GMC—96x钢轨打磨车液力走行爬坡能力探讨

1、GMC96x钢轨打磨车液力走行爬坡能力探讨廖斌【摘要】今年3月，广铁集团GMC-96x型钢轨打磨列车在25坡道上坡运行时出现动力车轮对打滑的问题，引起了对打磨列车爬坡能力的探讨，本文通过研究GMC-96x打磨列车在不同的天气条件下GMC-96x打磨列车单动力和双动力的坡道启动能力，增强对GMC-96x打磨车运行性能的了解，提高打磨列车高铁运行平安系数。【关键词】爬坡能力；高铁；GMC-96x打磨列车0引言GMC-96x钢轨打磨车为襄阳金鹰重型工程机械生产的钢轨打磨列车，采用5节编组，其中1#、2#、4#、5#号车为工作车，采用惰性转向架，不具备自走行能力，3#车为动力车，采用动力转向架，提供整

2、车的牵引动力。GMC-96x钢轨打磨车整备后总重约500t，其中，3#车自重120t，其余工作车1#、2#、4#、5#重量约380t。1打磨车轮轨黏着力计算目前我国铁路线路大坡度主要在高速铁路和城际铁路线路，一般线路坡度不大于33，从几何角度分析，这些坡度的线路水平夹角极小，由于钢轨与水平面间夹角很小，不同坡度线路夹角的函数值相差不大，本文用33坡道夹角来计算各坡度的黏着力。车轮与钢轨之间的摩擦力，等于车轮动轮对钢轨面的垂直压力乘以黏着系数。当打磨车处于上坡道时，车辆重力G被分解成与钢轨垂直的压力G1和与钢轨平行的阻力G2，这两个力与车辆重力和水平夹角的关系是：G1=GcosG2=Gsin车轮

3、最大黏着力为F黏max=Gcos其中，根据TB/T1407-1998?列车牵引计算规程?，机车车辆轮轨件黏着系数，按以下公式计算：枯燥轨面：=0.0624+潮湿轨面：=0.0405+从平安角度出发，本文取黏着系数最小值，得出不同天气条件下最小轮轨黏着系数分别为：枯燥轨面：=0.23潮湿轨面：=0.153列车启动条件在铁路工程设计中，把运行中的列车看做是全部质量集中于重心的平移运动和某些局部进行回转车轮的刚体运动。根据牛顿定律，作用在物体上的力F与物体的质量m和加速度a三者的关系为F=ma，那么有：列车启动加速度a=根据TB/T14071998?列车牵引计算规程?规定，列车启动受到的阻力有：启动

4、根本阻力和坡道阻力。3.1打磨车启动根本阻力根据?列车牵引计算规程?规定，电力、内燃机车取5N/KN，滑动轴承车辆的启动单位根本阻力q=5N/kN，滚动轴承车辆的启动单位根本阻力q=3.5N/kN。钢轨打磨车动力车启动单位根本阻力取5N/KN，工作车采用滚动轴承，启动单位根本阻力取3.5N/kN。打磨列车启动根本阻力为：q=5×120×9.81+3.5×380×9.81=5.89+13.04=18.93KN3.2坡道附加阻力?列车牵引计算规程?规定，车辆的单位坡道附加力的数值，等于坡道坡度的千分数。故列车在10、20、23、30、33坡度上的的单位坡道附

5、加阻力分别为10N/KN、20N/KN、23N/KN、30N/KN、33N/kN。在10、20、33坡度上的坡道附加阻力分别为：5坡道：5=5×500×9.81=24.52KN10坡道：10=10×500×9.81=49.05KN20坡道：20=20×500×9.81=98.1KN23坡道：23=23×500×9.81=112.8KN25坡道：25=25×500×9.81=122.6KN30坡道：30=30×500×9.81=147.2KN33坡道：33=33×50

6、0×9.81=161.8KN4列車坡道启动能力计算参照轨道交通车辆“牵引制动特性及性能仿真计算资料，以0.0833作为判定列车能够启动的最小加速度。4.1根据列车牵引能力计算根据金鹰重型工程机械提供的打磨车动力曲线，打磨车动力车的最大牵引力约为280KN，计算出打磨车在坡度上启动加速度，得出10、20、33坡度下的列车启动加速度分别为：10坡道：a10=0.42m/s220坡道：a20=0.32m/s233坡道：a33=0.20m/s2计算结果说明，假设以钢轨打磨车的最大牵引力计算，各坡道的启动加速度均大于列车能够启动的最小加速度0.0833m/s2，不考虑其他因素时，列车在上述坡道

