国外重载运输货车技术标准体系研究报告

文件号：四研技字〔2023文件号：四研技字〔2023〕第008号版本号：V1.0青岛四方车辆研究所技术报告TECHNICALREPORTOFQINGDAOSIFANGROLLINGSTOCKRESEARCHINSTITUTECO.,LTD国外重载运输货车技术标准体系分析研究报告青岛四方车辆研究所二Ο一二年一月文件号：四研技字〔2023〕第008号报告日期2023.01.10版本号：V1.0密级工程编号：铁道部科技开展方案工程2023J005-C报告类型研究报告工程名称：30吨轴重专用敞车技术研究—30吨轴重货车考核标准研究报告总页数16工程负责人：田葆栓参考文献数工程组成员：刘宏友郝伟金星李家宝高常君王云鹏于跃斌魏鸿亮李华雷恩强王成国谢基龙等工程承当单位：青岛四方车辆研究所工程参加单位：齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司北京交通大学中国铁道科学研究院内容摘要：本报告综述了我国铁路、北美铁路AAR和铁组ОСЖД标准体系概况和开展历程。比照分析了国内外主要标准体系的特点。概述了我国、北美铁路和俄罗斯铁路货车车体强度标准，针对标准关键项点进行了比拟分析。通过对国外铁路标准体系的借鉴和适应性分析，提出了我国铁路货车标准的开展建议。关键词：标准体系货车北美铁路铁组发布范围：姓名/职务签字作者田葆栓技术研究部研发工程师校对郝伟技术研究部主任工程师审查/审核罗运康技术研究部副部长批准刘宏友技术研究部部长历史记录版本修改描述日期创立人审核人批准人目录TOC\o"1-2"\h\z1前言32国内标准体系和国外铁路标准体系概述32.1我国国标、铁标及相关文件组成的标准体系32.2北美铁路AAR标准体系42.3铁组ОСЖД标准73国外标准体系的特点比拟93.1国外标准体系的优点93.2我国标准体系存在的问题与完善措施94国外标准体系借鉴分析94.1北美铁路AAR标准对我国铁路货运系统的借鉴94.2俄罗斯标准对我国铁路系统的借鉴105借鉴国外铁路标准系统适应性的考虑105.1线路与运用条件105.2设计与验收标准116国内外车体强度设计和试验标准概述116.1现行TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定标准》116.2AAR标准《货车设计制造标准》M―1001126.3俄罗斯《交通部1520mm轨距铁路车辆计算和设计标准》127强度标准比拟分析137.1强度评定137.2纵向载荷147.3车体刚度147.4冲击试验158结论与建议15国外重载运输货车技术标准体系分析研究报告1前言标准体系是由一定系统范围内的具有内在联系的标准组成的科学的有机整体，是表达标准化系统内标准的最正确秩序。标准是建立在长期实践的根底上的，并且是自成体系的，需要长期的工程应用实践。实践证明，产业的开展必须有标准作为支撑条件，完善铁路技术标准体系是实现我国重载与高速铁路总体目标的首要任务。科技部已把“技术标准〞作为科技开展三大战略之一。标准体系与国家的工业根底、管理模式、铁路工程背景、根底设施等多种因素密切相关。对国外标准溯源，研究国外标准体系的历史现状与开展。总结、梳理现有标准，修改其不完善之处，可为我国未来重载运输技术开展提供依据。国外的铁路相关标准有：国际标准化组织标准ISO、国际电工委员会标准IEC、国际铁路联盟标准UIC、国际铁路合作组织标准ОСЖД及苏联国家标准ГОСТ、德国工业标准DIN、英国标准BS、法国标准NF、日本工业标准JIS、美国铁路协会标准AAR和AREA等，都是自成体系的。与重载运输相关的标准体系主要有美国铁路协会AAR标准和国际铁路合作组织标准ОСЖД及苏联国家标准ГОСТ。通过标准体系及相关内容的工程背景分析，可进一步加深其具体标准化对象的理解，修订完善我国铁路技术标准，提高车辆产品设计技术水平。2国内标准体系和国外铁路标准体系概述2.1我国国标、铁标及相关文件组成的标准体系1950年，我国铁路标准化从统一限界、轨距、机车车辆车钩高度等根底标准开始。我国第一个标准化工作是统一机车车辆和建筑接近限界。首先在《铁路技术管理规程》中确定1435mm轨距。1954年，在《铁路技术管理规程》中规定统一机车车辆的车钩高度，标准制修订开始。在1959年确定GB146-59限界标准。