货物在铁路运输中装载加固方案的设计及应用

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铁路运输具有运行速度快，运输能力大，受自然条件限制小的优势。随着铁路跨越式发展战略的实施，铁路运输量持续增长。1990年至今，太原重工的铁路运输任务不断增加，安全运输的起重机约 3 000台。

货物装载加固是保证铁路运输安全的重要措施，通过对起重机小车架装载加固运输设计方案的分析研究，归纳总结了货物装载加固方案的应用及特点，确保了货物铁路运输的安全、迅速、经济、便利。

1 装载加固方案设计1.1 车型选择核实同-工作令产品的架装图纸，确定铁路运输车辆的车型及数量，最大程度地满载而又不超载。起重机小车架规格：长 3 000 mm12 000 1TlIn；宽 1 000 mm～3 900 nln；高 800 1wlnl3 000 n2rl'；重心高 400 rnn1～1 650 mm；重量 2 t～55 t。故选用 N型 60 t平车。

1.2.2 配重1.2 装载及配重方法l2.1 装载货物的重量应合理分布在车底板上，不超载、偏载、集重、偏重。-车-件货物时，货物的重心应位于车辆的横、纵中心线的交点上。-车两件以上货物(含两件货物)分组，每组货物位于车辆承重的两个台车处及车辆中间，两转向架承受重量之差不得大于 10 t。

装载宽度或高度超限货物时，应结合机车车辆限界图或特定区段装载限制表合理放置，以降低货物运输的超限级别。如图 1(b)所示，小车架的重心偏离纵中心线 138 mm，装车后货物纵向两侧距纵中心线距离为 1 930 mm、1 890 mm，属-级超限运输；若货物的纵向重心位于车辆纵中心线上，装车后货物纵向两侧距纵中心线距离为2 068 1TI1TI、1 752 1TI1TI，属二级超限运输。

。、 J 89 13旦厂， 、 廿 卅(b)侧视图 371 i H1.t 0 、r

2013年第 4期 常利平：货物在铁路运输中装载加固方案的设计及应用 · 177 ·心线超过 100 mm时，应横向配重。选择同合同令的配重物，应尽量保证货物及配重的综合重心位于车辆的纵、横中心线的交叉点上。如图 1(c)所示，配重装车后横向力矩平衡：M A2- MB2 Mc2。

其中：MAz为货物 A横向力矩； ：为货物 B横向力矩； 为货物 C横向力矩。

(2)除横向配重外，还需纵向配重，即每组货物的重心纵向投影力矩对车辆的横中心线平衡。放置配重应兼顾车辆侧捆绑丁字铁的位置。如图 1(c)所示，配重装车后的纵向力矩平衡条件：l-MA Mla 。

其中：M 为货物 B纵向力矩；MA。为货物 A纵向力矩；Ma为货物 C纵向力矩。

(3)货物 的重车重心高度从轨面算起不超过2 000 mm，否则需高度配重以降低其综合高度。配重货物重量 Q配(t)计算公式为：Q配- (H-2 ooo)2 0oO- 配 。

其中：Q总为货车与货物重量之和，t；H 为未配重时重车重心高度，mm；h配为配重后的重车重心高度，mm。

1.3 加固材料及加固方式1.3.1 加固材料(1)采用 3O mm U型圆钢钩。其长端焊在货物的栓 结点处，焊缝长 100 mm 以上，焊角 深、宽达8 mm～10 mm，焊钩的角度与加固线的拉牵方向-致。圆钢钩的抗拉强度达 300 kN。

(2)挡铁采用 L8×8-100的角钢，在其底端均衡打 5个孔，并贴紧每根衬垫木两侧，将 O6×70特制圆钢钉垂直打入车底板，避开缝隙及裂纹∏钢腹面接触衬垫木面积大，抗弯及稳定性好。

(3)加固线选用 8号镀锌铁线或钢丝绳，-次性单股缠绕操作，拽紧-致，绞棒绞紧，并用1O号镀锌铁线捆牢。钢丝绳捆绑拽紧应松紧适中，应选相匹配的钢丝绳夹紧固。

此外，在货物铁架与车底板铁压条接触处铺垫D30稻草垫以防滑；货物、加固线及车辆棱角接触处用衬垫防磨，衬垫为回收旧工作服和旧轮胎裁块等。

1.3.2 加 固方式(1)使用加固线捆绑货物，在货物上施焊圆钢钩，即确定加固货物的栓结点。若货物有栓结位置，不必焊钩。

栓结点高度位置应在货物重心高度处，纵向位置应在货物横向中心对称靠近架装衬垫木处，横向位置应接近货物的纵向两侧端处。小车架的栓结点由货物的外形灵活确定，尽量在纵、横两侧设置栓结点，对于超宽货物应在其横向两侧设置栓结点。

