《鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造》教案 第三章 車體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造教案課程信息課程名稱鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造授課專業(yè)鐵路機(jī)車車輛課程類型必修課公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（√）；選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）授課方式講授（√）；實(shí)踐課（√）；其它（）考核方式考試（）；考查（√）課程教學(xué)總學(xué)時(shí)數(shù)32學(xué)時(shí)學(xué)分?jǐn)?shù)2學(xué)分學(xué)時(shí)分配理論課20時(shí)；實(shí)踐課12學(xué)時(shí)；教材名稱鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造［M］作者馮成堯；馬貴平出版社西安電子科技大學(xué)出版社書號(hào)978-7-5606-6561-0出版時(shí)間2022.08班級(jí)課程名稱鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造授課教師授課課時(shí)4學(xué)習(xí)課題車體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)基本要求對(duì)鐵路貨車車體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)總體的、全貌的了解。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)鐵路貨車車體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容教學(xué)方法、手段案例導(dǎo)入法、講授法、小組討論法教學(xué)過程設(shè)計(jì)導(dǎo)入——專題講解——問題分析討論——練習(xí)——?dú)w納總結(jié)參考案例來自教材、相關(guān)參考書教具、教材教學(xué)課件PPT、教學(xué)錄像片

教師學(xué)期授課教案授課提綱及重難點(diǎn)分析教學(xué)方法設(shè)計(jì)時(shí)間分配及旁注3.1車體鋼結(jié)構(gòu)分類車體鋼結(jié)構(gòu)按其結(jié)構(gòu)和承載特點(diǎn)，分為底架承載式車體(又稱自由承載式車體)、側(cè)壁承載式車體(又稱側(cè)壁和底架共同承載車體)和整體承載式車體三大類。3.1.1底架承載式車體這種車體只有底架能夠承受垂直載荷和縱向力的作用。屬于這類車體的貨車類型有：沒有側(cè)墻或具有活動(dòng)側(cè)墻的平車車體；活動(dòng)側(cè)墻棚車車體等。由于巨大的垂直載荷和縱向力只能由底架單獨(dú)承受，故底架的中梁和側(cè)梁的截面尺寸都要設(shè)計(jì)得足夠大。對(duì)底架承載式的車體，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不同，又分為中梁和側(cè)梁共同承載結(jié)構(gòu)、中梁承載結(jié)構(gòu)和側(cè)梁承載結(jié)構(gòu)三種，典型中梁和側(cè)梁共同承載結(jié)構(gòu)的車型有C50型敞車，N17系列、NX17系列、NX70等型平車、X6A、X6B型集裝箱平車和出口巴基斯坦的N61-PAK等。中梁承載結(jié)構(gòu)的車型有：X3K、X4K和我公司出口澳大利亞N72-AUS；側(cè)梁承載結(jié)構(gòu)的車型在通用車型中很少應(yīng)用，在長大貨物車中長大平車的大底架、落下孔車的落下孔梁為側(cè)梁承載結(jié)構(gòu)，如D25A、D26A的大底架，D17A型的落下孔底架。3.1.2側(cè)壁承載式車體這種車體的側(cè)壁(墻)和底架可以共同承載垂直載荷、縱向力和其它載荷。屬于這類車體的有具有桁架式或板梁式側(cè)壁的敞車、漏斗車、雙層集裝箱平車車體等。其中X2K(X2H)型雙層集裝箱平車的車體為典型的側(cè)壁承載結(jié)構(gòu)。桁架式側(cè)壁承載車體，其側(cè)壁外墻板雖然是木質(zhì)的，但側(cè)壁的鋼骨架卻是一個(gè)穩(wěn)定的桁架結(jié)構(gòu)，可以承受由底架傳來的垂直載荷。但是由于側(cè)壁桁架沿車體全長僅在若干點(diǎn)上與底架連接，且桁架較高，故能承受縱向力的能力很小(即側(cè)壁桁架約束底架縱向變形的能力不強(qiáng))。這種結(jié)構(gòu)的代表車型有M11(木結(jié)構(gòu))型運(yùn)煤敞車、C62M型敞車。板梁式側(cè)壁承載車體，其側(cè)壁為全鋼薄壁板梁結(jié)構(gòu)，且沿車體全長與底架固接，因此完全能夠承受由底架傳來的垂直載荷和縱向力的作用。板梁式側(cè)壁承載結(jié)構(gòu)是目前主型敞車、漏斗車采用較為普遍的承載結(jié)構(gòu)。由于側(cè)壁承載車體的側(cè)壁與底架共同承載，因此底架的中梁和側(cè)梁截面尺寸比底架承載車的要小。由于在垂直面內(nèi)側(cè)壁的剛度遠(yuǎn)大于中梁，所以作用在中梁上的垂直載荷，除一部分傳心盤外，另一部分由底架中部的大橫梁傳至側(cè)壁(載荷向側(cè)壁集中)，再由側(cè)壁經(jīng)枕梁傳至心盤，由此，也改善了中梁的受力狀態(tài)。3.1.3整體承載式車體這種車體的車頂、側(cè)壁和底架連接成一個(gè)整體，共同承受著作用在車體上的一切載荷。具有這類車體的主要是棚車、保溫車及新型全鋼汽車運(yùn)輸車等。這類貨車的車頂和側(cè)壁是在鋼骨架上敷以薄鋼板而成的穩(wěn)定承載結(jié)構(gòu)，而且它們與底架三者沿車體全長牢固地連接成一體，稱為開口或閉口箱型結(jié)構(gòu)。整體式承載車體具有很大的強(qiáng)度和剛度，側(cè)壁和車頂能夠承受由底架傳來的相當(dāng)大的一部分載荷，所以底架可以比側(cè)壁承載式車體做得還要輕一些，甚至在采取某些措施(例如將底架平地板改成波紋地板)后的情況下，可以取消底架中很大一段中梁(枕梁以外的中梁即牽引梁必須保留，以便安裝車鉤緩沖裝置)，稱為無中梁底架結(jié)構(gòu)，或者將中梁中間截面減小，變成變截面中梁。與側(cè)壁承載式車體相似，作用在中梁上的垂直載荷的一部分，將通過大橫梁傳向側(cè)壁，然后經(jīng)枕梁傳至心盤。在結(jié)構(gòu)可能的情況下，貨車車體應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成側(cè)壁承載或整體承載式，以利于增大車體的強(qiáng)度和剛度，減輕車輛的自重。3.2車體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則和應(yīng)注意主要問題3.2.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則車體設(shè)計(jì)的總方針是保證使用、方便檢修、兼顧制造，在可能的條件下注意美觀和舒適。為此，車體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體原則如下：1.保證車體具有足夠的靜強(qiáng)度1)國鐵貨車70t級(jí)通用鐵路貨車車體靜強(qiáng)度應(yīng)符合TB/T3550.2-2019《機(jī)車車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范車體第2部分：貨車車體》的規(guī)定。其中，第一工況縱向拉伸力取值為1780kN，壓縮力取值為1920kN，第二工況壓縮力取值為2500kN。大秦線80t級(jí)運(yùn)煤專用貨車應(yīng)符合TB/T3550.2-2019《機(jī)車車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范車體第2部分：貨車車體》的規(guī)定，其中，第一工況縱向拉伸力取值為2250kN，壓縮力取值為2500kN，第二工況壓縮力取值為2800kN。80t級(jí)通用鐵路貨車車體靜強(qiáng)度參照TB/T3550.2-2019《機(jī)車車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范車體第2部分：貨車車體》執(zhí)行。其中，縱向力取值與70t級(jí)通用鐵路貨車取值相同，敞車翻車機(jī)工況壓車頭的最大垂向壓力取140kN，均布于最小200mm長度上，側(cè)墻立柱根部的內(nèi)傾總彎矩為235kN·m，均布于所有側(cè)柱。軸重32.5t載重100t級(jí)專用貨車靜強(qiáng)度參照AARM-1001《貨車設(shè)計(jì)制造規(guī)范》第Ⅳ章（AARC-Ⅱ分冊(cè)）執(zhí)行，其中，牽引載荷拉伸2000kN，壓縮2220kN。對(duì)于部分32.5t軸重的雙層集裝箱車，若牽引1萬噸列車編組運(yùn)行，縱向力考核標(biāo)準(zhǔn)第一工況縱向拉伸為1780kN，壓縮力為1920kN，第二工況縱向壓縮力為2500kN。昆明鐵路局昆河米軌線路用貨車車體靜強(qiáng)度應(yīng)符合《米軌貨車強(qiáng)度設(shè)計(jì)與試驗(yàn)鑒定規(guī)范》的規(guī)定（征求意見稿，尚未正式發(fā)布）。2)出口貨車出口貨車的車體靜強(qiáng)度應(yīng)滿足標(biāo)書（或用戶要求或用戶采信標(biāo)準(zhǔn)）的要求。按AAR標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，車體靜強(qiáng)度應(yīng)符合AARM-1001《貨車設(shè)計(jì)制造規(guī)范》第Ⅳ章（AARC-Ⅱ分冊(cè)）的規(guī)定；按UIC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，車體靜強(qiáng)度應(yīng)符合UIC577《貨車的載荷》的規(guī)定。2.保證車體具有適當(dāng)?shù)拇瓜驈澢鷦偠葒鴥?nèi)標(biāo)準(zhǔn)軌距線路上運(yùn)行的70t、80t級(jí)通用鐵路貨車車體垂向彎曲剛度應(yīng)符合TB/T3550.2-2019《機(jī)車車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范車體第2部分：貨車車體》的規(guī)定，各型貨車車體均應(yīng)進(jìn)行模態(tài)計(jì)算分析，避免在整個(gè)運(yùn)用速度范圍內(nèi)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。昆明鐵路局昆河米軌線路用貨車垂向彎曲剛度應(yīng)符合《米軌貨車強(qiáng)度設(shè)計(jì)與試驗(yàn)鑒定規(guī)范》的規(guī)定。出口車輛的車體垂向彎曲剛度應(yīng)滿足標(biāo)書（或用戶采信標(biāo)準(zhǔn)）的要求。3.保證車體具有足夠的沖擊強(qiáng)度國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軌距線路上運(yùn)行的各型車體沖擊強(qiáng)度應(yīng)符合TB/T2369-1993《鐵道車輛沖擊試驗(yàn)方法與技術(shù)條件》和TB/T3550.2-2019《機(jī)車車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范車體第2部分：貨車車體》的規(guī)定。