铁道行业最早发布的标准，大局部是机车车辆标准，主要是前苏联标准译文。1990年以前，起草的机车车辆标准，受前苏联影响，标准模式和内容都与前苏联相近。1956年，成立铁道部科学技术委员会标准化科〔处〕。国务院批准铁道部科学研究院为国家铁道标准化核心单位，负责铁路标准的研究起草。1957年，公布了第一个铁道部标准:铁1-57《通信设备接地装置电阻》。1979-1983年，编制了《铁道产品标准体系表》，确立了行业标准化的目标、范围和方向。1979年，成立中国铁道学会标准计量委员会。1982年,制定了三大规程之一：TB/T1407-1982《列车牵引计算规程》。1983年，等效采用UIC623的TB1471-83《铁路牵引用柴油机规程》发布实施。铁道部在部标准计量所成立铁道部产品质量监督检验中心。1993年公布了TB/T2458铁道行业标准体系表。表达了铁道行业标准体系的整体结构和系统性，促进了行业标准体系的开展。1996年，铁道部在第一次技术监督工作会上提出采用国际国外先进标准。1997年，标准计量研究所完成了部科研课题《铁道行业采用国际标准和国外先进标准的研究》，提出了《国际、国外标准中与铁道行业有关部门的标准分析表》和《铁道行业采用国际、国外先进标准的工程建议书》及140余项国际、国外标准的中文译本和《国际、国外有关铁路标准联合目录》。研究结果说明，为使我国铁道行业与国际标准接轨，应优先采用ISO和IEC标准，积极采用UIC和ОСЖД标准，择优采用国外先进标准。中国铁路标准化经过60多年的开展，在机车车辆、线路设施和运营等方面，铁道行业制定的国家、行业标准数量日益增多。近年来，铁道部组织收集整理了ISO、AAR、UIC等国际标准化机构和德、英、法、日、美、俄罗斯等6个国家标准中与铁路有关的约4000多个标准进行研究，通过对国际标准和国外先进标准的采用，充实和提高了我国铁道行业标准，根本形成了与我国铁路技术系统相适应的铁路标准体系。2.2北美铁路AAR标准体系北美铁路AAR标准体系与美国铁路管理体制及技术法规密切相关。2.2.1美国铁路管理体制及铁路技术法规2.2.1.1美国铁路管理体制联邦铁路管理署〔FRA〕是由1966年交通运输法案〔49U.S.C103第3(E)(1)条〕创立。FRA保证铁路平安条例公布实施和运输平安的研发援助方案，加强铁路运输效劳的政府支持。FRA日常最主要职责是铁路系统的平安监管，其对象是铁路运营公司。FRA不直接管理铁路企业，铁路企业成立相应的行业协会，约束各企业的行为，依照技术法规和标准自主管理，与FRA有关的协会主要有：北美铁路协会〔AAR〕、美国铁路小运输公司协会〔ASRRA〕和美国公共运输协会〔APTA〕。2.2.1.2美国铁路技术法规美国铁路技术法规由FRA组织相关协会制定草案、递交法规提案，经国会讨论通过后以“联邦法Title49交通运输〞公布施行。“联邦法Title49交通运输〞有A、B两个副标题，标题A局部—“运输部行政法规〞，标题B局部—“与运输有关的其他法规〞。FRA铁路法规一般以“联邦法Title49交通运输〞《第2章—联邦的铁路运输部》No.200～299发布，内容涉及轨道铺设、旅客效劳、货车平安、信号平安及检查维护的规定，其中与铁路动力设备有关的技术法规包括9个平安标准:货车CFR215(1979年)；机车CFR229(1980年)；蒸汽机车CFR230(1999年)；铁路平安设备CFR231(1968年)；客运设备CFR238(1999年)；货车制动系统CFR232(2002年)；货车尾部反光设备CFR224(2005年)；防误撞系统CFR229和238(2006年)；电控制动(2006年)。FRA通过以下手段确保铁路平安性：联邦法CFR〔50个题目，运输为Title49〕；执行手册(包含对CFR解释的详细案例)；平安咨询(铁路和公共平安性警告)；执行协议/执行令(FRA与铁路运输公司就平安问题签订的法律协议)；紧急命令(纠正特殊平安问题的法律命令)。美国铁路将列车速度等级分为9级，1～5级为常速，6～9级为高速，6级177km/h，7级201km/h，8级257km/h，9级322km/h。目前实际运行最高速度到达8级，但已建立了美国高速铁路轨道平安标准(CFR213.345车辆限定试验)，要求线路试验按设计速度加16km/h来验证轮轨关系及加速度影响，并着手研究高速列车风险评价体系。