使用集装座架装载卷钢的方法

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Method of Loading Coil Steels with Container HoldersL/Yi-.chuan(Productive Dept.ofBaotou Steel(Group)Corp.，Baotou 014010，Nei Monggol，China)Abstract：In the article，the transportation method of loading coil steels with container holders is proposed aiming at thehidden dangers for transporting coil steels.Through the calculations for loading and securing as wel as the comparative stud-ies of stability.it is determined that it is safe，reliable and feasible to transport coil steels whose coil diameter is not morethan 2 050 mm with container holders。

Key words：coil steels；load；container holders卷钢因其外形特性决定了其具有易滚动、难于运输的特点。铁路采取衬垫凹形草支座加固的运输方式到目前已有10年时间，但由于草支座性能不稳定，铁路每年都发生卷钢滚卷危及行车安全的事件，因此卷钢卧装方案历经 l0年仍然是试运方案而不能定型。随着铁路大提速，货物列车运行速度随之提高，货物在运行过程所受各种惯性力增加，这就对装载加固材料与装置的性能提出了更高的要求。卷钢卧装使用凹形草支座的试运方案越来越不能保证运输安全的需要。卷钢集装座架应运而生，其替代现有的凹形草支座加固卷钢，可保证铁路运输安全，提高运输效率。

1 凹形草支座装载加固方式存在的问题目前铁路运输卷钢采用凹形草支座的方案存在- 些难以解决的问题：凹形草支座使用稻草制作，草制品受外界温度、湿度的影响在外形及强度上存在固有的不稳定性；随着卷钢板宽的变化，两凹形草支座的距离变化多样，在板宽小的情况下，稳定性变差，容易发生偏载或翻滚；用于拉牵的钢丝绳和盘条属于硬性材料，使用绞棒绞绕后，容易把铁线绞伤或者绞断，绞绕后铁线或盘条的损伤无法监测，且绞紧程度无标准可寻也无规范可依，加固质量难以保证；凹形草支座耐高温差、耐腐蚀性差，容易燃烧、腐蚀，同样给运输带来安全隐患。

2 卷钢集装座架优点及优势卷钢集装座架是继铁线、盘条、钢丝绳等传统铁路货物装载加固材料之后，-种运载卷钢的集装化装置，具有以下优点：属于钢制座架，性能稳定，不易收稿日期：2012-10-11作者简介：李-川(1975-)，男(满族)，河北省炉县人，工程师，现从事铁路运输管理工作。

第6期 使用集装座架装载卷钢的方法 55变形，制作误差容易控制；结构简单实用，凹槽的两支撑力和卷钢的重力，三力自然形成稳定的平衡；不再需要铁线、盘条、钢丝绳等加固材料捆绑，缩短装车时间节省-次性耗材；适用卷钢范围大，适用卷钢直径为800～2 050 mm，最大卷重 35 t，径宽比为2.3；可循环使用；结构设计能叠放，利于回送；使用方便，装车时只需要把座架吊装进敞车内，按规定位置放好、卡好，装载卷钢即可，提高了装车效率，缩短了装车时间。

3 集装座架结构描述及创新点3.1 卷钢集装座架结构卷钢集装座架主要由槽钢、座板、端座板、底板、侧板、卡板、角件座板、侧封板等组成。由座架的角件座板和底板与车地板接触，与凹形草支座相比增大了接触面积，因此增加了座架的稳定性。卷钢座架运输卷钢的使用工况为，座架平放在车底板上，卷钢卧装在座架 V形槽内。

3.2 卷钢集装座架的创新点采用 V形结构，卷钢下部不托地，自然形成稳定的三角力平衡；装卸方便，卷钢不需要加固，缩短了装车时间，提高了生产效率；回送方便，座架可循环使用，节约了国家资源。

4 座架装载计算及稳定性对比研究4.1 重车重心高计算如图1所示，倾角为45。的承载托槽承载卷钢时，卷钢重心距托槽底板的距离 与托槽底宽 和卷钢半径尺存在关系日 -孚使用座架 (每个座架 自重 0.86 t、重心高114 mm、底板宽444 Ilm、底板厚6 ram)装载最大卷径为2 050 mm的卷钢时，卷钢重心距托槽底板的距离日为：日 ： R - ： x 2 050-444： 1 228 mm采用 70 t敞车(车辆 自重 23.8 t、重心高l 085 mm，车地板距轨面1 083 1Tim)装载时，用2个座架装载 2件卷钢 (每件卷钢卷重 35 t、卷径2 050 mm)，重车重心距轨面重车 垫： ! 堕± [ ： (! ± 2± 塑± ± ]23.82×0.862×351 990<2 000 mm可见，采用70 t敞车使用座架运输卷径不大于2 050 ml，/l的卷钢至满载时，重车重心距轨面的距离小于2 000 mm，满足《铁路货物装载加固规则》关于重车重心距轨面高度的要求，无需限速运行。

图1 重心高与半径关系图4.2 座架加固强度计算在使用卷钢座架装载卷钢时，由于座架的侧板抵紧车辆侧墙补强座，座架受到的横向不平衡力已通过座架侧板和车辆侧墙补强座传递车辆，座架不会发生横向移动与倾覆。座架的纵向是通过焊接在座架侧板上的卡挡抵紧车辆侧墙补强座加固的〃挡的焊缝长度是否满足《铁路货物装载加固规则》的相关技术要求，直接影响座架纵向的加固强度。

4.2.1 纵向惯性力Tt0×Q采用刚性加固时每吨货物的纵向惯性力 t。

26.69-0.1326.56 kN/t，Q总C70车辆 自重为23.8 t，Q总93.8 t。

T(26.69-0.13×93.8)×35507.36 kN4.2.2 纵向摩擦力F摩 9.8/zQ 9.8 x 0.3×35102.9 kN钢板与钢板的摩擦系数 0.3。

