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1、神华铁路重载货车检修难点分析神华铁路货车公司肃宁北车辆检修中心 张继明摘要：本文通过对神华铁路线路状况和总体布局，集团公司自备车状况及检修条件，以及即将承担重载运输任务的80t级铝合金运煤敞车的常见故障和目前检修工艺布局存在的难点进行分析，阐述该车型在检修过程中主要检修难点和工艺布局上的优化考虑，最大发挥和提高公司车辆检修维护能力，同时也提出了相应的解决方案及建议，为神华铁路的运输扩能和单元重列车的安全运行提供技术保障。关键词：神华；重载；铁路货车；检修；工艺1 引 言神华集团有限责任公司是我国规模最大、现代化程度最高的煤炭企业，集团公司拥有4条自营铁路及3万多辆自备铁路运输专用敞车，但随着近
2、年来集团公司煤炭开采能力的提高和煤炭外运压力的增加，运力不足问题日益凸显，如何适应性增加煤炭运输能力，缓解运力紧张局面成为集团公司需要亟待解决的问题。自“十一五”以后，为解决运力不足的瓶颈问题，集团公司加快发展重载铁路运输工程项目建设步伐，先后与以清华大学、中国工程院、中国北车集团等的知名高校、院所、企业合作，积极构建神华煤炭外运的专用重载铁路通道，尤其是通过与中国北车齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司、沈阳机车车辆厂的合作，极大的推动了80吨级敞车在神华铁路专用线上的使用，调整、优化了已有铁路运煤敞车结构比例，极大的缓解了运力局面紧张的状况。为适应集团公司对80吨级大轴重重载货车日常管理与维护
3、需求，经过与研发单位的深入合作与研究，公司已较为全面的掌握了80吨级铝合金敞车的检修、维护中技术难点，该工作对保障重载线路正常运作，及重载铁路货车检修经验的积累具有重要的现实意义。2 神华铁路专用线概况2.1专线基本条件目前，神华集团运行有神朔、朔黄、包神、大准四条高标准重载铁路。神朔铁路：神朔铁路，自陕西神木县大柳塔镇至山西朔州市，正线全长266公里。是我国第二条西煤东运的大通道神黄铁路的一部分，主要承担神府东胜煤田的煤炭外运任务，单线设计运输能力为3500万吨。朔黄铁路：朔黄铁路西起山西省神池县神池南站，与神朔铁路相联，东至河北省黄骅市黄骅港口货场，共有车站33个，其中区段站3个，正线总长
4、近600公里，设计为国家一级干线、双线电气化铁路，重载路基，设计年运输能力为近期6800万吨。包神铁路：包神铁路是为开发内蒙古东胜煤田和陕西省神府煤田而修建的一条运煤专线。线路北起包兰铁路上的万水泉车站，向南跨过黄河，进入河套平原，溯罕台川东岸而上，到达鄂尔多斯高原的鄂尔多斯市。大准铁路：大准铁路东起山西省大同市，西至内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾，正线全长264公里，是已形成的“西煤东运”大通道-大秦线的向西延伸，属一级单线电气化铁路。2.2 神华铁路总体特点从整体上分析，神华铁路具有以下4个显著特点：一是所经过地区地形地貌复杂，绝大部分为山区铁路，桥隧相连、坡陡弯急，神朔线、朔黄线最大坡度
5、达1.2%，神朔线连续长大上坡道最长一段26公里，朔黄线连续长大下坡道最长一段56公里，最小曲线半径仅400米，最长的隧道达12.78公里；二是工程地质条件复杂，朔黄线西段穿越煤矿密集采空区，东段穿越滨海软土、盐渍土地区；三是由企业自管自营，神华铁路由一个以煤为主的能源企业自行建设、管理和运营；四是运输能力较大，装备水平较高，为了适应神华集团煤炭产量逐年快速递增，要求铁路运输系统必须具备较大的运输能力，必须具备较高的运输装备及使用维护水平。2.3 集团公司自备车状况及检修条件为保证我国西煤东运工作顺利进行，神华集团先后从中国北车、中国南车等多家铁路装备制造企业购置了60吨级敞车、神华集团70吨
