我国铁路平车采用大型热轧型钢的演变和发展探讨

1、我国铁路平车采用大型热轧型钢的演变和发展探讨安卫于世明中国南车集团北京二七车辆厂摘要 回顾了我国铁路平车采用大型型钢的演变情况 介绍了铁路货车对大型型钢的质量 性 能要求 分析了平车发展趋势 对今后平车采用大型型钢进行探讨1概况我国自 80 年代改革开放以来 铁路货车的发展呈现出了快速发展的良好势头 据统计 我国 最近十年研制的新货车车型比建国以来 40 多年研制的总和还要多 现在 我国拥有各型货车约62 万辆 其中国铁货车 53 万辆 货车轴重由建国初期的 普遍发展到 21t 新造货车全部采用23t 轴重 部分货车采用 25t 轴重 载重由 30t 发展到 50t 60t,进而发展到70t,

2、大秦线运煤专线敞车载重 已经达到了80t 货车商业运营速度也从70年代的7080km/h提高到现在的100120km/h根据车辆运输介质的不同 铁路货车基本分为敞车 棚车 平车 罐车 保温车特种货物车 各种货车占有的数量和比例见表1表1各种货车数量和所占比例车种敞车棚车平车罐车保温车特种货车总计数量/万辆3913440.81.262比例/%63216.56.512100根据目前我国铁路货物运输情况大量需求的货车为C70型敞车和大秦线的C80系列专用敞车其它车型需求量较少在批量生产的C70型敞车C80B型敞车P70型棚车中较大的型钢是中梁 采用的是 310 热轧或冷弯乙字型钢 平车产量所占比例较

3、少 但平车到目前为止仍采用大型 H 型钢 或工字钢作为主要承载部件 如 NX70 型共用车 X6K 等在此对平车使用大型型钢的演变情况进行 简要回顾并对今后的发展要求进行分析2平车使用大型型钢的演变建国以来我国设计生产了多种型号的平车平车底架主要由中梁侧梁端梁枕梁横梁 等梁件组成主要结构见图11- 端梁2-枕梁3-中梁4-侧梁 5-横梁图1平车底架结构图word文档 可自由复制编辑解放初期我国生产了载重30t 的N1 该车中梁采用3009的槽 钢加上下盖板侧梁采用1807的槽钢底架为铆结构该车强度储备小在运用中发生 中 侧梁下凹等问题 在以后厂 段修中进行了加强改造 1953 年生产了载重 4

4、0t 底架长为12500mm 的N4型平车该车中强度储备较大运用技术状态较好同 时生产了载重50t的N5该车中侧梁仍采用550 但因底架长度较短使用时受到限制年60t底架长为12500mm的N6型 和N12型平车这两种车型中 侧梁也采用550 上述各车型中 中 侧梁用工 字钢材料均为普通碳素钢A319651971 年我国生产了载重 6065t 底架长为 13000mm 的 N16 型平车 该车中 侧梁初期仍采用国产 550 166 12.5 工字钢 为适应多种型钢规格制造需要 底架共有四种规格 中 侧梁型钢另有三种即进口 550 工字钢国产 10 工字钢进口 H该批车共生产了近1万辆曾是我国的

5、主型平车之一在N16 工字钢材料首次采用低合金钢成分增大了强度储备降低了车辆自重使用低合金钢材料的 N16型平车自重降低到19t以下使载重由60t提高到65t七十年代后 为了适应军运特载和铁路混凝土桥梁运输需要, 我国生产了 N17 型系列平车 该车 采用了国产 560 180 10 工字钢作为中 侧梁 在中梁上加焊了上盖板 提高了车辆的集中载重 能力 工字钢材料为 18Nbb辆 是包钢专门为铁路货车生产的工字钢 八十年代后期 根据料源情 况分别设计了国产 560 166 12.5 工字钢 国产 560 168 14.5 工字钢 进口 512 202 1222H 型钢 该批车前后共生产了约 7