4.2.3 座架及其承载的卷钢的纵向稳定性座架及其承载的卷钢受到的纵向不平衡力△ T T- F摩 507.36- 102.9 404.46 kN座架及其承载的卷钢受到的纵向不平衡力通过焊接在座架侧板上的卡挡卡板传递给车辆侧墙补强座。其焊缝长度不应少于纵 - 1 会 j6 Q ：57.7807K 7 10 cm - .]-0.×1× -卡挡卡板的焊缝高度为 1 em。座架两侧的卡板的最小长度均是 150 mm，双面焊接，焊缝总长度为600mm。此外，卡挡焊缝还包括焊缝高分别为56 包钢科技 第38卷0.5 cm和 1 cm的加强板和接触板，各长 150 mm和80 mm。由此可见，卡挡的焊缝长度足够，座架的纵向移动和倾覆稳定性满足《铁路货物装载加固规则》的要求。

4.3 稳定性的对比研究4.3.1 卷钢纵向滚动稳定性的比较装载卷重30 t、卷径 2 050 mlTl的卷钢，使用座架与使用目前铁道部的凹形草支垫卧装方案均可实现。二者卷钢的纵向惯性力均为311.76 kN，座架的掩挡高度为 300 mlTl，凹形草支垫的掩挡高度为360 mm。

座架承载卷钢的纵向滚动稳定系数为：9.8q吖- (R-h)-9-. 8-x 30 x / 1 0 25而2- ( 1 0 25 -3-00)2 0.94 3l1. 76×(1 O25-3O0) 。

凹形草支垫承载卷钢的纵向滚动稳定系数为：9.8Q- (R-h)-9.8×30×/l 025 -f 1 025～360311.76×(1 025-360)凹形草支垫承载卷钢的纵向滚动稳定系数优于座架承载卷钢的纵向滚动稳定系数。但是，凹形草支垫承载卷钢的最主要安全隐患是在运输过程中卷钢反复碾压凹形草支垫使其塌陷导致卷钢滚出引发严重偏重和偏载事故。而集装座架系钢制，具有足够的强度和刚度，不会发生上述事故。

4.3.2 卷钢横向移动稳定性的比较若卷钢距车辆横中心线的距离相同、卷重相同，卷钢受到的横向和垂向惯性力相同。座架装载时，托槽内装载的卷钢的横向摩擦力与卷钢重力之比为0.3× 0.424凹形草支垫装载时，卷钢的横向摩擦力与卷钢重力之比为0.42，略小于座架装载卷钢的横向摩擦力与卷钢重力之比。由此可见，采用座架装载卷钢横向移动稳定性与采用凹形草支垫装载- - ◆冲击方向卷钢横向移动稳定性相当。

4.3.3 装载加固装置的加固强度的比较使用座架是通过钢制卡挡(槽)固定在车辆侧墙补强座上。使用凹形草支垫是通过钢丝绳或盘条和钢护板加固，受钢丝绳或盘条牵拉松紧程度等人为因素的影响较大，凹形草支垫安全隐患明显高于钢制座架。

5 加固装置试验方法及结果5.1 试验原理冲击试验模拟铁路车站调车作业过程，采用单端连续冲击的方式进行如图2所示，以-辆具有-定速度的重车(冲击车)向-辆停在平直线路上处于非制动状态的装载加固试验车(被冲击车)冲撞，同时用测试仪器等测量和记录冲击过程中发生的货物位移、货物加速度、装载加固装置的应力等数据，以及冲击过程中货物完整状况及装载加固状态的变化等。另用-辆或数辆处于制动状态的车辆(阻挡车)或其他设备，停置于装载加固试验车后面(非直接受冲击的-端)，以限制冲击后试验车的移动距离，保证试验安全。

( 、 I-1-入摩 1图2 冲击试验原理示意图5.2 实验方案在敞车上芭A型和B型集装座架各 1件，对A型集装座架进行静强度和冲击试验。

5.2.1 装载方案(见图3)图3 装载方案示意图第6期 使用集装座架装载卷钢的方法 575.2.2 卷钢规格(见表 1)表 1 卷钢规格表5.2.3 测点布置在座架上共布置 15个测点，如图4所示。

5.3 静载试验静载试验分别将试验卷钢(重量3O.06 t)在被试集装座架上装载 3次，测量并记录各测点的工作应力。

5.4 冲击试验及合成应力冲击试验所 用冲击车为 C70型车，车号1613516，装载煤 67.7 t。

冲击试验 (车号 C70 1643719)考核改进后的A型集装座架受到的合成应力，共冲击 14次(5.0 km/h及以上速度的共冲击 11次)，冲击速度为4.2-8.7 km/h，平均速度为6.04 km/h，冲击试验结果各测点应力值均不超过材料的许用应力。

目前卷钢集装座架存在的问题就是自身重量都在 1 t左右，占有-定的车辆容许载重量，应尽量选用材质轻，强度高的材料，以提高静载重。

卷钢座架表面也可以根据实际需要铺设木板、橡胶。具体情况为：(1)接触面为钢板：适用于整列运输，对卷钢装载温度不必进行限制。装车作业效率高，钢座架维修少，成本低。

(2)接触面为木板：除温度要求外，无其他要求，便于维修。

(3)接触面为橡胶板：对于卷钢有特殊保护要求(防磨伤、防污染等)，装载卷钢温度必须降至冲击端7 结束语卷钢集装座架用于铁路运输卷钢切实可行，能够确保铁路运输安全，同时可以减小装车作业强度，提高装车速度。卷钢座架循环使用，在逐步完善回送网络的情况下，可以进-步降低运输成本。卷钢集装座架是未来卧装卷钢运输的发展方向。