80t級(jí)通用貨車和載重100t級(jí)專用貨車沖擊強(qiáng)度同時(shí)也按AAR標(biāo)準(zhǔn)考核。出口貨車的沖擊強(qiáng)度應(yīng)滿足標(biāo)書（或用戶采信指定標(biāo)準(zhǔn)）的要求。4.具有合理的使用壽命車輛使用壽命應(yīng)考慮車輛在整個(gè)生命周期內(nèi)的維護(hù)成本。車輛使用壽命過長，由于腐蝕等原因，車輛生命后期由于需要更換或截?fù)Q零部件過多，導(dǎo)致維護(hù)成本提高，且整車技術(shù)性能不易保證。車輛使用壽命過短，車輛報(bào)廢時(shí)大部分零部件的技術(shù)狀態(tài)較好，造成資源浪費(fèi)。我國70t級(jí)通用鐵路貨車的使用壽命一般為25年。80t級(jí)通用鐵路貨車的使用壽命正在研究之中，尚未下發(fā)正式文件，預(yù)計(jì)將確定為25年。出口車輛使用壽命根據(jù)標(biāo)書要求確定。5.在保證安全和使用壽命的前提下，盡量減輕自重。輕量化是車輛設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)，自重降低可以增加載重，增加車輛的經(jīng)濟(jì)效益。車體鋼結(jié)構(gòu)自重在車輛自重中所占比例較大，最容易對(duì)降低車輛自重做出貢獻(xiàn)，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證安全和使用壽命的前提下，盡量減輕其自重。減輕車自重可通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，采用新材料、新工藝的方法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)有限元計(jì)算分析結(jié)果，可將零部件應(yīng)力較小的部位的厚度減小，使車體趨于等強(qiáng)度狀態(tài)；采用冷彎型鋼代替熱軋型鋼，在梁的截面模數(shù)相差不大的情況下降低零部件單位長度的重量；采用不銹鋼制造地板、側(cè)墻、端墻等易腐蝕零件可以減少腐蝕裕度，減少材料板厚，降低零件重量；一些非承載零部件也可研究采用非金屬材料的可能性。6.應(yīng)重視采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的零部件為方便制造，利于檢修，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，提高零、部件系列化和通用化程度，所選用的材料及配件的規(guī)格、牌號(hào)應(yīng)力求簡(jiǎn)化和統(tǒng)一。通用化的零部件是帶有標(biāo)準(zhǔn)化性質(zhì)但又比標(biāo)準(zhǔn)化級(jí)別低的一類零部件，在鐵路機(jī)車車輛系統(tǒng)中分別有客車、貨車及機(jī)車通用件，其代號(hào)分別為KT、HT及JT。7.應(yīng)具有良好的工藝性能①盡量采用組裝件和焊接結(jié)構(gòu)（盡量少用鉚接），以適應(yīng)大批量生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。各分部件的設(shè)計(jì)要考慮車體鋼結(jié)構(gòu)總組裝的工藝性，各分部件要有定位點(diǎn)（如棚車的枕柱托板、敞車的側(cè)墻補(bǔ)強(qiáng)板等），以便控制公差。b.在不影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、使用性能和美觀的情況下，盡可能使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)幾何形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，便于制造。②注意焊接形式，提高焊縫質(zhì)量。避免焊縫局部堆積：厚板對(duì)接焊應(yīng)開坡口；焊接薄板時(shí)，在保證焊縫強(qiáng)度和防止夾銹的前提下，盡量采用段焊；不同厚度或不同寬度的鋼板對(duì)接時(shí)，接頭處要平緩過渡。③設(shè)計(jì)壓型件時(shí)，應(yīng)掌握材料的延伸性能，避免零部件形成后，厚度降低太大，或產(chǎn)生壓裂現(xiàn)象。壓型時(shí)，內(nèi)圓角半徑應(yīng)不小于鋼板厚度。④重要的工藝裝備(例如胎模、夾具等)應(yīng)有繼承性，減少試制費(fèi)用和周期。⑤克服產(chǎn)品的慣性質(zhì)量問題。車體鋼結(jié)構(gòu)開始設(shè)計(jì)前，必須到運(yùn)用、檢修部門進(jìn)行廣泛的調(diào)查訪問工作，了解現(xiàn)有產(chǎn)品存在的質(zhì)量問題并在設(shè)計(jì)中克服。⑥積極而慎重地采用新技術(shù)、新工藝、新材料。采用時(shí)應(yīng)立足技術(shù)可靠、供應(yīng)穩(wěn)定，避免設(shè)計(jì)返工和試制失敗造成人力、物力和時(shí)間的浪費(fèi)。⑦團(tuán)結(jié)協(xié)作，互相配合。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與制動(dòng)、鉤緩、轉(zhuǎn)向架等部件設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)配合，相互創(chuàng)造條件。3.2.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的主要問題1.結(jié)構(gòu)防腐蝕問題車體鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕直接影響貨車的維修費(fèi)用和使用壽命，是車輛報(bào)廢的主要原因之一。影響貨車鋼結(jié)構(gòu)的因素較多，除了鋼材材質(zhì)、除銹工藝、防腐涂料的質(zhì)量外，結(jié)構(gòu)是否合理，這是重要因素之一。鋼結(jié)構(gòu)在下列情況下容易產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象：即潮濕、不通風(fēng)、局部積水、易存垃圾、不同材料焊接、焊條選擇不當(dāng)，采用搭接而又不滿焊的焊縫等。為此，應(yīng)采取以下幾方面的防腐措施：車內(nèi)易積水處應(yīng)填平、封死，消除可能積存垃圾的死角。C64、C70系列敞車側(cè)墻與下側(cè)梁間存在溝槽均采用園鋼加焊縫墊平，如圖3－1a所示?？刹捎脠A弧板以消除積存垃圾的“死角”，和圖3－1b所示。外露搭接焊縫采用滿焊或者采取其它措施消除夾銹的可能性，如棚車頂板與車頂彎梁的焊接。圖3－1a圖3－1b2.壓型結(jié)構(gòu)的采用問題目前，我國的貨車車體鋼結(jié)構(gòu)均廣泛采用了壓型結(jié)構(gòu)，它包括薄板壓筋和冷彎型鋼梁件。薄板壓型結(jié)構(gòu)的具有剛度大、表面平整、自重輕、外形美觀、制造簡(jiǎn)單、焊接變形小、有利于木結(jié)構(gòu)及防寒材料安裝等優(yōu)點(diǎn)，是一種先進(jìn)的工藝方法。采用薄板壓型結(jié)構(gòu)和冷彎型鋼可減輕車輛自重。如P70型棚車的側(cè)墻板和C80C型運(yùn)煤專用敞車的側(cè)墻板為薄板壓型結(jié)構(gòu)，C70、C80B型敞車的小橫梁、側(cè)柱、橫帶、上側(cè)梁、下側(cè)梁、角柱等均為冷彎型鋼。3.車體枕梁與轉(zhuǎn)向架側(cè)架（或構(gòu)架）間的垂向間隙在進(jìn)行底架設(shè)計(jì)時(shí)，枕梁與轉(zhuǎn)向架側(cè)架（或構(gòu)架）間應(yīng)具有足夠垂直距離，該距離應(yīng)保證在任何情況下側(cè)架（或構(gòu)架）與底架之間不出現(xiàn)干涉。（尤其在車輛運(yùn)行時(shí)兩者不會(huì)相碰。為此應(yīng)核算其間隙(見圖3－2)。圖3－2枕梁與側(cè)架垂向距離計(jì)算公式：（3－1）式中-轉(zhuǎn)向架彈簧靜撓度，mm；-空車時(shí)轉(zhuǎn)向架的靜撓度，mm；-轉(zhuǎn)向架的彈簧動(dòng)撓度，mm；-最大旁承間隙消除后車體一側(cè)在側(cè)架頂面中心處的下沉量，mm；（3－2）-同一轉(zhuǎn)向架兩側(cè)架中心間距離，mm；-同一轉(zhuǎn)向架兩旁承中心間距離，mm；-上心盤直徑，mm；-最大旁承間隙，mm。-側(cè)向力引起的轉(zhuǎn)向架的彈簧撓度，mm；-上、下心盤的最大磨耗量，mm；-側(cè)架各部偏差量累計(jì)可能引起的側(cè)架頂面相對(duì)于彈簧承臺(tái)面的最大上移量，mm；（3－3）式中、、為轉(zhuǎn)向架側(cè)架影響垂向組裝各部有關(guān)尺寸偏差值；如圖3－3側(cè)架垂向尺寸圖，、、分別取h1、h2、h3最大公差值。-考慮車體傾斜時(shí)K處先接觸而留有的間隙，根據(jù)情況取3mm～6mm。圖3－3側(cè)架相關(guān)垂向尺寸設(shè)計(jì)枕梁時(shí)，可由已知的底架上心盤面距軌面高和側(cè)架(或構(gòu)架)距軌面高，以及枕梁與側(cè)架間的垂向間隙，決定枕梁下蓋板的斜度，然后再確定上旁承的尺寸。為了使斜度不至于產(chǎn)生過多規(guī)格，方便制造，選定間隙后，在根據(jù)以往的車型選擇已有規(guī)格斜度為佳。根據(jù)多年設(shè)計(jì)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，采用轉(zhuǎn)8A型、轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架時(shí)，H值一般取80mm以上，采用轉(zhuǎn)K5型、轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架時(shí)，H值一般取100mm以上即可。上述計(jì)算公式適用于三大件轉(zhuǎn)向架，如果采用構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架，一般構(gòu)架均為簧上部件，因此，構(gòu)架與枕梁的垂向距離改為下式計(jì)算：（3－4）4.車體與轉(zhuǎn)向架干涉校核車體各部件(簧上部分)，包括各制動(dòng)部件，如果與轉(zhuǎn)向架簧下部件間的空間較小時(shí)，應(yīng)校核最不利情況下是否留有足夠的間隙。典型部件如上拉桿與車體各梁件、轉(zhuǎn)向架游動(dòng)杠桿上部鉸接點(diǎn)與枕前、枕后加強(qiáng)板間、車體上各種吊座與轉(zhuǎn)向架側(cè)架之間等容易發(fā)生干涉現(xiàn)象。5.上旁承選擇及尺寸確定旁承的作用是當(dāng)車體(心盤支重)受到橫向力作用發(fā)生傾斜時(shí)，作為支承幫助心盤承受部分載荷，以保持車體平穩(wěn)。當(dāng)車輛在扭曲量較大的緩和曲線上運(yùn)行時(shí)，需要足夠的旁承間隙來抵消心盤距范圍內(nèi)的線路扭曲。車輛承受扭曲造成輪重減載，可能導(dǎo)致脫軌，所以要求有較大的旁承間隙。另一方面，車輛在橫向力作用下，由于重心產(chǎn)生橫向位移，可能造成一側(cè)車輪載荷減載到零，發(fā)生傾覆。旁承間隙越大，傾擺與側(cè)滾的振幅越大。因此，從抗傾覆的安全性出發(fā)，希望旁承間隙越小越好。過去，我國貨車上旁承與轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架配套，采用間隙旁承。當(dāng)車輛運(yùn)行速度達(dá)到120km/h及以上時(shí)，這種間隙旁承很難滿足車輛運(yùn)行動(dòng)力學(xué)性能要求。從整車性能上分析，目前對(duì)于120km/h提速貨車轉(zhuǎn)向架來說，上旁承已全部采用常接觸彈性旁承。