2.2.2美国铁路技术标准美国铁路没有国家技术标准，其技术标准均由相应的协会和技术机构制定发布实施。最著名的是北美铁路协会AAR发布的技术标准。2.2.2.1北美铁路协会〔AAR〕简介北美铁路协会成立于1934年，主要是为了保证在北美运营的独立的私营铁路间的协调与合作。AAR是保持北美铁路平安、迅速、高效、环保、技术先进的非赢利性技术协会，其成员包括美国、加拿大、墨西哥的铁路货运公司以及美国Amtrak客运公司，共有50家会员单位〔占所有铁路公司总数不到10%，但占95～97%的营业额〕。AAR的业务涉及铁路货运方面以建立行会标准为根底的技术效劳、不同组织机构之间的运输协调和铁路技术根底性、耐久性和有效性的研究等。AAR经费由成员企业提供，具体工作通过下设的专业分委会或子公司开展。下设5个专业委员会，负责运营、法律、计算机、技术和管理工作。协会的主要职能是：统一北美铁路机车、客货车、线路技术标准，制定公司间商务交易和过轨运输的规那么，按周收取各铁路公司的运营、财务和平安报告，为各铁路公司之间的交易提供计算机清算平台，对违规行为进行处分，提供运输财政、行政区、国家的经济分析、客货运市场调查以及各铁路公司效率、效益的财务数据和分析材料。AAR总部在华盛顿特区设7个部门〔办公室、行政和财务部、通信部、政府事务部、法律部、政策经济部、平安运输部〕，下设2个子公司：RAILINCofCary公司和普韦布洛的运输技术中心〔TTCI〕。RAILINCofCary公司负责铁路信息交流；TTCI主要从事铁路运输技术、根底性、可靠性和有效性等试验与研究。2.2.2.2北美铁路协会(AAR)标准北美铁路协会AAR标准包括标准手册和建议标准，分为三大类。针对铁路运营商的联运规那么，主要为装备使用和维护方面的内容；针对设备制造商的标准手册及推荐标准(ManualofStandardsandRecommendedPractices—MSRP)，主要为装备和零部件机械性能方面的内容；主要为装备和零部件机械性能方面的内容；货物装载规那么，适用于铁路、国际贸易或货主的载荷规定。技术标准加“M〞，一般标准加“S〞，推荐标准带“RP〞。以《AAR机务标准手册》形式出版，分为25个分册，其中局部分册为预留内容。按照杂项、钩缓、牵引装置的维修、车辆制造根本参数、货车设计制造、罐车标准、转向架、制动、轮轴、质量保证标准、铁路电子元器件、车辆标记、机车、多层车、转向架零部件及铸造规程、车钩及钩尾框等进行分类。随着技术进步，相继增加了机车、电子、通迅等相关内容。联运规那么分为“AAR现场手册〞和“办公室手册〞。现场手册规定铁路车辆在互换性方面的可接受规那么，说明可允许的修理、处分限制、损害责任和争议处理，禁止交换的车辆及部件列表等；办公室手册包括市场公平收费制度和车辆修理补偿金、修理费用的协议时间标准及AAR对新造、改造、升级车辆的机械要求等。AAR标准〔包括技术标准和检修规程〕符合并严于FRA公布的技术法规，主要侧重于机械设备性能、互换性、运输标准，也包括电气、列车通信信号等要求。各公司制定的企业标准更具体和细化，主要侧重于制造和工艺。主要包括：①强制性的标准、标准及推荐实例；②制动设备、罐车、机车、缓冲系统、车轮车轴、轴承及一般车辆设计的专业出版物；③M－1003，质量保证标准；④联运手册参考；⑤铁路车辆及部件制造与修理技术标准；⑥专业技术委员会的职责；⑦代表AAR的TTCI管理委员会和维护标准。货物装载规那么分为敞车装载规那么和棚车装载规那么，规定不同车种、不同货物的装载方法及装载重量等内容。AAR规那么每年更新2次。标准和规那么的修订以试验数据作为支持。如摇枕、侧架因铸造缺陷易发生问题，AAR立项研究，在大量试验统计的根底上制定了M202－2005和M203－2005，提出了新的疲劳试验合格判定依据。如对旧罐车罐体补修后进行的疲劳试验证明裂纹未开展和转移，为规那么制定提供依据。主要通过标准来协调各成员之间平安与运输方面的问题。除标准外，各公司间还签有协议书，规定在对方运行出现故障时的职责范围。成员公司与非成员公司间签有协议书，使标准对非成员公司具有约束力。AAR标准的具体编制由TTCI组织各专业技术委员会负责，委员会由大的铁路公司、铁路运输公司组成，小公司只参加会议，没有投票权；FRA政府官员可参加会议，但不表决。标准编制费用由参与成员认购所承当的份额，会员缴纳的会费只支付管理的本钱。