货物栓结点与车辆栓结点的连线与其车底板投影夹角应接近 45。。为防止货物水平移动，其角度应适当减小；为防止货物倾覆，其角度可适当增大。

(2)加固拉牵形状应呈八字型、倒八字型、交叉式、下压式或反又字下压式，各种拉牵方式可单独使用，也可两种或两种以上组合使用，拉牵应旧能对称。在铁路车辆行驶速度 ≤120 km/h时，小车架定型方案加固方式见表 1。

表 l 小车架定型方案加固方式30 t以下 30 t～40 t 40 t～55 t8号铁线(12道× 8号铁 线(16道 ×12 伽5.5钢丝绳，小 12股)或 13钢丝 股)或 13钢丝绳，两 两纵侧各 2个定 绳，两纵侧各 2个 纵侧各 2个八字。两横 八字，两横端架 八字，两横端各 1 端各 1个八字、1个交 各 1个八字、1个交叉 叉 个交叉由表 1可得：-种货物可有多种加固方式；随着货物吨位增大，加固线股数增多、型号增大，货物加固强度增大 。

1.4 强度计算加固线产生的力与加固线材料、型号、道数、股数和方式有关。货物重量越大，水平纵、横向移动稳定性加大，加固线强度增大；速度越快，水平纵向移动稳定性加大，加固线强度增大，加固方式应提高加固的纵向力，增加挡铁，克服作用在货物上的水平纵向移动稳定性。以倾覆稳定系数作为参考，当纵、横向倾覆稳定系数值小于 1.25时，必须采扔固措施。表 2为铁路提速前后 02996小车架的受力情况，表 3为小车架加固方式及强度计算表。

比较表 2和表 3可得：两种方案装载加固均满足加固线的纵、横向合力大于货物水平纵、横向移动量。

铁路提速后，通过选择加固线的型号、道数、股数及加固方式提高加固强度。

2 装载加固方案特点2.1 操作性货物装载加固方案包括图示和文字说明两部分，· 178 · 机 械 工 程 与 自 动 化 2013年第 4期方案清晰地表明了装载货物的装车车型、货物在车辆上的摆放位置、重心位置、配重情况、货物的栓结点位置、加固线的型号、加固方式、挡铁及衬垫木位置，便于工人现场装车操作。

表 2 铁路提速前后 02996小车架的受力情况作用在货物上的力(kN) 水平移动量(kN) 倾覆系数列车速度纵向惯性力 横向惯性力 垂直惯性力 风力 纵向摩擦力 横向摩擦力 纵向 横向 纵向 横向≤60 km/h 183.9 49.1 75.7 17.2 159 1Z4.9 17.2 5.7 2.8 2.5≤120 km/h 330.5 47.1 59.1 17.Z 149.2 122.6 125.9 -74.6 1.53 2.59表 3 铁路提速前后 02996小车架加固方式及强度计算加固线产生的力(kN)列车速度 加固方式 货物参数纵向力 横向力 下压力 挡铁纵向力 纵向合力 横向合力52.5 9.3 56.8 8号铁线v<60 km/h 55.4 61.38 35.93 纵向 8道 ×10股 重量 16.7 t8.88 26.63 26.8 横向 4道×1O股 重心 1 510 mm104.8 16.8 114.1 13号钢丝绳 外形尺寸v120 km/h 55.4 126.6 67.2 纵向8道 双八 12 000×3 830×2 93021.8 5O.5 53.8 横向4道 交叉2.2 安 全 性①装载加固方案满足铁路装载加固的基本技术条件；②方案设计经过加固材料、加固形式的选择及强度计算，为货物的安全运输提供了技术支持，满足铁路提速安全运输的要求；③方案、现尝影像三结合，即设计装载方案、现炒方案装车、装后影像留底，确保安全运输对照检查。

2.3 指导性(1)货物装载加固定型方案可-货多方式、多货- 方式装载，扩大了货物的适装范围，便于现场不同作业环境作业。如挖掘机底座及铲斗装载加固方案可比照起重机小车架设计。

(2)铁路运输装载定型方案对公路运输装载加固具有-定的指导作用。公路运输速度低于铁路运输，公路运输装载加固材料的选择、加固方式可参照铁路≤60 km/h的相应装载加固方案。

3 结语北京铁路局在 1991年就提出对铁路运输确定货物装载加固方案。本文设计和运用了起重机小车架装载加固方案，保证货物的铁路运输安全、及时、有效，提高了太原重工产品的铁路运输能力。