采用常接觸彈性旁承，除了滿足車輛上述基本作用外，主要作用是車輛在直線高速運(yùn)行或曲線通過時(shí)，為整車提供合適的回轉(zhuǎn)阻力距。因此，車體上旁承設(shè)計(jì)是保證整車動(dòng)力學(xué)性能的關(guān)鍵部件之一。在通過計(jì)算確定了枕梁與轉(zhuǎn)向架側(cè)架間垂向距離后，也就確定了枕梁的形狀和斜度。進(jìn)而可以確定上旁承尺寸。上旁承的尺寸和形狀主要與枕梁空間、轉(zhuǎn)向架下旁承的垂向尺寸有關(guān)。上旁承形式如圖3－4所示。根據(jù)轉(zhuǎn)向架下旁承的垂向定位尺寸、自由高及空車下旁承的壓縮量確定上旁承組件垂向總高度Hp，再減去上旁承調(diào)整墊板厚度(設(shè)計(jì)名義尺寸為6mm，實(shí)際可在0mm～20mm間調(diào)整)及上旁承磨耗板的厚度(設(shè)計(jì)名義尺寸為14mm)，可以得到h1。再根據(jù)枕梁斜度確定h2。圖3－4上旁承形式計(jì)算得到的h1和h2值，圓整后選擇,最好在我公司已生產(chǎn)過的旁承中選取以減少模具數(shù)量。上旁承焊接面為水平面沒有斜度時(shí)，h2=0。對(duì)于有滾子的常接觸式旁承，還要確定滾子上滾動(dòng)面到上旁承磨耗板磨耗面間的垂向間隙(見圖3－5)，該間隙確定的原則是，保證車輛在緩和曲線上時(shí)車體不受到扭曲力矩的作用，同時(shí)間隙取最小值，保證車輛運(yùn)行平穩(wěn)。旁承間隙按以下公式選取：（3－5）式中K-旁承間隙，mm：i-緩和曲線的順坡率，從線路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中查得，（老版本規(guī)定)；A-車輛定距，mm：B-為同一枕梁端左右旁承間距，一般貨車取B=1520mm；L-輪對(duì)車輪滾動(dòng)圓距離，L=1500mm。圖3－5滾子與上旁承間距6.底架附屬件設(shè)計(jì)底架附屬件是將制動(dòng)裝置、風(fēng)控裝置、傳動(dòng)裝置等懸掛在車體上的基礎(chǔ)件。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照運(yùn)裝貨車[2006]179號(hào)文件原則規(guī)定進(jìn)行，并同時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①考慮這些基礎(chǔ)件的生根節(jié)點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)盡量將這些附屬件安裝在主要的梁件上，如中梁、側(cè)梁、枕梁、橫梁等。小橫梁及縱向梁等因截面系數(shù)較小，生根不牢，應(yīng)盡量避免在其上面安裝附屬件。主要的受力部件如制動(dòng)缸和制動(dòng)杠桿后支點(diǎn)座等應(yīng)安裝在中梁上或側(cè)梁上。同時(shí)在可能的條件下，應(yīng)將制動(dòng)杠桿后支點(diǎn)座生根在制動(dòng)缸的后支點(diǎn)安裝座上，以便使前后制動(dòng)杠桿支座力通過制動(dòng)缸傳遞，達(dá)到自身平衡。②各種閥類、風(fēng)缸類部件在考慮安裝位置時(shí)，在便于安裝、檢修的條件下，盡量縮短附屬件的懸臂長度，從而減小附屬件所受到懸掛重量產(chǎn)生的彎矩。對(duì)于速度較高的車輛(如大于120km/h)應(yīng)盡量避免采用懸臂梁結(jié)構(gòu)。③避免與活動(dòng)部件發(fā)生干涉。在設(shè)置管座、拉桿座等各種吊時(shí)，應(yīng)考慮活動(dòng)部件的最大移動(dòng)距離或車輛通過最小曲線半徑時(shí)，活動(dòng)部件不與各種吊座干涉。7.貨車扶手及腳蹬設(shè)計(jì)計(jì)算貨車扶手、腳蹬主要用于調(diào)車作業(yè)時(shí)或者上、下車時(shí)使用。根據(jù)TBl560的規(guī)定，貨車側(cè)面靠近一、四位車端處應(yīng)設(shè)置腳蹬和扶梯或扶手。單個(gè)扶手及腳蹬安裝于貨車鋼結(jié)構(gòu)上時(shí)應(yīng)采用鉚接，平車安裝扶手(扶手一般鉚接在側(cè)梁上翼面上或H型鋼腹板上)時(shí)，扶手上平面應(yīng)低于地板面，以防止碰撞損壞。扶手采用圓鋼制作時(shí)，圓鋼直徑不小于16mm，扶梯內(nèi)側(cè)凈寬不小于350mm。扶梯或扶手各階間距為350mm～450mm，并且間距力求均勻。車側(cè)扶手(或扶梯)和腳蹬的安裝位置應(yīng)盡量靠近車體端部，兩者對(duì)稱中心線的距離應(yīng)不大于100mm。腳蹬最下一階處應(yīng)有護(hù)板，腳蹬最下一階距軌面的距離不應(yīng)大于500mm，腳蹬最下一階距軌面的最小距離以在最大載重及最大磨耗狀態(tài)下腳蹬體不侵入機(jī)車車輛限界為準(zhǔn)，腳蹬各階間距離不應(yīng)大于400mm，內(nèi)寬不應(yīng)大于290mm。對(duì)于牽引梁長度較短的貨車，一般腳蹬安裝位置與轉(zhuǎn)向架的軸承前蓋較近，應(yīng)核算腳蹬在轉(zhuǎn)向架最大轉(zhuǎn)角下是否與軸承前蓋發(fā)生干涉。8.車體結(jié)構(gòu)的抗疲勞設(shè)計(jì)隨著我國鐵路客運(yùn)的大面積提速和貨車編組長度的加大，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多客、貨車輛發(fā)生疲勞破壞的現(xiàn)象，造成財(cái)力、物力的極大損失。如首次進(jìn)行120km/h商業(yè)運(yùn)營的某型棚車，在運(yùn)行不到3年的時(shí)間內(nèi)，批量發(fā)現(xiàn)枕梁雙層上蓋板的下層蓋板出現(xiàn)裂紋，并延伸到了上蓋板上。初步分析是雙層枕梁上蓋板造成應(yīng)力集中，出現(xiàn)了疲勞裂紋；某型罐車運(yùn)用2年后，部分車輛罐體端蓋與牽枕梁間連接焊縫出現(xiàn)裂紋等。關(guān)于鐵道車輛車體結(jié)構(gòu)的疲勞可靠性的設(shè)計(jì)和制造，目前我國還沒有一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)鑒定規(guī)范。美國AAR標(biāo)準(zhǔn)C分冊(cè)第Ⅶ章規(guī)定了新造貨車的疲勞設(shè)計(jì)，對(duì)需進(jìn)行疲勞分析的貨車車型、主要部件及疲勞分析方法進(jìn)行了規(guī)定。盡管我國鐵路還沒有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系，但根據(jù)多年的運(yùn)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些車體結(jié)構(gòu)的抗疲勞的設(shè)計(jì)方法。所謂疲勞，根據(jù)美國試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)(ASTM)的定義：“在某點(diǎn)或某些點(diǎn)承受擾動(dòng)應(yīng)力，且在足夠多的循環(huán)擾動(dòng)作用后形成裂紋或完全斷裂的材料中所發(fā)生的局部的、永久結(jié)構(gòu)變化的發(fā)展過程，稱為疲勞。”圖3－6材料S－N曲線一般情況下，材料所承受的循環(huán)載荷的應(yīng)力幅越小，到發(fā)生疲勞破斷時(shí)所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)越長。S－N曲線就是材料所承受的應(yīng)力水平與該應(yīng)力下發(fā)生疲勞破壞時(shí)所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線。S－N曲線一般是使用標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行疲勞試驗(yàn)獲得的，見圖3－6。對(duì)應(yīng)于壽命N的應(yīng)力，稱為壽命為N循環(huán)的疲勞強(qiáng)度，記為SN。壽命N趨于無窮大時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力Sf的極限值Sf，稱為材料的疲勞極限。為了避免或減少鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞裂紋和破壞，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免應(yīng)力集中在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，部件本身或與其它部件交接時(shí)，應(yīng)避免過大的剛度變化，采用剛度梯度變化，減少應(yīng)力集中程度。如兩種不同厚度或?qū)挾鹊匿摪鍖?duì)接時(shí)，應(yīng)削斜過渡，如圖3－8所示。1－中梁2－枕梁下蓋板3－枕梁上蓋板4－側(cè)梁圖3－7敞車、棚車、漏斗車典型枕梁結(jié)構(gòu)圖3-8不同厚度鋼板對(duì)接結(jié)構(gòu)示例2)焊縫設(shè)計(jì)焊縫區(qū)域設(shè)計(jì)應(yīng)注意：①高應(yīng)力區(qū)特別是高拉應(yīng)力區(qū)，盡量不布置焊縫，對(duì)不可避免的焊縫應(yīng)盡量布置在低應(yīng)力區(qū)或受壓應(yīng)力區(qū)；②拉應(yīng)力區(qū)的角焊縫應(yīng)設(shè)計(jì)成雙角焊縫或單邊V型焊透焊縫，壓應(yīng)力區(qū)的焊縫設(shè)計(jì)成單邊V型焊縫；③關(guān)鍵部位應(yīng)盡量減少焊縫，上、下蓋板對(duì)接等焊縫，應(yīng)采用為全焊透焊縫，并要注明焊縫的探傷方法和標(biāo)準(zhǔn)；④關(guān)鍵焊縫應(yīng)要求打磨，消除焊縫缺陷，且母材邊口不得有熱應(yīng)力存在。選用焊縫型式時(shí)應(yīng)注意：優(yōu)先選用對(duì)接焊縫，盡可能少用角焊縫；采用角焊縫時(shí)，最好采用雙面焊縫，避免使用單面焊縫；關(guān)鍵部位角焊縫應(yīng)要求成型為凹型斷面焊縫；采用帶有搭接蓋板的搭接接頭，盡量不用偏心搭接；必要時(shí)規(guī)定焊接順序，容易產(chǎn)生疲勞的焊縫部位應(yīng)首先焊接，以有利于焊接殘余應(yīng)力的釋放，避免應(yīng)力集中。3）焊接結(jié)構(gòu)焊后產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。對(duì)于關(guān)鍵部件或關(guān)鍵部位的焊接構(gòu)件應(yīng)采取措施消除或減少焊接殘余應(yīng)力。消除或減少焊接殘余應(yīng)力的方法有多種，常見以下幾種：（1）整體高溫回火，即對(duì)整體焊接結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)材料不同的回火溫度進(jìn)行高溫回火：（2）局部高溫回火，即只對(duì)焊縫及其附近的局部進(jìn)行加熱回火，消除應(yīng)力效果不如整體回火，但可操作性強(qiáng)；（3）機(jī)械拉伸法，即對(duì)焊接構(gòu)件進(jìn)行加載，使焊接壓縮塑性變形區(qū)得到拉伸，降低內(nèi)應(yīng)力；（4）溫差拉伸法，即在焊縫兩側(cè)各用一個(gè)適當(dāng)寬度的加熱帶，緊隨后進(jìn)行噴水冷卻；（5）振動(dòng)法，即采用錘擊或噴砂等。9.限界問題鐵路機(jī)車車輛限界是一個(gè)和線路中心線垂直的極限橫斷面輪廓。我國的鐵路機(jī)車車輛限界規(guī)定：車輛無論是空車或重車，無論是具有最大標(biāo)準(zhǔn)公差的新車或是具有最大標(biāo)準(zhǔn)公差和磨耗的限度的舊車，停放在水平直線上，無側(cè)向傾斜和偏移，除電力機(jī)車升起的受電弓外，其他任何部分都應(yīng)容納在限界范圍內(nèi)，不得超越。