TTCI负责标准的部门每年工作经费的20%由AAR拨付，80%通过出售标准和对标准执行检查收费获得。2.2.2.3AAR标准实施检查TTCI是AAR所属的技术机构。为了保证AAR标准的贯彻，TTCI负责检查各成员对AAR标准贯彻实施的情况。检查是定期进行的，每个成员每年至少一次，检查收费按上一年运营费用定价。检查方式以现场核查、抽样试验为主，并查看记录。2.2.2.4AAR标准的借鉴之处(1)美国铁路技术法规与技术标准层次清楚、管理标准美国铁路涉及平安的技术法规统一在联邦法规49号目录下，由FRA组织实施，而技术标准仅涉及性能、互换性、运输组织等要求，由各铁路协会组织制订并通过互认协议来确保实施。各类技术标准和工作手册均必须符合或严于联邦平安法规，确保技术法规与技术标准的统一、协调。建议铁道部立项组织标准部门翻译、分析联邦法Title49交通运输〞《第2章联邦的铁路运输部》编号No.200～299，采购美国AAR最新版技术标准，特别是有关重载运输的内容并组织翻译，完善我国铁路技术法规体系。(2)AAR技术标准的制定有大量的试验支持TTCI的很多试验都是为制定标准来做的，通过试验来制定和修改标准。通过这样的方法来增强标准的权威性和检验的可操作性。(3)AAR重视精确测量铁路轮轨关系，确保机车车辆动力学试验结果与实际运用性能的一致性。(4)国外铁路开展过程中，技术标准、试验设备先行美国开展航空、航天技术和重载、高速铁路之前，先进行大量的科学试验、建立相应的平安标准、技术标准及试验设备。如美国高速铁路目前实际运行仅达8级，但已建立了9级的平安法规，试验条件已到达8级以上。2.3铁组ОСЖД标准2.3.1铁路合作组织的历史1953年7月，中国、朝鲜、蒙古铁路参加了在莫斯科召开的《国际铁路货物联运协定》(简称《国际货协》)和《国际铁路旅客联运协定》(简称《国际客协》)代表大会。1956年6月，苏联和中国等国在保加利亚索非亚召开的第一次铁路运输部长会议上，决定在《国际货协》和《国际客协》的根底上，成立“铁路合作组织〞(简称铁组)。铁组的俄文名称是，英文名称是OrganizationforRailwaysCooperation。包括苏联、中国、阿尔巴尼亚等13国铁路。1957年5月在北京召开的第2届部长会议上，通过了组织章程，决定设立部长会议的执行机关—铁组委员会。代表部长会议执行和处理日常事务，并设立了11个专门委员会，解决商讨国际旅客联运、国际货物联运、运价经济、运营、科学技术合作、限界和车辆、通信信号设备、牵引和电气化、线路和工程建筑、同其他国际组织合作、汽车运输和公路等问题。铁组是政府间国际组织,其成员是有关国家主管铁路运输的中央国家机关(部)或拥有政府授权的铁路中央机关(铁路总局或公司)。铁组为各成员国间的铁路联运和技术合作起了十分重要的作用。随着原苏联的解体和东西德国的统一及东欧一些国家的变革，铁组从1993年开始进行改革。将11个专门委员会减少到5个，分别为运输政策和开展战略(主席为罗马尼亚)；运输法(乌克兰)；货物运输(哈萨克斯坦)；旅客运输(白俄罗斯)；根底设施和机车车辆(捷克)。2个常设工作组:编码和信息技术常设工作组(斯洛伐克)；财务和清算问题常设工作组(保加利亚代表任专家)。工作机关还包括临时工作组和与其他国际组织组成的共同工作组。随着各国国内经济的开展和社会的改革,要求铁组自身进行调整和变革，既能从铁组成员国国家机关的立场，同时又能从企业的角度综合解决国际铁路运输问题。为了充分表达这一特点。除部长会议外，又设立了总局长会议。部长会议负责第一、二专门委员会，总局长会议负责第三、四、五专门委员会。同时吸收一些铁路或企业作为铁组观察员出席会议，如德国铁路和法国铁路等。原属于《国际货协》的《统一过境运价规程》(统一货价)和《国际旅客联运和国际铁路货物联运车辆使用细那么》(车规)、《国际客协和国际货协清算规那么》(清算规那么)，从1991年脱离《国际货协》，成为具有独立法律地位的文件。在技术方面(五专范围内)加强与其它国际组织〔如铁盟〕进行合作,取长补短,为我所用。截至2007年底，铁组成员有中国、俄罗斯、哈萨克斯坦、朝鲜、蒙古、越南、伊朗等27个国家的铁路组织。德国、法国、希腊、芬兰、塞黑等国铁路为铁组观察员,另有俄、匈、捷、波、德、法等国的20多家公司为铁组的参加企业。2.3.2铁路合作组织的任务铁路合作组织宗旨是促进各成员开展铁路运输、汽车运输和公路方面的国际联运和科学技术合作。