6、000 辆 是通用平车的主型车之一八十年代后 为了适应集装箱运输的发展 开发了铁路集装箱专用平车 较早开发生产的 X6A型集装箱平车中梁采用进口 512 202 12 22 H 型钢 并加焊上 下盖板 侧梁采用 360 138 12工字钢 九十年代 生产了可满足多种箱型装载要求的 X6B 型集装箱平车 该车中梁采用 360 138 12 工字钢 并加焊上 下盖板 侧梁采用 400 144 12.5 工字钢 九十年代末 生产了运行速度达 到 120km/h 的 X1K 型集装箱平车 该车中梁采用 560 168 14.5 工字钢 并加焊上 下盖板 侧梁采用 360 138 12 工字钢 2004

7、 年 研制了 X2H(K)型双层集装箱平车 由于结构特殊性 该车主要 承载结构均采用冷弯型钢 没有采用大型型钢从1988年起 铁路从通用平车转产为兼有通用平车和集装箱平车功能的NX17系列的共用平车 由于该车需要较大的集载能力 因此 在车辆上首次采用了国产的 600 200 11 17H型钢作为中 侧梁3铁路货车对大型型钢的质量性能要求铁路平车采用大型型钢作为主要承载梁件 其优点是减少焊接工作量 减少焊接变形 与组焊 梁件相比 容易保证制造质量 生产效率高 适合大批量生产 采用大型型钢制造平车其缺点是只 能选用现有的规格品种 采用钢板组焊结构制造车辆主要承载梁件 可以按照真正的等强度理论设 计

8、车体结构 但难以适应大批量生产要求在1995560工字钢少量采用进口512型 钢从1998年我国开始生产各种规格H型钢同时铁路货车采用新的强度规范以后平车主要采 用600H型钢不再采用工字钢作为主要承载梁件H型钢主要优点是轧制质量稳定尺寸精度高 形状公差小断面形状比较符合车辆承载强度要求在生产制造货车过程中较少发生质量问题受 到铁路货车生产厂家欢迎随着我国铁路货车载重能力增加和货车商业运营速度的提高 铁路货车特别是平车对大型型钢 提出了新的要求 从性能上看 要求进一步提高强度等级 屈服强度要达到 450Mpa断面尺寸优化 合理 保证-40的低温冲击功 Ak 不小于 23.2J 并具有耐大气腐蚀

9、性能 从质量上要求尺寸精 度高 形状公差小 外观质量好笔者曾对国产工字钢和进口 H 型钢两种型钢的化学成分 机械性能及外形尺寸形位公差等项 目进行了比较 认为进口 H 型钢的各项指标和外观质量 尺寸质量均高于国产工字钢从货车生产 过程中所发生的质量问题来看 进口H型钢明显少于国产工字钢4铁路平车今后的发展趋势N17 型系列平车与 N16 型车相比 加大了集载能力 适应了军运特载要求 发展到 N17A型平车以后 取消了侧门仅保留了端门因此平车也丧失了部分运输货物品种如沙石矿石袋装货物中的 水泥粮食等同时为了提高装载加固可靠性根据铁道部规定原木也不再采用平车运输改 用敞车运输或平车经加装木材集装箱

10、后运输 平车运输货物品种有所减少 80年代我国发展了兼有 普通平车和集装箱车功能的共用车如NX17ANX17BK等今后我国不再生产类似N17型的普通平车 而全部生产共用平车今后载重 70t 的 NX70 型共用平车(见图 2)是主型平车产品该车中梁采用6302001320H型钢侧梁采用6002001117H型钢图2NX70型共用平车外照随着货车向专用化发展 通用平车的所占比例将会越来越小 最终被各种专用平车 如集装箱 运输车 汽车运输车 桥梁运输车 长钢轨运输车等取代 在专用平车中 需求最大的品种是集装 箱专用平车从集装箱发展趋势分析 国内铁路 5t 专用箱已经淘汰 铁路 10t 专用箱也不再