為充分利用限界，以降低車體重心、縮短車體長度、增大車體內(nèi)部空間，設(shè)計(jì)車體時(shí)應(yīng)使車體外輪廓盡量接近限界輪廓線。但車體外輪廓與限界輪廓之間在橫向須留有一定間隙，該間隙不僅應(yīng)考慮制造中車體寬度方向所產(chǎn)生的難以避免的誤差（底架寬度的制造公差、側(cè)墻的允許傾斜偏差等），而且還應(yīng)考慮車輛長度和車輛定距超過計(jì)算車輛車輛長度（13.22m）和車輛定距（9.35m）的車輛在曲線上的車體偏移量。10.車體鋼結(jié)構(gòu)中“節(jié)點(diǎn)”的連接強(qiáng)度問題車體鋼結(jié)構(gòu)是由板、梁等構(gòu)件通過焊接、鉚接或螺拴連接等方式組成一個(gè)承載整體，車體主要承載部件如中梁、枕梁、側(cè)梁等的連接點(diǎn)（俗稱“節(jié)點(diǎn)”）及其附近區(qū)域的強(qiáng)度應(yīng)高度重視，裂紋、破損往往發(fā)生在這些部位（尤以中、枕梁的節(jié)點(diǎn)為甚）。節(jié)點(diǎn)部位的強(qiáng)度與節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)（連接方式）及焊接質(zhì)量有關(guān)。在焊接結(jié)構(gòu)車體中，枕梁腹板與中梁的連接均采用焊接，該處的焊縫不但承受著由側(cè)壁傳來的垂向載荷，而且承受巨大的縱向載荷，因此，是底架上最重要的焊縫之一。1966年至1969年生產(chǎn)的P60型棚車出廠不久，就普遍發(fā)生枕梁腹板與中梁連接的立焊縫開焊，接著枕梁上蓋板發(fā)生裂紋和折斷事故。其主要原因就是立焊縫質(zhì)量差（存在焊角高度不夠、“咬肉”、弧坑等缺陷，甚至有的沒有雙面焊接而只作單面焊接的情況），從而引起枕梁上蓋板載荷過大所致。自此以后，枕梁腹板與中梁的焊縫均采用雙面焊接，焊角高度不小于8mm。目前，通用敞車的側(cè)柱與下側(cè)梁的連接均采用鉚接方式，其原因是：敞車運(yùn)用中側(cè)柱以懸壁梁方式承受著較大的散粒貨物動(dòng)側(cè)壓力的作用，故而引起側(cè)柱根部存在很大的彎曲應(yīng)力；同時(shí)，通用敞車的使用條件惡劣（如上翻車機(jī)卸貨和經(jīng)常超載等），采用焊接方式難免會(huì)存在焊接缺陷，易導(dǎo)致焊縫開裂。3.3車輛結(jié)構(gòu)拉鉚技術(shù)貨車鋼結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向架中，為了便于檢查、維修方便以及從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，很多零部件，特別易磨易件耗與其他零部件相連接時(shí)需要采用熱鉚釘、螺栓緊固件或轉(zhuǎn)動(dòng)圓銷連接。而傳統(tǒng)的熱鉚釘會(huì)發(fā)生松動(dòng)折斷而喪失功能、普通螺栓、螺母緊固件在車輛運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生松動(dòng)、脫落、折斷、丟失等現(xiàn)象，造成行車安全故障；如轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等需要轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件則采用圓銷加開口銷的形式也經(jīng)常發(fā)生丟失、折斷故障而影響車輛的安全性能。3.3.1零件剛性連接防松技術(shù)1.零件剛性連接技術(shù)概況傳統(tǒng)的連接方式一般是螺栓加螺母、開口銷形式，這種方法經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，組裝、維修方便，在一定程度上滿足了我國鐵路貨車發(fā)展的要求。隨著鐵路貨車運(yùn)營速度和軸重的提高傳統(tǒng)的連接方式常出現(xiàn)螺栓松動(dòng)、折斷，開口銷折斷、丟失，螺母脫落、丟失等故障，危及行車安全。為此，各鐵路貨車制造廠進(jìn)行了緊固件防松技術(shù)改進(jìn)，如下心盤螺栓采用高等級(jí)的螺栓取代普通螺栓，F(xiàn)S型防螺母、BY-A、BY-B型防松螺母取代普通螺母配合高等強(qiáng)度級(jí)心盤螺栓，大大減少了心盤螺栓折斷等現(xiàn)象的發(fā)生頻率；側(cè)架立柱磨耗板則采用折頭螺栓取代普通螺栓，減少了螺栓松動(dòng)、折斷等現(xiàn)象的發(fā)生。這些技術(shù)的采用為改善連接部位的工作安全起到了一定的作用，但仍然未從根本上解決連接部位松動(dòng)、脫落等現(xiàn)象的發(fā)生。2.拉鉚釘原理及特點(diǎn)拉鉚釘?shù)耐庑我妶D3-9所示，鉚接零部件時(shí)，零件兩側(cè)鉚接面必須光滑平整并且有一定的安裝空間，這是因?yàn)槔T釘安裝時(shí)必須用專用的鉚接槍進(jìn)行安裝，套環(huán)（圖3-10）內(nèi)徑尺寸略大于拉鉚釘鎖緊頭外徑尺寸，拉鉚釘鎖緊頭表面為鋸齒型的環(huán)形槽（非螺紋），套環(huán)材質(zhì)比鉚釘材質(zhì)硬度稍軟。鉚接時(shí)，鉚槍卡爪抓住鉚釘?shù)奈惭老蚝筮\(yùn)動(dòng)，鉚槍外套向前運(yùn)動(dòng)并推動(dòng)套環(huán)向前運(yùn)動(dòng)。被鉚接件在套環(huán)和鉚釘?shù)臄D壓下被夾緊。拉力不斷增加，當(dāng)鉚槍外套對(duì)套環(huán)的壓力達(dá)到套環(huán)的抗拉強(qiáng)度時(shí)，套環(huán)開始塑性變形，金屬被擠壓到鉚釘?shù)逆i緊槽內(nèi)，鉚釘和套環(huán)結(jié)合為一個(gè)整體。當(dāng)套環(huán)桿部完全被擠壓到鉚釘鎖緊槽，鉚釘從分離槽斷裂。鉚槍外套從套環(huán)中退出，完成鉚接（如圖3-11）。正是由于在鉚接過程中，鉚釘受到拉力的作用，套環(huán)受到擠壓力的作用，所以軸重鉚釘叫做叫做拉擠鉚釘，也叫拉鉚釘。圖3-9拉鉚釘圖3-10拉鉚釘套環(huán)1——頭部2——光桿3——鎖緊槽4——分離槽4——尾牙圖3-11拉鉚釘?shù)你T接過程拉鉚釘是一種先進(jìn)的鉚接技術(shù)產(chǎn)品，在發(fā)達(dá)國家的機(jī)車車輛產(chǎn)品中得到大量的應(yīng)用，它同傳統(tǒng)螺栓、熱鉚釘相比具有以下特點(diǎn)：（1）抗震性好，比螺栓、熱鉚釘更加牢固、可靠。（2）安裝簡(jiǎn)單，使用方便。（3）可以實(shí)現(xiàn)部件連接后無大氣或液體物侵入。（4）連接強(qiáng)度高，其強(qiáng)度等級(jí)大于10.9級(jí)。3.拉鉚釘技術(shù)在鐵路貨車上的應(yīng)用鐵路貨車從2007年開始推廣應(yīng)用拉鉚釘技術(shù)，從使用情況來看，拉鉚釘?shù)氖褂么蟠鬁p少了使用傳統(tǒng)螺栓、螺母聯(lián)接時(shí)產(chǎn)生的螺栓松動(dòng)、脫落、折斷等現(xiàn)象，提高了如上心盤與中梁及心盤搖枕、側(cè)架與立柱磨耗板之間連接的可靠性。3.3.2零件轉(zhuǎn)動(dòng)連接防脫技術(shù)1.零件轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接技術(shù)現(xiàn)狀2.拉鉚銷防脫技術(shù)拉鉚銷（見圖3-12）是在拉鉚釘基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的銷接技術(shù)，其兼顧了拉鉚功能結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)和銷子結(jié)構(gòu)的使用工況，具有防脫、防盜、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，可以有效解決圓銷、開口銷的折斷、丟失、脫落等問題。從圖3-12可知，拉鉚銷釘與拉鉚釘?shù)膮^(qū)別在于拉鉚銷釘光桿部與鎖緊頭之間的直徑差較大，在光桿和鎖緊頭之間形成一個(gè)凸臺(tái)，鉚接時(shí)，套環(huán)前端頂在凸臺(tái)上，使得套環(huán)緊固面與零件表面不接觸，也即拉鉚銷釘可以在零件中轉(zhuǎn)動(dòng)，零件與銷釘在銷釘軸線方向具有一定的間隙。拉鉚銷釘?shù)陌惭b方式也原理與拉鉚釘基本相同，如圖3-13所示。平頭拉鉚銷平頭短尾拉鉚銷圖3-12拉鉚銷釘?shù)牟煌褪綀D3-13拉鉚銷釘?shù)你T接過程鐵路貨車基礎(chǔ)制動(dòng)裝置中各轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的連接均可以采用拉鉚銷釘進(jìn)行連接，采用拉鉚銷釘可以大大減少由于開口銷脫落、斷裂、丟失等造成的故障，保證車輛運(yùn)行的安全、可靠。3.4涂裝及標(biāo)記3.4.1涂裝1.表面處理噴涂底漆之前，車體鋼結(jié)構(gòu)所有金屬型鋼、板材均須進(jìn)行拋丸除銹預(yù)處理，處理后鋼材表面清潔度達(dá)到GB/T8923.1中Sa21/2級(jí)及以上標(biāo)準(zhǔn)，表面粗糙度Ra值為30μm～80μm。厚度小于3mm的輕型型鋼和板材允許手工除銹或磷化處理，表面清潔度達(dá)到GB/T8923.1中St2級(jí)及以上標(biāo)準(zhǔn)。2.預(yù)涂底漆預(yù)涂底漆應(yīng)根據(jù)底漆（防銹漆）選用。預(yù)涂底漆的厚度根據(jù)預(yù)涂底漆種類確定，一般情況下其干膜厚度為10μm～20μm。3.防銹底漆貨車防銹底漆種類及涂刷部位見表3－1表3－1貨車防銹漆漆種表順號(hào)漆種涂刷部位1水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆車體鋼結(jié)構(gòu)，罐車罐體外表面，轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架，C80C等2水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆、磁化鐵防銹漆與之相當(dāng)?shù)姆冷P漆鋼質(zhì)零件結(jié)合面及制動(dòng)裝置外側(cè)面，鍛壓配件的金屬露出面，集塵器盒的內(nèi)面3環(huán)氧云鐵厚漿底漆70t級(jí)系列貨車、C80B、X6K等4環(huán)氧瀝青玻璃鱗片漆C70型敞車、C80C型全鋼運(yùn)煤專用敞車內(nèi)表面5水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆、磁化鐵防銹漆與之相當(dāng)?shù)姆冷P漆其他未規(guī)定的部位3.4.2面漆貨車面漆種類及涂刷部位見表3－2表3－2貨車面漆漆種表順號(hào)漆種涂刷部位1飛機(jī)灰色水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆SQ5型汽車運(yùn)輸車上、下層地板2淺黃色水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆旋鎖鎖頭、門擋及扶手座背面；轉(zhuǎn)K3型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架；N15型平車側(cè)、端墻外側(cè)露出面；檢衡車外墻表面3米黃色水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆SQ5型汽車運(yùn)輸車內(nèi)表面4深黃色油漆C63、C63A、C76系列、C80系列等大秦線運(yùn)煤專用敞車轉(zhuǎn)動(dòng)車鉤端的側(cè)墻端部和端墻；DL1型大噸位預(yù)制梁運(yùn)輸專用車移動(dòng)轉(zhuǎn)向盤和支撐裝置5白色調(diào)合漆X6K鎖頭；X2K鎖閉裝置、止擋裝置、手制動(dòng)輪6中酞藍(lán)水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆X6A、X6B、X6C、X1K、C64A底架金屬的外露面；檢衡車外頂表面；DL1型大噸位預(yù)制梁運(yùn)輸專用車固定轉(zhuǎn)向盤和支撐裝置7桔紅色水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆X2K外表面8醇酸清漆轉(zhuǎn)向架各鑄鋼件（冷冰車除外）、車鉤、鉤尾框、緩沖器箱體、軸身及滾動(dòng)軸承防塵板座的露出面；車輪的腹板內(nèi)、外側(cè)面；承載鞍與軸承非接觸面、前蓋、后擋的外露面9瀝青清漆鉤緩裝置用的圓彈簧10黑色水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆其他未規(guī)定漆種、顏色應(yīng)涂刷油漆的車輛部位11環(huán)氧瀝青玻璃鱗片漆C70型敞車、C80C型全鋼運(yùn)煤專用敞車內(nèi)表面12鐵紅色水溶性（溶劑型）厚漿醇酸漆C63、C63A、C64、P64、P64A、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、X6K等型車體外表面13漂浮型銀粉漆GQ70型輕油罐車、醇類罐車、苯類罐車14底面漆合一的溶劑型(或水溶型)黑色厚漿型醇酸漆GN70型粘油罐車15原色調(diào)合漆、環(huán)氧瀝青玻璃鱗片漆其他部分3.4.3涂裝一般要求a.