压死一侧旁承,影响车辆转向架通过曲线的转向;车辆的横向偏载量过大还会导致一侧车轮严重减载,从而使脱轨系数和轮重减载率大大增加,可能超出危险限度,影响重车运行稳定。另外,货物重心的横向偏移量过大时,由于车辆偏载过于严重以及在运行中侧滚振动产生的垂向力的作用,可能导致转向架弹簧装置周期性短时间压死,造成车辆与线路间的刚性传递,产生相

作者简介:韩梅(1973—),女,讲师,博士研究生.

主要考虑运费、加固费、超限等级、集重等因素。

(1)在条件许可的情况下,尽量少使用货车。(2)如果同时有可能超限和重车重心高超过规定,则应选择车地板较低、自重较重、货车重心较低的货车,尽量减少突出长度、垫木和座架的高度,以保证运输安全为准,不要任意抬高,以尽量降低超限程度和重车重心高。

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响,显然过于片面,不够合理。

铁道货运　2002年第5期

装载情况似乎过于粗略。因为游间为零说明货物与车体的总重心横向偏移量已超过平面心盘的半径150mm,远大于二者总重心的允许偏移量,已属严重偏载;游间不为零只能说明二者总重心的横向偏移量不大于150mm,但是否超出允许范围则无法判断。因此,不能用游间是否为零来判定货物重心的实际偏移量。比较科学的方法是根据货物装车前后转向架弹簧的形变(即压缩量)确定货物重心的实际位置。

如图1所示,设重为Q的货物装车后其重心的实际横向偏移量为b,车辆转向架两侧弹簧所承担的货物重分别为NA、NB,则

Q(l/2)+bQ(l/2)-b,　NB=

ll

　　设车辆一侧弹簧的总刚度为K,则NA=K·NA=

ΔxA,NB=K·ΔxB。将NA、NB代入上两式并相除可以得到:

ΔxA(l/2)-b=ΔxB(l/2)+b

3　货物重心在车辆上横向容许偏移量确定

在确定货物重心在车辆上的横向容许偏移量时,应考虑货物重量不同对车辆运行稳定性带来的

影响,同时综合考虑货物与车体的共同作用。

重量为60t的货物,装车后其重心偏离车辆纵中心线100mm时为横向现行允许限度内的最不利装载工况。在这种情况下,货物与车体(车体重量按10t计算)的总重心至车辆纵中心线所在垂直平面的距离为:

(60×100+10×0)/(60+10)=85.7mm根据对《加规》的分析可以得出,只要货物与车体的总重心偏离车辆纵中心线的距离不大于85.7mm,就能保证重车运行安全。因此,重量为Q的货物装车后,当货物重心在车辆上的横向偏移量为b时,为不影响重车运行安全,需满足下式要求:

(Qb)/(Q+10)≤85.7

　　解上面不等式可得出货物重心在车辆上的横向

容许偏移量:

b≤85.71+(10/Q)　　(mm)

(1)

式中,Q为货物重量,t。

由以上分析可知,公式(1)是在综合考虑货物重量及车体重对车辆运行影响的情况下得出的,较为科学。因此,货物重心的横向偏移量b只要能满足公式(1)的要求,就不会影响重车运行稳定。

图1　车辆装载受力示意图

4　货物重心在车辆上实际横向偏移量确定

在多数情况下,货物装车后其重心的实际横向偏移量与装载方案中的理论值会有所不同。即使是散堆装货物或成件包装货物,装载时也难以保证使货物的总重心位于车辆中央,其偏移量也很难计算。由于厂家提供的货物重心位置不够准确以及用起重机吊装货物时装载位置不可能很准确,因此大件货物装车后其重心在车辆上的实际横向偏移量可能与装载方案中的不同,当货物重心的实际横向偏移量过大时会影响重车运行稳定。那么如何判断装车后货物重心实际横向偏移量的大小,以及是否超出允许限度呢?

《加规》第35条规定:“超长、集重和超限货物装车后,车辆转向架任何一侧旁承游间不得为零,遇球形心盘一侧为零时,可用千斤顶将压死一侧顶起,落顶后出现游间,表明货物装载符合要求。”对于平面心盘,这种用判断游间是否为零的方法来衡量货物　　解上面方程,可得出货物重心在车辆上的实际横向偏移量:

b=

ΔxB-ΔxAl·　　(mm)

ΔxB+ΔxA2

(2)

式中,ΔxA、ΔxB分别为货物装车后车辆两侧弹簧的总压缩量,mm;l为车辆转向架两侧弹簧中心的距

离,mm。

可见,只要分别测得车辆两侧弹簧的总压缩量,即可由公式(2)求出货物重心的实际偏移量b,b为负值说明货物重心向A侧偏移。如果b满足公式(1)的要求,说明货物重心的实际横向偏移量并未超出允许限度,不会影响重车的运行安全。

参考文献:

[1]铁道部.铁路货物装载加固规则[Z].北京:中国铁道出版

社,1995.

[2]韩梅.关于阔大货物运输的若干理论及其运用问题探讨[D].北京:北方交通大学,1997.

(收稿日期:2002-02-28)