11、新造并决定 在今后 3 年淘汰完毕 国际 40 英尺及以上的集装箱的总重均为 30.48t 而且一直没有变化 国际 20英尺箱总重由70年代的20.32t发展到80年代的24t 90年代又发展到30.48t 今后国内集装 箱平车不再考虑国内 5t 箱和 10t 箱的承载工况 从国际国内集装箱运输统计分析集装箱在运输 中 装载到最大总重的比例很小 绝大多数没有达到标记的最大总重 由于集装箱在运输中是按箱 收费 而不是按载重记费 因此努力缩短集装箱平车的车辆长度 在850m或1050m的有效站台长 度上尽量编组更多的车辆 增加运输箱数 是集装箱平车发展的重要趋势从以上集装箱发展情况分析今后我国集装

12、箱专用平车将重点发展以下几种车型a承载2个20英尺或1个40英尺 车体长度12.3m载重61t 轴重21t的X6K型集装箱平车(见 图3) 这种集装箱平车是今后一段时期需求量最大的车型 该车中梁采用600 200 11 17H型钢侧梁采用3008010冷弯槽钢b承载3个20英尺或1个40英尺和1个20英尺 车体长度18.4m载重72t 轴重23t的的X4K 型四轴集装箱平车 该车中梁采用钢板组焊成高度为 800mm 的箱型梁无侧梁c承载4个20英尺或2个40英尺 车体长度18.5m载重78t 轴重25t的X2K型双层集装箱平 车 该车全部采用冷弯型钢作为承载部件d承载4个20英尺或2个40英尺

13、 车体长度25.6m载重122t 轴重25t的两联关节式集装箱 平车 该车中梁采用500 200 10 16H型钢 侧梁采用350 175 7 11H型钢图3 X6K型集装箱专用平车外照 汽车运输专用车采用整体承载结构 由一层底架 二层底架 侧墙 车顶等组焊而成 底架结构与敞车相似中梁采用310乙字型钢侧梁采用冷弯槽钢没有采用大型型钢 桥梁运输专用车与平车相似 但平车底架上面增加货物转向盘 以便进行桥梁跨装运输 随着我国铁路客运专线建设发展 铁路预应力混凝土桥梁运输量增加 需要批量生产特种桥梁运输专用 车 今年研制的大吨位预制梁专用运输车采用四根 630 200 13 20H 型钢预计今后两年

14、将生产 近千辆桥梁运输专用车长钢轨运输车是一组由三十几辆N17型或N17K型改进型平车组成的车组 进行500米长钢轨的运 输N17或N17K型平车中侧梁采用560工字钢或600H型钢5铁路货车用大型型钢今后发展探讨综上所述铁路平车采用大型型钢的各种规格见下表表2各种大型型钢在铁路平车上的采用情况序号型钢规格材料适用车型产量情况1工字钢55016612.5A3曾批量生产2工字钢56018010曾批量生产3工字钢56016612.52018NbN17曾批量生产4工字钢56016814.52018NbX1K中梁N17曾批量生产5H 型钢5122021222SS41曾批量生产6工字钢36013812Q

15、235-AX6B中梁X1K侧梁曾批量生产7工字钢40014412.5Q235-AX6B侧梁曾批量生产8H 型钢6002001117Q345C,09CuPCrNi-ANX70侧梁NX17大量生产9H 型钢6302001320Q345C,09CuPCrNi-ANX70中梁桥梁车大量生产由表 2 看出 除 X6B 型以外 我国平车采用的大型型钢高度为 550mm630mm 之间 随着我国平车系列产品的载重能力及运行速度的提高 平车所采用的型钢的断面尺寸也越来越大 但目前平车 所采用的最大型钢为630 200 13 20H型钢 高度在700mm以上的大型型钢并没有采用从平车中梁结构分析 目前轴重23t的X4K型四轴集装箱平车 该车中梁断面高度达到了800mm 如果采用高度800mm的H型钢制作中梁如图4a所示由于800H型钢上下翼缘宽度300mm组成 中梁后内侧距离为350mm两根中梁上翼缘之间距离仅为70mm中梁内部隔板与中梁腹板间焊缝 将无法施焊采用钢板组焊可以先将中梁下盖板与隔板组焊好然后扣上上盖板焊接工艺性合 理如图4b所示因此从焊接工艺性来看,中梁断