根本任务是：①完善国际运输法,掌管《国际客协》、《国际货协》及其他法律文件事务。协商一致的运输政策；制定国际联运运价，组织编制最合理的国际运行经路，商定运输方案；②解决在国际联运中最经济地使用车辆，提高运行速度和改良列车时刻表；③开展和完善欧亚国际铁路联运,包括含有公路的多式联运；④在铁路运输运营、经济、信息、科技和生态等方面进行合作;研究统一限界、车辆、线路上部建筑，通信信号设备和运营规章等问题，负责最完善牵引类型的推广工作；⑤研究与汽车运输和公路的开展和治理有关的问题。同其他从事铁路运输、汽车运输和公路问题的国际组织进行合作。2.3.3铁组的组织机构铁组的机构分领导机关、执行机关和工作机关。最高领导机关是各成员铁道部长参加的部长会议。每年举行一次,必要时可举行非定期会议。部长会议决议须投票一致通过。在政府级别上审议和解决国际客货运输及科技合作问题并通过相应决议。轮流在各成员国家举行。铁路总局长会议是企业一级的领导机关。每年举行一次,在铁路权限范围内审查涉及铁组活动的问题并通过决议。各国代表所组成的铁组委员会是执行机关,在部长会议和总局长会议休会期间保证铁组的活动。会址设在华沙。委员会领导包括主席1名(波兰代表)、副主席2名(中国和俄罗斯)和秘书(匈牙利)。委员会设以下专门会议：①国际旅客联运；②国际货物联运；③运价经济；④运营；⑤科学技术合作，包括科技合作一般问题和单独问题〔协调各成员运输医务、运输业影片摄制和交换、技术经济情报、运输法〕，运输业应用计算技术等合作；⑥限界和车辆；⑦通信信号设备；⑧牵引和电气化；⑨线路和工程建筑物；⑩同其他国际组织合作；⑩汽车运输和公路。经部长会议批准，委员会设有假设干常设工作组。铁组成员每年缴纳会费，数额由部长会议参照各成员的铁路里程确定。2.3.4铁组的语言和出版物工作语言是中、俄文，在国际交往中使用英、德文。铁组出版《铁路合作组织通讯》双月刊。主要刊登文章和资料；铁组工作总结；铁路运输统计资料。创刊于1958年，用中、德、俄三种文字出版。铁组备忘录是铁组科研专题成果。备忘录分为约束性(O)备忘录、建议性(P)备忘录及约束性+建议性(O+P)备忘录。3国外标准体系的特点比拟3.1国外标准体系的优点国际铁路组织及国外先进国家均很重视铁路标准化工作，国外标准体系中标准制、修订已进入持续稳定的开展阶段。新技术及管理等方面的标准快速开展，传统工业的标准数量比例下降；新制定标准数量减少，修订标准数量增加，标准的构成趋向更为合理，水平和质量有所提高。根底标准、方法标准和零部件标准构成现行标准体系的主体,新技术、平安和效劳标准是重点。与我国铁路行业标准体系相比，具有以下优点：〔1〕标准的制、修订工作周期性短，标准化工作的持续性好。国外相关标准的制、修订及整理工作随着技术的开展同步进行，根底类、试验评估类标准的制、修订工作超前进行，使标准具有时效性和指导性。〔2〕重视根底性标准的制、修订工作，不断补充、完善试验评估、检测标准，标准的制定具有一定的前瞻性。随着我国铁路的快速开展，其根底理论欠缺，试验评估、检测手段不完善等问题日益突出。〔3〕重视完善产品标准和制造标准。我国专用机车车辆的产品标准尚空缺或较为零散；涉及新材料、新工艺、新设备的相关制造标准缺乏系统标准性标准。3.2我国标准体系存在的问题与完善措施我国现有铁路标准体系存在缺乏系统性、完整性、配套性和标准构成不合理、缺少根底性标准等问题。试验及根底研究薄弱。缺乏适合中国线路及运用条件的根底研究及试验数据。我国的动力学、疲劳计算长期采用国外的轨道谱和载荷谱，但实际线路和运用条件与国外的差异却很大；整机及配件缺乏必要的试验验证手段。针对以上存在的问题，应采取如下措施：〔1〕完善现有标准体系。梳理相关标准及技术文件，结合我国铁路的实际和管理体制的特点，将既有标准体系所包含的内容进行细化分类，形成层次清晰、分类准确，便于使用、管理的铁路标准体系结构。〔2〕系统管理标准体系的根底数据库，保证的标准持续性、有效性和完整性。既有标准体系国家标准GB、铁道行业标准TB、国际国外标准等已有编号，鉴于部颁文件、技术规程较多，且没有编号，应编制《标准体系编码规那么》，对所有标准和文件进行分类编码。编制完成后，纳入到根底数据库管理。4国外标准体系借鉴分析4.1北美铁路AAR标准对我国铁路货运系统的借鉴自2002年以来，我国开发研制了载重80t级的运煤敞车，满足了大秦线开行2万吨重载列车的运输要求，使中国铁路重载运输技术水平跨入了世界先进行列。