糧食漏斗車、飲用液體罐車等車體內(nèi)表面應(yīng)涂經(jīng)過環(huán)保認(rèn)證的無毒涂料。b.罐車的防銹底漆干膜厚度不小于50μm，其余車型不小于60μm；罐車的底漆和面漆總厚度不小于80μm，其余車型不小于120μm；c.厚漿型底面、面合一涂料，罐車的干膜厚度不小于80μm；其余車型不小于120μm。d.腐蝕嚴(yán)重部位（通用敞車內(nèi)表面）不小于200μm。3.4.4標(biāo)記國鐵貨車標(biāo)記應(yīng)符合TB/T1.1～1.2的規(guī)定。出口車標(biāo)記應(yīng)按照用戶要求涂打。3.5車輛裝卸性能1.敞車的裝卸性能敞車的裝卸方式根據(jù)車輛種類分為兩種：一種是通用敞車采用人工或機(jī)械裝卸作業(yè)，適應(yīng)翻車機(jī)作業(yè)；另一種是適應(yīng)于大型工礦企業(yè)、站場(chǎng)、碼頭之間成列固定編組運(yùn)輸?shù)膶Ｓ贸ㄜ?，采用翻車機(jī)卸貨。2.棚車的裝卸性能我國的棚車一般采用人工或者機(jī)械（叉車）裝卸作業(yè)。3.罐車的裝卸性能罐車的裝卸方式有兩種：一種是下卸式，利用運(yùn)輸介質(zhì)的重力作用從罐體下部的卸貨口自流卸出；另一種是利用虹吸原理從罐體上部的人孔或?qū)Ｓ眯敦浛谛冻觥?.漏斗車的裝卸性能漏斗車卸貨均利用貨物的重力作用卸貨。約70min3.6主要車型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.6.1敞車1.我國敞車發(fā)展概況敞車是一種具有端、側(cè)墻、無車頂?shù)呢涇?，主要供運(yùn)送煤炭、礦石、木材、鋼材、糧食等大宗貨物，也可運(yùn)送建筑材料、集裝箱和機(jī)械設(shè)備等。在所裝載的貨物上加蓋篷布后，可代替棚車承運(yùn)怕受雨淋貨物。敞車的通用性強(qiáng)，在貨車保有量中數(shù)量最大，約占全部貨車總數(shù)的60％。建國初期，生產(chǎn)載重30t的C1型敞車，載重40t的C6型敞車，載重50t的C50型敞車。1965～1971年生產(chǎn)1萬輛C65型載重65t低合金鋼材料敞車。運(yùn)用后熱軸燃軸、端墻外漲、枕梁裂紋、側(cè)柱連鐵及上側(cè)板腐蝕嚴(yán)重等問題。1972～1979年間設(shè)計(jì)生產(chǎn)C62型載重60t低合金鋼材料敞車。運(yùn)用后仍出現(xiàn)端墻外漲、焊結(jié)構(gòu)側(cè)柱根部裂紋、側(cè)柱連鐵及上側(cè)板腐蝕嚴(yán)重等問題。1978～1986年設(shè)計(jì)生產(chǎn)幾萬輛C62A型載重60t全鋼敞車。該車在C62M型敞車基礎(chǔ)上，將端側(cè)板由木板改為鋼板，其余主要零部件與C62M型敞車互換使用。該車首次采用310乙字型鋼制造中梁，提高了底架可靠性，增強(qiáng)了端墻的強(qiáng)度、剛度。該車采用普碳鋼制造，運(yùn)用后基本適應(yīng)了運(yùn)輸發(fā)展要求，但存在著中立門鎖閉不可靠、在第一個(gè)廠修就出現(xiàn)了上側(cè)梁、上端梁、車內(nèi)連鐵等部破損嚴(yán)重以及下側(cè)梁、下側(cè)門腐蝕等問題。1985～1990年間設(shè)計(jì)生產(chǎn)了幾萬輛C62B型載重60t全鋼敞車。該車在C62A型敞車基礎(chǔ)上，將車體材料由普通碳素鋼改為耐大氣腐蝕鋼，與C62A型敞車相比，盡管腐蝕情況有所緩解，但由于結(jié)構(gòu)未變，破損情況和中立門鎖閉可靠性沒有得到改善。1987～2005年間設(shè)計(jì)生產(chǎn)C64型載重6lt全鋼敞車。該車在C62B型敞車基礎(chǔ)上，將上側(cè)梁、上端緣由槽鋼改為空心冷彎型鋼，側(cè)柱連鐵改為封閉結(jié)構(gòu)，中立門增加中部支點(diǎn)、上部鎖閉改為偏心鎖緊機(jī)構(gòu)，端墻采用3根帽型冷彎型鋼作端墻橫帶，角柱為槽鋼鋼板組焊結(jié)構(gòu)。該車車體結(jié)構(gòu)型式有明顯改進(jìn)，基本解決了我國敞車長期以來存在的端墻外漲、上側(cè)梁、連鐵破損、上側(cè)板、下側(cè)門腐蝕嚴(yán)重等慣性質(zhì)量問題，是我國目前載重60t級(jí)運(yùn)用中技術(shù)狀態(tài)較好的主型敞車。1981年，大秦運(yùn)煤專線投入運(yùn)營。研制C61型運(yùn)煤專用敞車。1987～1996年，又研制生產(chǎn)了21t軸重的C63型敞車。為進(jìn)一步提高大秦線的運(yùn)輸能力，1998年開發(fā)生產(chǎn)了200輛單浴盆式C76型系列敞車，該批車采用25t軸重轉(zhuǎn)向架，每延米重達(dá)到了8.33t/m。按轉(zhuǎn)向架的不同型式分為C76A、C76B、C76C三種車型。2003年底，統(tǒng)圖后研制生產(chǎn)了200輛雙浴盆式的C76型敞車?，F(xiàn)在大秦線共有400輛C76型系列敞車運(yùn)用中(包含C76、C76A、C76B、C76C)。為了滿足大秦線開行2萬噸重載列車運(yùn)輸?shù)囊?，盡快完成大秦線鐵路年運(yùn)量達(dá)億噸的擴(kuò)能目標(biāo)，2002～2005年，我國開發(fā)生產(chǎn)了大秦線用25t軸重載重80t的C80型鋁合金運(yùn)煤專用敞車、C80C型全鋼運(yùn)煤專用敞車、C80CA型不銹鋼運(yùn)煤專用敞車、C80A型全鋼運(yùn)煤專用敞車及C80B型不銹鋼運(yùn)煤專用敞車，該系列車型自重系數(shù)為0.25，是我國運(yùn)用車型中自重系數(shù)最小的敞車。鋁合金和不銹鋼材料均是我國首次在敞車上采用，該系列車型是我國貨車用材方面的一個(gè)突破，標(biāo)志著我國已經(jīng)掌握了貨車采用鋁合金板、型材及不銹鋼板材的制造技術(shù)。2005年推出C70型敞車。該車是在充分總結(jié)現(xiàn)有敞車運(yùn)用情況基礎(chǔ)上為適應(yīng)我國貨運(yùn)重載開發(fā)的的新型敞車，該車載重70t，軸重23t，比容1.1m3/t，采用屈服強(qiáng)度為450Mpa的高強(qiáng)度耐候鋼制造，角柱、端墻橫帶、下側(cè)梁、連鐵等均采用新型冷彎型鋼技術(shù)，減輕了自重。中立門采用改進(jìn)鎖閉的機(jī)構(gòu)，提高了鎖閉可靠性。同時(shí)每延米重由C64的6.25t/m提高到6.7lt/m，在同樣的1050m站線長度內(nèi)較C64型敞車提高煤炭運(yùn)輸能力10％。該車底架長度為13m，可以解決中俄貿(mào)易中進(jìn)口原木長度因超過12.5m在換裝場(chǎng)被鋸頭的不正常情況。同時(shí)還提高了底架中部的集載能力，在2m范圍內(nèi)載重38t，滿足了38t鋼卷運(yùn)輸要求。為進(jìn)一步提高車體鋼結(jié)構(gòu)抗大氣腐蝕能力，2006年研制了車體采用不銹鋼制造的C70B型不銹鋼通用敞車。此外，我國還生產(chǎn)了載重60t的C16、CF型礦石專用敞車，三支點(diǎn)結(jié)構(gòu)的載重75t的五軸C5D型敞車，三支點(diǎn)結(jié)構(gòu)的載重l00t的六軸C100型工礦專用敞車。目前，我國已研制完成載重80t通用敞車及運(yùn)煤專線用軸重30t的專用敞車。2.通用敞車的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)通用敞車主要技術(shù)參數(shù)確定通用敞車的主要技術(shù)參數(shù)包括載重、自重、容積、軸重、每延米重及車體的長、寬、高等線性尺寸。（1）容積合理確定敞車容積對(duì)于運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性和安全性起很大作用，容積過小時(shí)載重利用率(實(shí)際載重與標(biāo)記載重的比值)不足，容積過大時(shí)，帶來自重增大和超載可能性增大。敞車所運(yùn)輸貨物多種多樣，各種貨物容重(即單位容積的重量，t/m3)差異很大，即使同一種貨物，因產(chǎn)地不同容重也有差異。根據(jù)我國鐵路貨物運(yùn)輸情況，敞車主要用以運(yùn)輸大宗散粒貨物為主，而其中又以運(yùn)輸煤炭為主。因此，通用敞車的設(shè)計(jì)，一般都以運(yùn)輸煤炭為主，并兼顧其它貨物的裝載。我國煤的容重為0.6～1.0t/m3，普通煤的容重為0.9t/m3，故70t煤所需的容積為77.8m3，80t煤所需的容積為88.9m，敞車的比容系數(shù)為1.11，為了適當(dāng)照顧裝運(yùn)容重較輕的貨物，一般取比容系數(shù)為1.15左右。當(dāng)然這樣的敞車在裝運(yùn)鋼材時(shí)，容積顯得過大，而裝運(yùn)木材、焦炭或其它較輕的貨物時(shí)，容積還顯得不足。但需要容積過大或過小的貨物運(yùn)量較小，因此選擇上述比容系數(shù)還是合理的。（2）敞車車體長、寬、高的確定當(dāng)敞車的容積確定后，首先選定內(nèi)寬，再確定內(nèi)長和內(nèi)高，而且需要經(jīng)過幾次調(diào)整后才能確定。選擇車體內(nèi)寬，首先要充分考慮限界的寬度來確定車體外寬。上述主要尺寸初步確定后必須核算整車自重。如果自重加載重超過總重，就必須減輕車體自重，此時(shí)車體的容積、長度、寬度和高度就需要反復(fù)重新核算，最終確定一組較為理想的參數(shù)。敞車的地板面高度應(yīng)與貨物站臺(tái)的高度基本接近，方便叉車或人員進(jìn)出。貨物站臺(tái)的高度為1100mm。2）敞車主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1）底架的設(shè)計(jì)解放初期我國設(shè)計(jì)制造的C1、C13、C50等型敞車均采用底架承載結(jié)構(gòu)，底架的中梁等需要很大的截面。目前新型敞車均設(shè)計(jì)成為側(cè)壁承載結(jié)構(gòu)。敞車底架是車體的基礎(chǔ)，側(cè)壁上所承受的力主要通過底架來傳遞。敞車底架參與側(cè)壁的承載，特別是車體受到的縱向力大部分由底架承擔(dān)。因此合理布置底架的結(jié)構(gòu)和尺寸。①牽引梁長度和車輛定距②底架各橫向梁、縱向梁的布置（2）敞車端墻（壁）的設(shè)計(jì)（3）敞車側(cè)墻(壁)的設(shè)計(jì)3.