6、级运煤敞车、神华集团80吨级运煤敞车等煤炭运输装备。目前神华集团自备车为3万多辆，主要车型为C64型、C70型和C80型敞车，按照公司现行车型预估管内近期货车保有量将达到4万多辆，需段修台位100个，段修台位：神木北车辆段18个，肃宁北车检中心18个，万水泉车检中心30个，共计66个；需厂修能力5000辆以上，现厂修能力：神木年检修3000辆，厂、段检修能力明显不足。肃宁北车辆检修中心经扩能改造后，由18台位扩建至27台位，年检修能力12500辆，神木北车辆段年检修能力现8800辆已经达到最大检修能力，随检修量的不断增加，即使神木北车辆段、肃宁北车辆检修中心、万水泉车检中心合理安排生产检修流程
7、，提高台位利用率也不能解决部分检修能力不足问题，由于扩建场地的限制，考虑在黄骅新建货车厂、段检修基地，以满足远期货车检修工作量的需求。为适应集团公司发展重载运输战略需求，保障集团公司的正常运营生产，自2005年，货车公司对神木北车辆段进行了系统化改造，包括修车库、转向架检修间、制动梁间、钩缓间、轮轴间、制动室等按照满足重载车辆段修条件进行更新设计，增加及改造专用工装设备，以及配套的土建基础、电力设备及管线改造、压缩空气管线及上下水管线改造、其他配套设施改造设计等工作。2013年，朔黄公司和货车公司准备对肃宁北车检中心进行扩能改造，改造后将具备80吨级运煤敞车段修的能力，使货车公司的检修能力得以
8、显著提升。目前，集团公司的主要车辆段修基地为神木北车辆段、肃宁北车检中心、万水泉车检中心，前两处的检修基础设施来看均需改造后才具备检修80吨级运煤敞车进行段修的能力，建成的万水泉车检中心具备80吨级运煤敞车进行段修的能力。待建的黄骅港机车车辆检修中心建成后，将具备80吨级运煤敞车厂修的能力，达到国际一流机车车辆检修基地水平。项目建成后，神华集团将形成完整的铁路自备车检修体系，实现神华集团自备车全部修程的自主检修能力，能够有力保障神华铁路全面升级，进一步提升我国煤炭铁路运输大动脉安全运行水平。3 神华集团80吨级重载敞车车体检修技术难点从2007年开始，集团公司为增加运能，陆续开展了从60吨级敞
9、车向70、80吨级的更新换代任务，为确保专用线煤炭运输质量及行车安全，货车公司通过与车辆造修企业深入合作、研究，较为全面的掌握了80吨级型铝合金敞车的结构特点、检修要求。80吨级铝合金敞车车体为双浴盆式、铝合金铆接结构，主要由底架、浴盆、侧墙、端墙和撑杆等组成。其中：底架（中梁、枕梁、端梁）为全钢焊接结构；浴盆、侧墙和端墙均采用铝合金板材与铝合金挤压型材的铆接结构；浴盆、侧墙、端墙与底架之间的连结采用铆接结构，由于铝合金材料和铆接结构的特点，使得该车在车体的检修技术难度更加突出。3.1车体焊修难点在车体钢结构中裂纹、腐蚀过限及磨耗等损伤等问题较为常见，其修理方式通常采用焊修方法对上述问题加以解
10、决。由于车体铝合金材料较碳钢材料具有熔点低，导热导电率高，热膨胀收缩率大，合金元素含量高等特点，在焊接时易产生下述问题。（1）铝合金材料焊接容易产生裂纹、气孔等焊修缺陷，裂纹产生原因通常为母材成份不纯、热输入过大或收弧时弧坑未进行修整所致。气孔产生原因为由于母材表面氧化膜在焊接时，与空气及保护气体中的水份共同作用，焊接部位易产生气孔。（2）铝合金材料焊接变形问题突出，由于铝合金材料膨胀收缩率较大，在受热时的膨胀率和冷却时的收缩率约为碳钢的两倍，焊接时如果不保持适当的焊接间隙，则会产生较大的焊接变形。（3）铝合金材料焊接会使焊缝热影响区内的组织强度降低，其焊接部位（焊缝及热影响区）材料的机械强度