但现用的铁路货车强度和动力学标准已不能适应铁路货车技术开展要求。急需建立适应中国铁路特殊运行条件的重载货车标准体系。鉴于我国重载铁路的需求，铁道部有必要将重载铁路标准单独立项，借鉴世界先进标准，结合我国铁路实际情况，统一组织研究制定重载货车标准体系。北美铁路采用AAR标准体系，涵盖了设计、制造、管理、运用、检修，已经过长期的实践检验，证明是先进的和成熟的，并为除欧洲以外的多数国家所采用，是比拟完善的铁路货车标准体系。AAR标准体系的模式对完善我国新型货车标准体系具有极大的借鉴意义。建议对北美铁路AAR标准进行溯源研究，分析其载荷工况的应用工程背景。结合大秦线运用实践和试验数据，提出适用我国运用环境的标准和标准，提高车辆的可靠性。4.2俄罗斯标准对我国铁路系统的借鉴新中国成立后，我国最先与俄罗斯进行铁路交流合作。铁道行业最早发布的大局部机车车辆标准是从俄罗斯标准翻译过来的。90年代以前，起草的机车车辆标准，受原苏联标准影响较大，标准的模式和内容都和原苏联标准相近。我国现行的TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定标准》是在TB1335-1978根底上修订的。后者是70年代参照俄罗斯标准制定的。以俄罗斯及铁组ОСЖД标准对我国铁路标准体系产生了较深远的影响。对我国铁路标准溯源，必须研究俄罗斯及ОСЖД标准的应用工程背景。5借鉴国外铁路标准系统适应性的考虑中国参加WTO之后，运输方式和运输质量逐步与国际接轨，先进的运输方式进入中国市场。但世界各国铁路由于线路条件、运用条件和设计理念的不同，铁路设计与评定验收标准差异很大。标准体系与国家的工业根底、管理模式、铁路工程背景、根底设施等多种因素密切相关。应慎重考虑引进，否那么将影响我国整个铁路系统的运用与开展。5.1线路与运用条件由于我国地域辽阔，铁路运用条件十分复杂，具体表现为南北温差大、线路条件差、风沙大等。比方欧洲铁路的低温要求一般是-25～-30℃，而我国铁路的要求那么是-50℃，有零部件低温性能问题；南方高温、高湿的环境带来了列车的防锈蚀问题；西南地区山区铁路的小半径、多曲线、多隧道和多坡道线路情况对列车运行的限制等。国外货物列车运行时间地点一般固定，而我国货车除P65型行包、双层集装箱和C80型运煤敞车等专列外，不定点、不定时、不固定编组，对车辆的运行可靠性要求高。我国铁路货车使用频率比国外高很多，年走行公里数远远超过国外，这对车辆及关键部件的疲劳可靠性要求更高。检修体系对机车车辆的平安和可靠运用具有重要的保障作用，应在借鉴国外相关先进和成熟经验的根底上，对我国现有检修体系加以改造，使其与提速货物列车的新技术和新要求相适应。铁路机车车辆设计要充分考虑我国限界、桥梁、隧道、站场等实际情况，选择更适合我国情况车辆尺寸轮廓、轴重、配套设施等。5.2设计与验收标准世界各国铁路设计标准是自成体系的。对于国外的铁路设计标准借鉴应根据我国的国情、路情，不能照抄照搬。国外货车的开发实践证明，在选定一种批量生产的货车，尤其是一种新型转向架之前必须经过充分的运用考验，运用试验可证明标准的正确性。例如英国早期通过运用试验，曾经否认了Commonwealth转向架，这种转向架在美国用得很好，但不适于英国铁路的条件。设计和验收标准都是建立在大量的分析和试验的根底上的，经过多年实践证明且应在不断的修订之中。例如我国的铁路货车强度标准是参照苏联标准制定的。采用平安系数与材料许用应力进行评定，平安系数取值较大。如果在制造工艺、材料性能、车辆检验等方面严格控制，车辆平安系数取值可小些，如德国和日本。6国内外车体强度设计和试验标准概述6.1现行TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定标准》我国现行的TB/T1335-1996是在TB1335-1978根底上修订的。后者是上世纪70年代参照俄罗斯1953年标准制定的。用于鉴定标准轨距铁路上运用的新设计一般用途非动力车辆及其主要零部件的结构强度。其中货车构造速度不大于120km/h，列车牵引总重量不大于6000t，运煤专线10000t及其以上，轴重不大于25t。专用车辆强度设计，除特殊要求在设计任务书中说明外，均应符合本标准。见表1。