大秦錢運(yùn)煤專用敞車的設(shè)計(jì)要點(diǎn)大秦線運(yùn)煤專用敞車的設(shè)計(jì)，除了按照上述敞車基本要求外，由于該車專門用于運(yùn)輸煤炭，并且采用翻車機(jī)卸貨，因此車輛一端采用轉(zhuǎn)動(dòng)車鉤，取消了中部側(cè)開門，下側(cè)門數(shù)量也由12個(gè)減少為4個(gè)或2個(gè)（2個(gè)下側(cè)門斜對(duì)稱布置），車體材料也采用防腐蝕性能更好的鋁合金或不銹鋼制造。從運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)看，大秦線運(yùn)煤專用敞車的開發(fā)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1）車輛使用頻繁；2）能與秦皇島煤碼頭的翻車機(jī)及其附屬設(shè)備相匹配。3）適應(yīng)裝車地點(diǎn)的裝車條件要求。4）敞車比容應(yīng)選擇在1.08～1.1m3/t之間，適應(yīng)大同地區(qū)的煤炭容重要求。5）浴盆式運(yùn)煤敞車在設(shè)計(jì)時(shí)須考慮列檢人員檢修轉(zhuǎn)向架的空間。4.70t級(jí)敞車、80t級(jí)敞車特有新結(jié)構(gòu)1）C70型敞車（圖3-16）（1）采用屈服極限為450MPa的高強(qiáng)度鋼和新型中梁，載重大、自重輕；底架結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，提高了縱向承載能力，適應(yīng)萬噸重載列車的運(yùn)輸需要。（2）車體內(nèi)長13m，滿足較長貨物的運(yùn)輸要求；集載能力提高，滿足裝載38t鋼卷的要求，集載能力較C64型敞車提高70%。（3）采用新型側(cè)開門結(jié)構(gòu)，提高了車門的可靠性，解決了C64型敞車側(cè)開門損壞的慣性質(zhì)量問題。（4）采用17型E級(jí)鋼高強(qiáng)度車鉤和MT-2型大容量緩沖器，提高了車鉤緩沖裝置的使用可靠性，可解決車鉤分離，鉤舌磨耗過快等慣性質(zhì)量問題。（5）采用搖枕、側(cè)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的轉(zhuǎn)K7型、轉(zhuǎn)K6型或轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架，確保了車輛運(yùn)營速度達(dá)到120km/h，滿足提速要求；改善了車輛運(yùn)行品質(zhì)，降低了輪軌間作用力，減輕了輪軌磨耗。（6）側(cè)柱采用新型雙曲面冷彎型鋼，提高了強(qiáng)度和剛度、更適應(yīng)翻車機(jī)作業(yè)。1-底架2-標(biāo)記3-轉(zhuǎn)向架4-下側(cè)門5-側(cè)墻6-側(cè)開門7-風(fēng)制動(dòng)裝置8-車鉤緩沖裝置9-端墻10-手制動(dòng)裝置圖3－16C70型敞車2）C80系列運(yùn)煤專用敞車為了滿足大秦線開行2萬噸重載列車運(yùn)輸?shù)囊?，盡快完成大秦線鐵路年運(yùn)量達(dá)億噸的擴(kuò)能目標(biāo)。2002～2005年，，我國開發(fā)生產(chǎn)了大秦線用25t軸重載重80t的C80C型全鋼運(yùn)煤專用敞車、C80CA型不銹鋼運(yùn)煤專用敞車、C80A型運(yùn)煤專用敞車及C80B型不銹鋼運(yùn)煤專用敞車（見圖3-17和圖3-18）。3）C80C型/C80CA型運(yùn)煤專用敞車新結(jié)構(gòu)①采用南非轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架，提高了曲線通過性能，輪緣磨耗小，輪軌作用低動(dòng)力，減小了橫向加速度，輪緣磨減少了1/3～1/2。②該車為整體承載式全鋼焊接結(jié)構(gòu)，主要承載結(jié)構(gòu)采用了屈服強(qiáng)度為450MPa的高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼，且多采用冷彎型鋼，既有效地降低了自重，又保留了全鋼結(jié)構(gòu)車制造和維修成本低、經(jīng)久耐用、易于維修等優(yōu)勢(shì)。③采用無中梁?jiǎn)卧∨杞Y(jié)構(gòu)和側(cè)柱內(nèi)置，有效地增大了容積，降低了重心。該車空車重心約955mm，重車重心約1823mm。重車重心比現(xiàn)有的C76型運(yùn)煤專用敞車的1930mm低107mm，改善了車輛運(yùn)行品質(zhì)。④C80CA型不銹鋼運(yùn)煤專用敞車具有和C80C型全鋼運(yùn)煤專用敞車完全一樣的結(jié)構(gòu)，只是將車體上與煤直接接觸的部分改為不銹鋼。1-16號(hào)車鉤緩沖裝置2-轉(zhuǎn)K7型轉(zhuǎn)向架3-底架4-側(cè)墻5-下側(cè)門6-17號(hào)車鉤緩沖裝置7-端墻8-制動(dòng)裝置。圖3－17C80C型敞車C80B型不銹鋼運(yùn)煤專用敞車新結(jié)構(gòu)C80B型不銹鋼運(yùn)煤敞車是為開行2萬噸重載煤炭運(yùn)輸專列而開發(fā)研制的專用車輛，能與秦皇島三、四期煤碼頭的撥車機(jī)、列車定位機(jī)和三車翻車機(jī)相匹配，實(shí)現(xiàn)不摘鉤連續(xù)翻卸作業(yè)；并能適應(yīng)環(huán)形裝車、直進(jìn)直出裝車和解體裝車作業(yè)，并能適應(yīng)解凍庫的要求。①自重輕、載重大，可適應(yīng)2萬噸重載列車編組要求。②采用側(cè)壁承載、平底地板結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，維護(hù)檢修方便。③與煤接觸的側(cè)、端墻及地板等主要板材件和梁件采用不銹鋼材料，具有良好的耐腐蝕性能；可有效延長車輛使用壽命。④車輛間采用RFC牽引桿，減少車輛連掛的間隙，較大地降低了車鉤力。1－16型鉤緩2-轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架3-底架組成4-側(cè)墻5-下側(cè)門6-制動(dòng)裝置7-標(biāo)記8-17型鉤緩裝置9-端墻10-撐桿圖3－18C80B型敞車3.6.2棚車1.我國棚車發(fā)展概況棚車是用來運(yùn)輸怕日曬、雨淋、雪浸的貨物。這些貨物包括各種糧谷、食品、日用工業(yè)制成品及貴重儀器設(shè)備等。一部分棚車還可以運(yùn)輸人員和馬匹。我國棚車種類很多，舊有的棚車大部分是載重30t的鋼木混合結(jié)構(gòu)的小型車，如P1、P3型棚車，這種棚車遠(yuǎn)不能滿足我國鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要，現(xiàn)已全部淘汰。從1953年起我國開始研制載重50t、容積101m3、車體為全鋼鉚焊結(jié)構(gòu)的P50型棚車。1957年以后，先后設(shè)計(jì)制造了載重60t、容積為120m3的P13、P60、P61型棚車。1980年開始設(shè)計(jì)制造了P62、P62（N）型棚車。90年代，我國又研制了P64型棚車。2005年，我國設(shè)計(jì)制造了P70型新型棚車。2.通用棚車的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1）通用棚車主要技術(shù)參數(shù)確定通用棚車的主要技術(shù)參數(shù)包括載重、自重、容積、軸重、每延米重及車體的長、寬、高等線性尺寸。通常，載重是設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定，或根據(jù)設(shè)計(jì)調(diào)查結(jié)果后得出。因此棚車主要是通過不同方案比選確定容積和車體的長、寬、高等尺寸。（1）容積合理確定棚車容積對(duì)于運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性和安全性起很大作用，容積過小時(shí)載重利用率不足，容積過大時(shí)，帶來自重增大和超載可能性增大。（2）通過對(duì)近些年棚車運(yùn)用現(xiàn)狀、未來棚車適運(yùn)貨物構(gòu)成情況的分析和研究，通用棚車的比容一般取為2.0～2.6。（3）棚車車體長、寬、高的確定當(dāng)棚車的容積確定后，首先選定內(nèi)寬，再確定內(nèi)長和內(nèi)高，而且需要經(jīng)過幾次調(diào)整后才能確定。棚車的地板面高度應(yīng)與貨物站臺(tái)的高度基本接近，方便叉車或人員進(jìn)出。貨物站臺(tái)的高度為1100mm，敞車中梁采用3l0mm乙字形鋼制成，加上空車轉(zhuǎn)向架心盤高度、車體上心盤高度及底架木結(jié)構(gòu)厚度等，棚車地板面高度為1150mm～1160mm。2）通用棚車主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于棚車具有車頂，因此棚車車體可以設(shè)計(jì)成整體承載的薄壁筒形結(jié)構(gòu)，從而相應(yīng)地減小底架有關(guān)梁件的截面，充分發(fā)揮側(cè)墻(壁)和車頂?shù)某休d作用，以減輕車體自重。不過，一般棚車如采用木地板就不再鋪設(shè)鋼地板了，這樣車體鋼結(jié)構(gòu)就成為開口薄壁筒形結(jié)構(gòu)，加上側(cè)壁又開有較大的門孔和為數(shù)眾多的窗孔，以致削弱了側(cè)墻(壁)和車頂?shù)某休d能力。因此，為安全計(jì)，棚車車體在設(shè)計(jì)時(shí)一般均按側(cè)壁承載而不按整體承載結(jié)構(gòu)考慮。通用棚車的底架、側(cè)墻(壁)、端墻(壁)等部件設(shè)計(jì)中所考慮的一般原則，基本上與通用敞車設(shè)計(jì)大體相同。3）通用棚車底架的設(shè)計(jì)棚車底架設(shè)計(jì)中，心盤距的確定、橫向梁的布置和地板面高度選定時(shí)所考慮的原則與敞車設(shè)計(jì)相同。4）通用棚車側(cè)墻（壁）的設(shè)計(jì)5）通用棚車端墻(壁)的設(shè)計(jì)6）通用棚車車頂?shù)脑O(shè)計(jì)7）通用棚車車門的設(shè)計(jì)3.P70型棚車新結(jié)構(gòu)（圖3-19）圖3－19P70型棚車采用新型高強(qiáng)度冷彎型鋼、板材，優(yōu)化了斷面結(jié)構(gòu)。對(duì)推拉式車門結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了車門的防盜性能。重新對(duì)枕梁結(jié)構(gòu)、門孔連接點(diǎn)等大應(yīng)力部位進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了結(jié)構(gòu)可靠性。3.6.3平車(共用平車)1.我國平車發(fā)展概況平車主要用以裝運(yùn)鋼材、木材、橋梁、汽車和拖拉機(jī)等體積、重量比較大的貨物。平車還可以裝運(yùn)各種機(jī)械設(shè)備和軍用裝備。有些平車還安裝有活動(dòng)的端板和側(cè)板，可以裝運(yùn)礦石、煤炭、沙土和石渣等散粒貨物或糧食、水泥等袋裝貨物。在底架上設(shè)置集裝箱鎖閉裝置后，可以運(yùn)輸集裝箱。普通平車約有3萬輛，約占我國貨車總數(shù)量的5％。解放初期我國研制了N1型載重30t平車、N4型載重40t平車和N5型載重50t平車。從1956年我國陸續(xù)研制了載重60t的N12、N60和N16型平車。1967年開始，我國研制生產(chǎn)了N16型主型平車，生產(chǎn)數(shù)量近萬輛。該車底架長度13m，底架上鋪設(shè)了70mm木地板，在車兩端設(shè)置有全鋼活動(dòng)端板，放倒后作為渡板，供運(yùn)輸輪式貨物通過用。該車缺點(diǎn)是集中載重能力小，不能運(yùn)輸大型混凝土梁，沒有活動(dòng)側(cè)板，不能運(yùn)輸砂石等散粒貨物。