7、上能够启动。4.2根据列车启动黏着力计算实际运用中，打磨车牵引力是一个可以调节的作用力。司机通过驾驶台油门手柄，可以调节打磨车牵引力的大小。但控制列车启动的限制条件是：列车牵引力不能大于车轮与钢轨之间的最大黏着力。假设超过这个限度，车轮就会空转打滑，牵引力急剧下降。因此，需要验算打磨车启动时的黏着力，最终由黏着力决定打磨车启动牵引力的大小。钢轨打磨车动力车重120t，以33坡道的夹角计算动轮对钢轨的垂直压力，即：F黏max=Gcos120×9.81×0.9998=1177根据天气条件不同，机车车辆轮轨件黏着系数取值在0.150.23之间，所以不同天气条件下打磨车黏着力的范围

8、为：F黏max=1177=176.55KN270.71KNendprint将潮湿天气条件下的黏着力作为最大牵引力，代入公式计算得出各中坡度线路下打磨车启动加速度分别为：10坡道：a10=0.22m/s220坡道：a20=0.12m/s223坡道：a23=0.09m/s225坡道：=0.07m/s230坡道：=0.02m/s2计算结果说明：在潮湿天气下，以启动黏着力作为牵引力计算，钢轨打磨车在23坡道下的启动加速度大于列车能够启动的最小加速度0.0833m/s2，因此，打磨车只能在小于23的坡道上启动。将枯燥天气条件下的黏着力作为最大牵引力，代入公式计算得出各中坡度线路下打磨车启动加速度分别为：

9、10坡道：a10=0.4m/s220坡道：a20=0.3m/s225坡道：a25=0.25m/s230坡道：a30=0.21m/s233坡道：a33=0.17m/s2计算结果说明：在枯燥天气下，根据启动黏着力计算，钢轨打磨车在既有线路的各种坡道下33以下的启动加速度均大于列车能够启动的最小加速度0.0833m/s2，因此，在枯燥天气时打磨车在既有铁路线路的各种坡道上均能启动。4.3单动力的爬坡能力计算打磨车有两套动力传动系统，当其中一套动力系统失效时，只能依赖单套动力系统走行。单动力情况下钢轨打磨车最大黏着力计算如下：F黏max=Gcos20×3×9.81×0.9

10、98=588.5其中，根据天气条件不同，机车车辆轮轨件黏着系数取值在0.150.23之间，所以不同天气条件下打磨车黏着力的范围为：F黏max=588.5=88.28KN135.34KN将潮湿天气条件下的黏着力作为最大牵引力，代入公式计算得出各中坡度线路下打磨车启动加速度分别为：5坡道：a5=0.09m/s210坡道：a10=0.04m/s2計算结果说明：在潮湿天气下，以启动黏着力作为牵引力计算，钢轨打磨车在5坡道下的启动加速度大于打磨车能够启动的最小加速度0.0833m/s2，因此，在潮湿天气下单动力打磨车只能在小于5的坡道上启动。将枯燥天气条件下的黏着力作为最大牵引力，代入公式计算得出各中坡

11、度线路下打磨车启动加速度分别为：10坡道：a10=0.13m/s215坡道：a15=0.084m/s220坡道：a20=0.03m/s2计算结果说明：在枯燥天气下，以启动黏着力作为牵引力计算，钢轨打磨车在15坡道下的启动加速度大于打磨车能够启动的最小加速度0.0833m/s2，因此，在枯燥天气下单动力打磨车只能在小于15的坡道上启动。4结语根据GMC-96x钢轨打磨列车在客运专线施工时遇到的大坡度爬坡困难问题，本文从理论上计算GMC-96x钢轨打磨列车在不同工况、不同天气条件下的爬坡能力。数据说明，在枯燥和潮湿天气条件下，由于黏着系数不同，打磨列车的坡道启动能力也有很大不同。在枯燥天气时，双动力打磨列车能在33坡度启动，单动力打磨车只能在小于15的坡道上启动；在潮湿天气时，双动力打磨列车仅能在23以下坡度启动，单动力打磨车只能在小于5的坡道上启