表1TB/T1335-1996中与货车车体结构有关的载荷及评定工程描述载荷垂向载荷通过车辆弹簧静挠度计算动荷系数，得到垂向总载荷纵向载荷压缩第一工况1400kN；第二工况2250kN拉伸第一工况1125kN侧向载荷针对车体侧墙(包括侧梁〕,考虑10%的侧向力影响系数扭转载荷40kN·m顶车载荷重车散装货物侧压力第一工况仅考虑侧墙压力，第二工况考虑端墙和侧墙压力罐体压力内压力采用水压试验，包括蒸发气体的压力、液力冲击压力和液体自重压力在机械化装卸时载荷敞车上翻车机的托车力和压车力；棚车受叉车作业的力。车轮载荷20kN强度第一工况拉、压、垂、扭载荷的最不利组合情况下的应力值。σ≤[σ]=0.625σS第二工况第二工况压缩、垂向〔叠加散装货物侧压力〕的应力值。σ≤[σ]=0.85σS顶车工况顶车合成应力不超过材料的屈服极限；不出现永久变形刚度底架承载敞、平车挠跨比≤1/900侧墙承载的车体中梁挠跨比≤1/1500侧梁挠跨比≤1/2000受集中载重的平车挠跨比≤1/700长大货物车按设计任务书要求冲击车钩力到达2250kN或冲击速度到达8km/h时测得应力与垂向静载荷〔加散装货物侧压力〕下应力合成。σ≤[σ]=0.85σS。车体不得产生永久变形，不得有任何零部件损伤振动整备下验证振动性能。试验采用模态分析或频谱分析方法，测定自振频率，应防止共振。稳定性新结构的杆、板或壳进行稳定性校核或试验，防止结构失稳。所有承载结构的联结结点应有足够的强度,结构不得失稳。材料材料机械性能采用相应标准的下限值。关注主要承载部件材料冲击韧性。6.2AAR标准《货车设计制造标准》M―1001AAR标准是北美铁路在设计、制造、检验等方面比拟完整的标准体系。被多国广泛采用，经过北美、澳大利亚、巴西等重载运输兴旺国家1～3万t列车编组运输多年的运用实践验证。轴重32.43t货车可以不限制地运行。M―1001与货车车体试验有关的主要内容见表2。表2M―1001与货车车体试验有关的主要内容工程描述载荷垂向载荷车体自重和载重车钩垂向载荷紧靠冲击座面或缓冲装置面处钩身上施加一个足够大的向上垂向载荷，使满载车辆脱离最靠近施加载荷的转向架作用于钩舌内侧面处的222.5kN向上和向下的垂向载荷车顶载荷棚车或其他封闭型车辆的车顶应能承受718N/m2的均布载荷加1.33kN集中载荷纵向载荷牵引载荷1557kN的牵引(拉伸)或缓冲(压缩)载荷车端压缩载荷两端后从板座上的4450kN的柱状压缩载荷冲击载荷承受在车辆一端作用5562kN车钩力的结构强度横向载荷散装货物侧压力分有盖车辆和无盖车辆按兰金〔Rankine〕公式计算斜靠在敞车侧墙上侧压力在车辆设计中应考虑倾斜货物的影响高重心离心力的影响横向加速度取0.3g叉车轮载荷通用车辆按2个车轮，每个车轮载荷55.6kN，车轮中心距914mm重载车辆按2个车轮，每个车轮载荷111.2kN，车轮中心距813mm顶车载荷重车扭转载荷一个转向架的一侧车轮从下面抬起76mm。结构不得发生永久变形罐体压力103kPa的内压强度工况1垂向+纵向垂向静载荷×1.8拉伸2803kN[σ]=min{σs，0.8σb}工况2垂向+压缩+顶车+车钩垂向垂向静载荷压缩4450kN[σ]=min{σs，0.8σb}工况3垂向+纵向垂向静载荷×1.8冲击5562kNσ≤[σ]=σb工况4垂向+纵向+横向垂向静载荷×1.8拉伸2803kN〔侧压力+离心力〕×1.5[σ]=min{σs，0.8σb}工况5垂向+纵向+横向垂向静载荷压缩4450kN侧压力+离心力[σ]=min{σs，0.8σb}工况6垂向+纵向+横向垂向静载荷冲击5562kN侧压力+离心力σ≤[σ]=σb冲击单车冲击试验和动挤压试验车钩力到达5562kN或冲击速度到达22.52km/h时车体不得产生永久变形，不得有任何零部件损伤注：〔1〕1磅=0.4536公斤，1千克=9.81牛顿，1英里=1.609公里；〔2〕σs为材料的屈服极限，σb为材料的强度极限。6.3俄罗斯《交通部1520mm轨距铁路车辆计算和设计标准》该标准由俄罗斯国家车辆制造科学研究院与全俄铁路运输科学研究院共同制定。本标准包括车辆结构、主要部件设备、强度和动力学性能的要求，强制性标准，建议，设计、计算、试验、生产、认证、运用和修理所采用的参考性资料，适用于按一般规程运用于交通部1520mm轨距铁路网的新造和改造非自行车辆的机械局部。1984年版标准规定：货车列车编组10000t，速度120km/h，在一般情况下，静每延米重建议不大于103kN/m，动每延米重不大于168kN/m。