1970年開始研制了N17型系列平車，該車底架長度仍為13m，與N16型車相比，N17型平車加大了集載能力，適應(yīng)了軍運(yùn)特載和鐵路大型混凝土梁運(yùn)輸要求。設(shè)有活動(dòng)側(cè)門，可以運(yùn)輸散粒貨物。1992年，隨著我國的敞車和棚車數(shù)量增加，散粒貨物大多采用敞車或裝袋后采用棚車運(yùn)輸，因此取消了N17型平車側(cè)門，改型為N17A型平車，僅保留了端門，因此平車也喪失了部分運(yùn)輸貨物品種，如沙石、礦石、袋裝貨物中的水泥、糧食等。同時(shí)，為了提高裝載加固可靠性，原木也不再采用平車運(yùn)輸，改用敞車運(yùn)輸，或者在平車上安裝木材集裝箱后裝運(yùn)原木。平車運(yùn)輸貨物品種有所減少。1998年開始，我國研制了兼有普通平車和集裝箱車功能的兩用平車(也稱為共用平車)，如NX17A、NXl7BK等，該型系列平車除了滿足一般平車的運(yùn)輸需要外，還可以運(yùn)輸鐵路標(biāo)準(zhǔn)l0t集裝箱和國際標(biāo)準(zhǔn)20英尺、40英尺或更大規(guī)格集裝箱運(yùn)輸。我國今后不再生產(chǎn)類似N17型的普通平車，而全部生產(chǎn)兩用平車(或稱為共用平車)。2004年，我國研制了軸重23t，載重70t的NX70型共用平車。該車底架長15.4m，中梁采用530H型鋼，側(cè)梁采用600mmH型鋼制造，主要材料采用Q450NQRl高強(qiáng)度耐候鋼制造，底架上設(shè)置了集裝箱鎖閉裝置。采用17型車鉤及MT－2型大容量緩沖器。提高了載重和集載能力，適應(yīng)多種集裝箱運(yùn)輸要求，并適應(yīng)開行萬噸列車的要求，該車是我國今后幾年生產(chǎn)的主型平車。2.平車車主要技術(shù)參數(shù)確定平車的主要技術(shù)參數(shù)包括載重、自重、地板面積、地板面距軌面高、軸重及每延米重等。載重在設(shè)計(jì)任務(wù)書中已經(jīng)規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)主要確定地板面積(即底架的長度和寬度)和地板面高度。待車體結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向架確定后，算出車輛自重，校核軸重和每延米重。1）地板面積(即底架的長度和寬度)平車的地板面積決定于底架的長度和寬度。平車底架寬度的選定，在充分考慮滿足特種貨物及軍運(yùn)特載(如坦克等)、充分利用機(jī)車車輛限界情況下，盡可能加大底架寬度，目前底架地板處的限界寬度3200mm，再考慮繩栓、柱插、側(cè)門的空間后，一般底架寬度不超過3m。如果設(shè)計(jì)的平車定距和底架長度超過GB/Tl46.1－2020規(guī)定的計(jì)算車輛的長度，則底架寬度還要按要求進(jìn)行縮減。由于平車主要用于裝運(yùn)長、大、重的貨物，平車底架的長度與敞車相似，必須適應(yīng)細(xì)長貨物運(yùn)輸，例如木材、鋼材等。木材規(guī)格一般為4m和6m，裝載2垛6m長原木或3垛4m長原木的底架長度為12m，加上機(jī)械化裝載木材的合理間距，底架長度13m較為合適。如果裝載集裝箱的平車，還應(yīng)考慮承載1個(gè)40英尺或2個(gè)20英尺集裝箱或非標(biāo)超長集裝箱(如45、48、50、51、53英尺等)所需要的底架長度。目前我國通用平車底架長度為12.5～13m，共用平車中，為了滿足裝載6個(gè)鐵標(biāo)10t及1個(gè)48英尺集裝箱要求，NXl7B型系列共用車底架長度確定為15.4m，該車也可以滿足1個(gè)50英尺汽車專用集裝箱運(yùn)輸要求。在載重一定的條件下，如果底架長度取值大，為保證底架剛度，則底架中的主要梁件（中梁和側(cè)梁橫梁等）的截面也要相應(yīng)增大，由此帶來車輛自重增大。因此應(yīng)綜合考慮軸重、貨物種類條件下，盡量縮短底架長度。2）平車地板面距軌面高度平車地板面距軌面高度的確定，不僅要像敞車一樣考慮叉車、手推車能夠直接駛?cè)胲噧?nèi)裝卸貨物，而且平車常用來裝運(yùn)機(jī)動(dòng)車輛，而機(jī)動(dòng)車輛往往要從端部站臺(tái)沿列車縱向自動(dòng)行駛到平車上，因此要求平車地板面距軌面高度盡量要與貨運(yùn)站臺(tái)高度相一致。一般選擇在1.1m～1.2m左右。當(dāng)?shù)匕迕婢嘬壝孑^低時(shí)，如采用的是活動(dòng)端墻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮端墻放平時(shí)與車鉤頂部是否會(huì)相碰的問題。此外，應(yīng)注意活動(dòng)側(cè)墻板翻下后，不應(yīng)超出機(jī)車車輛的下部限界。3.平車底架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題1）中梁和側(cè)梁：平車是底架承載結(jié)構(gòu)，即全部載荷（包括垂直載荷和縱向力等）均由底架各梁承受，而中梁和側(cè)梁則是主要承載梁件。因此平車的中梁和側(cè)梁的截面要比側(cè)壁承載和整體承載的敞、棚車大得多。平車還要考慮裝運(yùn)“集載”及“特載”貨物的要求。所以平車的中、側(cè)梁不僅截面積大，而且兩者的截面積相近或相同（即中梁的截面積等于兩根側(cè)梁截面積之和）；中、側(cè)梁沿縱向均制成魚腹型（見圖3－20）。例如N17型系列平車的中、側(cè)梁采用56b號(hào)工字鋼（或高度為512mm的H型鋼）制成，并切成魚腹型。做成魚腹型的目的不僅在于保證底架強(qiáng)度的前提下，可以減輕自重；而且中梁呈魚腹型可避免因采用大型鋼材而使地板面距軌面過高，側(cè)梁做成魚腹型可便于轉(zhuǎn)向架的列車檢修作業(yè)。圖3-20平車中、側(cè)梁魚腹形結(jié)構(gòu)中、側(cè)梁截面的選定是平車底架設(shè)計(jì)中的主要工作，可以參考運(yùn)用中同類型平車初步選定截面尺寸，然后采用有限元計(jì)算方法進(jìn)行強(qiáng)度校核，不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終選定理想的底架型鋼和斷面結(jié)構(gòu)。同時(shí)，計(jì)算出中央斷面不同的集載能力數(shù)值。如果計(jì)算出的集載能力數(shù)值小于任務(wù)書要求的集載能力，還應(yīng)該加大中、側(cè)梁和各橫向梁的截面系數(shù)，直到符合任務(wù)書要求為止。2）端、橫梁及枕梁由于坦克等重載滾裝貨物可以在平車上沿縱向自行移動(dòng)，故平車的端、橫梁要比一般敞、棚車大一些。另外，由于平車底架是自由承載型式，作用在中梁上的垂直載荷并不需要經(jīng)過橫梁傳至側(cè)梁，然后由枕梁傳至心盤，而是由中梁直接傳遞到心盤，即垂直載荷不向側(cè)梁集中。因此，枕梁的受力較側(cè)壁承載及整體承載的車輛為小(見圖3－21)。1－中梁2－側(cè)梁3－橫梁4－枕梁5－端梁圖3－21平車底架結(jié)構(gòu)圖3）地板我國平車的地板基本上采用木質(zhì)的，木地板的厚度要考慮到坦克行駛及集中載重的要求，比一般敞、棚車的木地板要厚些，通常為70mm。在使用中木地板的腐蝕、磨損和折斷都較嚴(yán)重，故修換率大。平車裝載貨物后，需要對(duì)貨物進(jìn)行加固，即在地板上釘釘子或釘巴鋦釘，必須考慮加固需要。采用全鋼地板，無法解決貨物加固問題。我國木材資源不足，鐵路主要技術(shù)政策中要求在車輛上節(jié)約木材，積極采用代用材料。目前已在部分平車上采用45mm厚竹木復(fù)合層積材代替木材作為地板。美國一家公司在1963年采用了可釘釘鋼地板，應(yīng)用在平車上，可以解決鋼地板的貨物加固問題，但并沒有大面積推廣采用。4）平車上的貨物加固件（見圖3－22）平車裝載貨物后，需要對(duì)貨物進(jìn)行加固，加固方法除了用鐵釘或扒釘將三角木（擋住貨物）釘在平車木地板上，還應(yīng)在貨物上部用8號(hào)鐵線或鋼絲繩將貨物捆綁住，鐵線或鋼絲繩兩端十字交叉固定在車體端部或兩側(cè)。因此平車的端梁上及側(cè)梁上需要設(shè)置加固捆綁用的繩栓或柱插。1-柱插2-繩栓圖3-22繩栓和柱插平車或敞車的側(cè)梁或端梁上均設(shè)置繩栓，繩栓的早期作用是敞車或平車在裝運(yùn)怕濕貨物(如袋裝水泥、糧食等)時(shí)，需要在貨物上苫蓋篷布，篷布的邊緣需要用繩子捆綁在繩栓上。后來也兼用作鐵線或鋼絲繩加固貨物時(shí)的拴結(jié)點(diǎn)。最近幾年，隨著我國貨車溜放速度的提高，貨物慣性力的加大，如果平車仍然采用現(xiàn)有的繩栓，已經(jīng)難以保證貨物加固的可靠性。目前C70型敞車已經(jīng)設(shè)計(jì)采用了加強(qiáng)型繩栓，NX70共用車等車型也采用該繩栓。平車的側(cè)梁上設(shè)置有柱插。柱插的主要作用是當(dāng)裝運(yùn)原木、竹材、鋼管等細(xì)長貨物時(shí)，在柱插孔插上側(cè)木柱，木柱上端用繩索或鐵線捆住，從而在平車兩側(cè)將貨物加固。采用木柱在平車左右側(cè)擋住貨物，其加固可靠性不高，曾經(jīng)發(fā)生過木側(cè)柱折斷、貨物移出車外，造成多人傷亡事故。因此，鐵道部于2001規(guī)定，全路各裝車站一律停止使用平車裝運(yùn)木材，因此柱插也失去了它的基本功能。此后，中鐵集裝箱運(yùn)輸有限公司制造了大量的木材集裝箱，該木材集裝箱使用時(shí)座落在平車上，下部依靠在平車柱插孔內(nèi)插入定位擋，將集裝箱固定在平車上，從而可以裝運(yùn)木材。因此平車柱插盡管本身平車不再插木柱，但由于大量的木材集裝箱使用柱插，因此平車的柱插一時(shí)也難以取消。目前，平車柱插除了用于加固木材集裝箱外，其主要作用是捆綁加固用的繩索。用于捆綁繩索時(shí)，柱插的結(jié)構(gòu)還應(yīng)進(jìn)行改良，因?yàn)橹蹇字苓呡^鋒利，容易將繩索卡斷，因此捆綁繩索后還要在繩索與柱插邊緣加護(hù)墊。今后應(yīng)綜合分析柱插的功能后改進(jìn)柱插結(jié)構(gòu)。3.6.4集裝箱專用平車1．集裝箱專用平車發(fā)展概況集裝箱專用平車約有1萬輛，約占我國貨車總數(shù)量的1.5%。1986年開發(fā)生產(chǎn)了X6A型集裝箱平車，主要用途為運(yùn)輸國內(nèi)鐵路5t箱和10t箱及國際20英尺、40英尺集裝箱。1995年研制了X3TBU型集裝箱平車（2004年通過換裝K2型轉(zhuǎn)向架改造為X3K型集裝箱車），該車可承載3個(gè)20英尺、或一個(gè)40英尺和一個(gè)20英尺或一個(gè)40、45、48英尺集裝箱。1999年研制了X1K型集裝箱平車，該車可承載國內(nèi)鐵路10t箱、國際20、40或45英尺集裝箱。該車最高運(yùn)行速度達(dá)到120km／h，是我國最早開行的速度120km/h的快運(yùn)集裝箱專列。2003年我國研制了速度可達(dá)120km/h的X2K、X2H型雙層集裝箱專用平車，該車研制開辟了我國雙層集裝箱運(yùn)輸?shù)南群?，可以較大幅度提高集裝箱運(yùn)輸能力。2005年我國研制了X6K型集裝箱專用平車，該車可承載2個(gè)20英尺或一個(gè)40英尺集裝箱，滿足兩個(gè)20英尺重箱(20英尺箱總重30.48t)運(yùn)輸要求。同時(shí)研制了X4K型集裝箱專用平車，該車可承載3個(gè)20英尺、或一個(gè)40英尺和一個(gè)20英尺或一個(gè)40、45、48英尺集裝箱。XlK型、X2K型、X3K型、X4K型、X6K型集裝箱專用平車速度均達(dá)到120km/h。從國外鐵路集裝箱運(yùn)輸發(fā)展趨勢(shì)分析，美國、加拿大、澳大利亞等限界尺寸較大的國家，積極改造線路，推行雙層集裝箱運(yùn)輸，提高集裝箱運(yùn)輸效率。美、加等國充分利用35.7t的最大允許軸重，采用5單元關(guān)節(jié)式集裝箱貨車，最大限度降低車輛自重，提高載重，每個(gè)承載單元可以承載2個(gè)40英尺或2個(gè)48英尺箱，每單元載重最大達(dá)到56.5t。