最大计算轴重应当按照交通部的技术要求，根据车辆用途和构造速度，或者按照相应类型的车辆、转向架和轮对的标准取值。漏斗车轴重容许到达245kN(25tf)。按照许用应力评价车辆强度时，主要的垂向力、侧向力和纵向力根据计算工况按表3组合加以考虑。表3强度计算用的主要载荷工况计算参数货车计算工况ⅠⅡ纵向(拉伸和压缩)载荷/kN±2500kN(–3000kN)±1000kN确定垂向载荷的运行速度/km·h-1不考虑140(保温车)120(其他)垂向静载荷(重力)总重总重侧向力不考虑货车按垂向力计算增加10%注：1.第Ⅰ工况的纵向冲击压缩载荷3000kN适用于从驼峰上溜放车辆时的冲击，许用应力取为材料的屈服极限σs；2.在运用中可能发生的最不利组合第Ⅰ工况进行计算，根据材料的不同，许用应力分别取0.85σs、0.9σs和0.96σs；3.在运用中可能发生的最不利组合第Ⅱ工况进行计算，许用应力取0.6σs。2000年修订版针对表3改变如下：对于主型货车工况Ⅰ“准静态压缩力〞由3000kN降为2500kN，“准静态拉伸力〞由2500kN降为2000kN。其他货车工况Ⅰ“准静态拉伸力〞由2500kN降为2000kN。1996年版(2002年修订)规定：新一代货车分级见表4。表4新一代货车分级等级车辆性能轴重/t速度/km·h-1列车质量/t1专用30100150002通用25120120003通用23.5120100004快速2014050007强度标准比拟分析7.1强度评定TB/T1335-1996标准中考虑了纵向、垂向、扭转载荷的最不利载荷组合情况。以货车载荷工况的特点看，车体承受垂直、纵向，扭转载荷，纵向载荷工况对许用应力的选取起主要作用。静强度采用材料的许用应力进行评定。许用应力由材料屈服极限除以相应工况的平安系数。俄罗斯采用许用应力法进行应力评定。AAR采用材料的屈服或强度极限进行评定。在车辆根本作用载荷各种组合所产生的应力，考虑载荷系数，均不得大于所用材料的屈服极限或80%的强度极限中的较低值，或强度极限。7.2纵向载荷在轴重和编组重量均有提高的情况下，其考核标准应进行相应修改，特别是纵向力的考核标准，应进行详细论证。纵向力与列车牵引编组吨位、列车动力分布类型、运行速度、制动类型、钩缓类型和性能等因素密切相关。对各标准规定的纵向载荷进行比拟，见表5。表5纵向载荷比照表单位：kN国家中国CNR北美AAR欧盟UIC铁组ОСЖД工况铁标TB1335部文AARM-1001UIC577EN12663俄罗斯1984俄罗斯200219781996科技装[2004]10号运装货车[2003]63号拉伸98111251780225015571500或100010002500压缩11771400192025001557中心2000100019622250250028004450缓冲饼中心1000，下方750；对角4002500冲击19622250或8km/h2500或速度8km/h2800或速度8km/h5562或速度22.5km/h1500或速度15km/h由运营者提出3000或速度12km/h2003年初，铁道部提出在大秦线开行2万吨列车以满足大秦线铁路年运量达2亿吨的要求，在北京召开了大秦线运输扩能货车技术研讨会并形成了“会议纪要〞。会议认为，在进行2万吨列车的车辆的设计工作时，车体强度第一工况纵向拉伸载荷取为2250kN、压缩载荷取为2500kN；第二工况纵向压缩载荷取为2800kN。7.3车体刚度我国在1978年以前，对于如何评定铁路车辆的刚度无标准可循，设计时只能参照铁路桥梁、起重机梁的标准和有限的铁路货车实际情况确定。TB1335-78和TB/T1335-1996对货车车体用挠跨比评定车体垂向弯曲刚度。根据车型，规定了不同挠跨比。该值虽系推荐值，不应作为产品验收标准，而在产品设计时仍惟恐低于该值造成问题，致使试验值普遍高于评定值。过高的刚度评定值，严重制约了车体轻量化设计。货车减重除受强度的制约，还受到车体刚度的制约，防止过大的车体变形。较高的车体弯曲振动频率，可防止车体与转向架共振及货物损坏。UIC577、EN12663均指出车体结构应保证适宜的刚度，使其能保持在自身允许的空间包络线范围内，并防止不可接受的动力响应。AARM―1001对车体刚度无规定。如果标准规定的纵向载荷大，一般满足强度要求也就能保证车体的刚度；