歐洲各國地形緊湊，限界尺寸較小，開展雙層集裝箱運(yùn)輸難度大，主要發(fā)展快捷集裝箱運(yùn)輸，一般車輛120km/h，快速運(yùn)輸列車達(dá)到140～160km/h。從集裝箱發(fā)展趨勢(shì)分析，國內(nèi)鐵路5t箱已經(jīng)淘汰，鐵路10t箱也不再新造，并決定逐步淘汰。國際40英尺及以上集裝箱的總重均為30.48t，而且一直沒有變化。國際20英尺箱總重由70年代的20．32t發(fā)展到80年代的24t，90年代又發(fā)展到30.48t。今后國內(nèi)集裝箱平車不再考慮國內(nèi)5t箱和10t箱的承載工況，同時(shí)必須適應(yīng)20英尺集裝箱的總重變化情況。從國際國內(nèi)集裝箱運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)分析，集裝箱在運(yùn)輸中，裝載到最大總重的比例很小，絕大多數(shù)沒有達(dá)到標(biāo)記的最大總重。由于集裝箱在運(yùn)輸中是按箱收費(fèi)，而不是按載重計(jì)費(fèi)，因此努力縮短集裝箱平車的車輛長度，在850m或1050m的有效站臺(tái)長度上盡量編組更多的車輛，增加運(yùn)輸箱數(shù)，適當(dāng)兼顧集裝箱運(yùn)輸載重，是集裝箱平車今后發(fā)展的重要課題。2.集裝箱車主要技術(shù)參數(shù)確定集裝箱車的主要技術(shù)參數(shù)包括載重、自重、底架長寬、集裝箱承載面距軌面高、軸重及每延米重等。1）載重載重是根據(jù)車輛所承載的集裝箱數(shù)量及箱型確定，有時(shí)也根據(jù)允許軸重及車輛自重確定載重。由于20英尺集裝箱總重30.48t，40英尺及40英尺以上集裝箱總重也是30.48t。因此完全按照集裝箱規(guī)格及數(shù)量確定車輛載重時(shí)，承載2個(gè)20英尺或一個(gè)40英尺集裝箱車輛時(shí)，載重為61t（X4K型集裝箱專用車）；承載3個(gè)20英尺或一個(gè)40英尺集裝箱時(shí)，車輛載重應(yīng)達(dá)到91.5t。在車輛軸重難以滿足按承載集裝箱最大總重確定載重的情況下，應(yīng)根據(jù)軸重即車輛總重，在盡量低自重情況下來確定載重。目前我國及其它國家普遍采用此種方法確定載重。一些高密度、低附加值的貨物基本采用敞車、罐車或棚車運(yùn)輸，而不采用集裝箱運(yùn)輸。在一般情況下，集裝箱主要裝運(yùn)百貨、紡織品、食品、藥品等中、低密度高附加值的貨物，集裝箱絕大多數(shù)情況下沒有達(dá)到標(biāo)記總重。如我國X3K型集裝箱車軸重21t，可承載3個(gè)20英尺集裝箱，載重61t；X4K型集裝車軸重23t，可承載3個(gè)20英尺集裝箱，載重72t。美國5單元關(guān)節(jié)式車輛，每個(gè)承載單元可承載2個(gè)40英尺（或48英尺、53英尺）箱，最大可能總重為61t，但各種車型載重確定為35.4t～56.5t。在我國現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，現(xiàn)有的20英尺箱也會(huì)裝運(yùn)諸如礦石、煤炭等高密度低附加值貨物，達(dá)到集裝箱滿載重狀態(tài)，此時(shí)需要采用X6K型集裝箱車等按集裝箱最大可能載重設(shè)計(jì)的專用集裝箱平車。2）底架長寬底架寬度主要取決于集裝箱寬度、集裝箱鎖閉裝置位置、底架型式及是否設(shè)置集裝箱擋座而定。各種長度集裝箱寬度均為2438mm。如果底架型式為魚骨刺結(jié)構(gòu)，可以取消側(cè)梁，此時(shí)底架寬度以取為與集裝箱寬度相近即可，底架寬度在2450～2500mm。如果采用傳統(tǒng)的具有中梁、側(cè)梁結(jié)構(gòu)或取消中梁僅有側(cè)梁的底架結(jié)構(gòu)，則側(cè)梁寬度應(yīng)大于集裝箱寬度，在底架四角和底架中部兩側(cè)需要設(shè)置集裝箱鎖閉裝置。為保護(hù)鎖閉裝置，一般鎖閉裝置設(shè)置在側(cè)梁內(nèi)側(cè)，底架寬度為2600～2900mm之間。底架長度的選擇主要取決于集裝箱的規(guī)格和數(shù)量，承載2個(gè)20英尺（6.1m）或一個(gè)40英尺（12.2m）集裝箱時(shí)，長度為12.3～12.5m；承載3個(gè)20英尺集裝箱時(shí)，底架長度為18.3～18.5m。承載4個(gè)20英尺集裝箱時(shí)，底架長度為24.4～24.6m。采用雙層集裝箱結(jié)構(gòu)時(shí)，底架長度取決于承載凹底長度、兩個(gè)轉(zhuǎn)向架長度以及轉(zhuǎn)向架與凹底端部預(yù)留的檢修空間及兩者的擺動(dòng)空間，一般長度為18.5m～19m。3）集裝箱承載面距軌面高度集裝箱裝卸時(shí)采用門式起重機(jī)垂直起落，因此集裝箱裝卸作業(yè)不用考慮與貨物站臺(tái)高度匹配，同時(shí)為了降低重車重心高度，集裝箱承載面距軌面高度越低越好。對(duì)于單層集裝箱車，集裝箱承載面距軌面高度主要決定于轉(zhuǎn)向架心盤面高度和底架牽引梁的高度,單層集裝箱車的承載面高度為1100mm～1200mm之間。對(duì)于雙層集裝箱車，由于集裝箱承載面位于兩個(gè)轉(zhuǎn)向架之間的凹底式承載框架內(nèi)，因此集裝箱承載面距軌面高度取決于底架下部與軌道的垂向安全距離及承載面處底架鋼結(jié)構(gòu)的厚度?，F(xiàn)在，我國X2K（或X2H）型集裝箱車底架下部空車預(yù)留190mm安全距離，底架鋼結(jié)構(gòu)在承載面處的厚度為100mm，因此雙層集裝箱車的承載面距軌面高度為290mm（美國雙層集裝箱車承載面距軌面高度在290mm～305mm）。3.集裝箱載荷特點(diǎn)集裝箱的載重和空箱重量（皮重）全部由集裝箱四角的角件來承擔(dān)。放在地面上時(shí)，由下部四角來承擔(dān)，當(dāng)起吊時(shí)，由上部四角的角件承擔(dān)，見圖3－18。集裝箱放在平車上后，平車上與集裝箱底部四角相對(duì)應(yīng)的支承點(diǎn)就是受力點(diǎn)，因此集裝箱平車的受力均為集中載荷。承載一個(gè)40英尺集裝箱時(shí)，平車上有四個(gè)受力點(diǎn)，承載2個(gè)20英尺集裝箱時(shí)，平車上有8個(gè)受力點(diǎn)。圖3－23集裝箱車20英尺、40英尺箱受力點(diǎn)分布圖4.集裝箱專用平車主要結(jié)構(gòu)型式和特點(diǎn)集裝箱車底架承受的垂向載荷為點(diǎn)作用的集中載荷，集裝箱載荷作用點(diǎn)位于平車底架的側(cè)梁附近。各個(gè)國家對(duì)車輛縱向力考核標(biāo)準(zhǔn)的不同，目前單層集裝箱平車的結(jié)構(gòu)大體分為三種，即中側(cè)梁同時(shí)承載式、中梁承載式（魚骨刺）和側(cè)梁承載式，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各有所不同。我國車輛強(qiáng)度考核標(biāo)準(zhǔn)中的縱向力數(shù)值小于美國AAR標(biāo)準(zhǔn)，大于UIC標(biāo)準(zhǔn)，因此，我國集裝箱平車一般采取大中梁、小側(cè)梁的底架結(jié)構(gòu)。典型的承載2個(gè)20英尺或一個(gè)40英尺集裝箱的X6K型集裝箱車，中梁采用600mmH型鋼，側(cè)梁采用高度320mm的冷彎槽鋼。見圖3－24。1－端梁2－枕梁3－中梁4－側(cè)梁5－橫梁圖3－24集裝箱車20英尺、40英尺箱受力點(diǎn)分布圖對(duì)于圖3－24大中梁、小側(cè)梁的底架結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)的垂向載荷和縱向載荷由中梁承擔(dān)，側(cè)梁除承擔(dān)少量的垂向載荷和縱向載荷外，在調(diào)車或受到?jīng)_擊時(shí)，側(cè)梁將傳遞部分集裝箱鎖頭的縱向慣性力。中梁斷面要求較大，一般采用大型型鋼（560mm工字鋼或512mm、600mmH型鋼）制成。側(cè)梁相對(duì)斷面要小，一般采用300mm左右的熱軋槽鋼或冷彎槽鋼制成。端梁兩端承擔(dān)很大的集裝箱垂向載荷，該載荷通過端梁傳遞到中梁牽引梁端再到心盤，還有一部分通過側(cè)梁傳遞到枕梁再到心盤，因此端梁斷面應(yīng)盡可能加大，同時(shí)側(cè)梁位于端梁、枕梁?jiǎn)柨拷b箱鎖部位應(yīng)設(shè)置縱向輔助梁，以充分傳遞集裝箱的垂向載荷、縱向慣性力等。枕梁傳遞的垂向和縱向載荷有限，枕梁斷面可以適當(dāng)小一些。中央橫梁起到傳遞絕大部分垂向載荷和縱向慣性力的作用，因此中央橫梁斷面要盡量加大到和中、側(cè)梁相同的高度。兩個(gè)輔助橫梁主要起到協(xié)調(diào)剛度作用，斷面設(shè)計(jì)可以適當(dāng)小一些。1－端梁2－枕梁3－中梁4－橫粱圖3－25中梁承載式（魚骨刺形狀）的底架結(jié)構(gòu)美國、澳大利亞等國家由于縱向力考核標(biāo)準(zhǔn)大，因此設(shè)計(jì)集裝箱車時(shí)，多數(shù)采用中梁承載式（魚骨刺結(jié)構(gòu)），即底架結(jié)構(gòu)僅有各種橫向梁和一根強(qiáng)大的中梁，沒有側(cè)梁，見圖3－25。對(duì)于圖3－25中梁承載式的底架結(jié)構(gòu)，全部垂向載荷、縱向載荷由端梁、橫梁直接傳遞中梁，同時(shí)集裝箱鎖上的縱向慣性力也由端梁、橫梁直接傳遞中梁，中梁還受到扭轉(zhuǎn)載荷的作用，因此中梁的垂向斷面和橫向斷面都要求足夠大，一般采用鋼板組焊為箱型斷面結(jié)構(gòu)。端梁和橫梁的斷面也要求有足夠剛度，在與中梁接觸部分與中梁的高度相同，由于橫梁、端梁傳遞縱向慣性力，設(shè)計(jì)橫梁時(shí)，還要考慮減少與中梁連接部位的應(yīng)力集中問題，與中梁交接時(shí)應(yīng)圓滑過渡。枕梁僅僅承擔(dān)旁承載荷和車體扭轉(zhuǎn)載荷，因此枕梁斷面可以適當(dāng)減小。在歐洲國家，大部分集裝箱專用平車底架結(jié)構(gòu)與我國相似，采用大中梁、小側(cè)梁的底架結(jié)構(gòu)。由于鐵路車輛強(qiáng)度考核標(biāo)準(zhǔn)中的縱向力數(shù)值較低，且緩沖餅位于端梁兩端附近，因此有些集裝箱專用平車底架采用側(cè)梁承載結(jié)構(gòu)，見圖3－26。1－端梁2－枕梁3－側(cè)梁4－橫梁圖3－26歐洲側(cè)梁承載式（中部無中梁）的底架結(jié)構(gòu)對(duì)于圖3－21側(cè)梁承載式的底架結(jié)構(gòu)，全部垂向載荷、縱向載荷由端梁、枕梁傳遞到兩側(cè)的側(cè)梁上，因此側(cè)梁的垂向斷面和橫向斷面都要求足夠大，一般采用鋼板組焊或大型型鋼制成。枕梁、端梁的斷面也要求有足夠剛度和強(qiáng)度，中央橫梁用于增大側(cè)梁剛度，并傳遞垂向載荷，中央橫梁斷面適當(dāng)即可。設(shè)計(jì)雙層集裝箱車時(shí)，為了最大限度降低承載面高度，裝載集裝箔的部分制成為落下孔型式（在美國等稱為井式貨車wellcar）。對(duì)于雙層集裝箱車，我國由于軸重的限制，目前只能采用傳統(tǒng)的單節(jié)車輛結(jié)構(gòu)，即每輛車是獨(dú)立的承載結(jié)構(gòu)。在美國、加拿大等由于軸重可達(dá)到35.7t，集裝箱車運(yùn)輸?shù)兔芏蓉浳?，因此雙層集裝箱車通常采用關(guān)節(jié)式車體結(jié)構(gòu)。雙層集裝箱車的車體結(jié)構(gòu)是獨(dú)特的，承載底架部分僅僅是幾個(gè)橫向聯(lián)系梁。因此集裝箱的垂向載荷均由側(cè)壁承擔(dān)?？v向力由牽引梁、枕梁通過側(cè)壁來傳遞。側(cè)壁的上側(cè)梁和下側(cè)梁要求斷面很大，不僅承擔(dān)垂向載荷，傳遞縱向力，而且要求有足夠的橫向剛度。枕梁是將牽引梁和側(cè)壁聯(lián)系起來，縱向載荷和垂向載荷完全通過枕梁傳遞，因此枕