11、下降1020，且焊接工艺要求严格，造成局部强度不足的安全隐患，因此在铁路货车关键结构中采用专用拉铆钉的铆接结构。（4）对于磨耗以及装卸车作业时机械碰损所造成凹坑、漏洞，通常采用焊补方式进行修复，但由于铝合金氧化膜难于清除，焊接时易产生气孔，考虑到部分关键部位连接强度、疲劳强度要求。（5）浴盆板和铝地板裂纹时，须在裂纹端部钻止裂孔，采用双侧加补强板结构铆接补强，其余板材补强可采用单侧加补板结构，现检修单位没有相应弧形的浴盆板，浴盆圆弧补板的成型也有一定难度，采用平行补强板简易补强，但车体板材上的钻孔没有专用工装，临时采用火焰切割。解决措施及建议：对于裂纹部位采用将损坏部位用铝板材覆盖后使用专用拉
12、铆钉铆接补强，破损严重后应进行更换5083-H321铝合金板材，预制补强板可提前在地面钻好孔后在墙板上进行配钻孔，研制专用的移动式车体钻孔设备和板材成型装备。3.2 浴盆检修难点由于浴盆板与中梁盖板的铆接边缘在卸煤时易受到翻车机的磕碰，导致浴盆变形、拉铆钉脱落等问题。在检修时，需切除浴盆板与中梁盖板的连接铆钉，并在分解后调修。由于浴盆全长范围内的截换，需进行结构应力计算，以保证浴盆截换宽度和截换接头的铆接位置须避开较大应力区，因此针对浴盆的截换、修整成为铝合金浴盆的检修难点。建议：造修单位尽快制定科学、合理的检修要求，铁道部制定规范、简单的检修工艺以保障检修质量切实可靠。3.3 铆接结构检修难
13、点为避免热铆接影响造成强度的损失，铝合金材料在铁路货车的运用采用了专用拉铆钉铆接结构。据统计，1辆新造C80型运煤敞车所用拉铆钉数量为1974个。通过临修和列检反馈，在铝合金敞车中发现斜地板和平地板处的拉铆钉多有脱落、折断、变形和破损的故障，临修时车辆的铆钉故障数量较大。在这些故障中脱落、折断、松动、破损时必须更换新品，丢失时补装，但针对如铆钉头局部破损或套环局部的故障是否更换却没有明确的技术要求。这类故障的拉铆钉在切除时需要砂轮磨削切断套环端后，用外力冲出剩余顶头，更换效率较低，劳动强度较大。借鉴标准紧固件要求，对未能证实削弱功能或使用性的一些损伤，如凹陷、擦伤、伤口是允许存在的，那么拉铆钉
14、的检修是否也可以在一定条件下，允许一些不影响使用的损伤保留，以节约材料和成本。铁路货车专用拉铆钉技术以液压为动力，通过专用拉铆枪把套环挤压变形后填充进拉铆钉的环槽扣中，每个环槽凸台都紧密接触并共同承受紧固力，以实现零部件之间的连接和力的传递。拉铆钉组装完成后可产生相同的高紧固力、永不松动及高抗剪力等性能，拉铆钉紧固件可用于一般需栓接或铆接的部件，也经常被用来取代焊接。有资料表明，拉铆钉的紧固力是同等级标准螺纹紧固件的1.5倍，仅在轴向拉力克服了多个环槽凸台的剪切力时才松动或拉脱，而拉铆钉的拉脱力值比紧固力要大得多。其紧固原理和受力方式与螺纹紧固不同，螺纹紧固件主要受力仅仅是螺母的第1第2牙螺纹
15、接触处，其余各牙基本不受力，可承受紧固力是有限的，否则受力将依次传递，造成螺纹依次的剪切和磨损，最终产生滑牙、脱扣。而且，承载了70%80%负荷的第1螺纹啮合面和第2螺纹啮合面在工作振动负荷条件下，很容易克服螺纹接触面上的锁紧力而产生转动，进而松动。如果螺母螺纹扣被破坏几扣，将直接影响紧固件的最大紧固力、防松性能和使用寿命，然而对一般环槽扣紧固的拉铆钉套环，同样的故障虽然会造成受力分布不均、紧固力有所降低，但对防松性能影响不会太大。解决措施及建议：分析铝合金运煤敞车拉铆钉故障较多的底板结构，其应力水平不大，最大应力仅为70MPa左右，对拉铆钉的紧固力要求不高，可考虑一定程度的故障保留。但是，诸
16、如检修中发现的套环轴向破损3扣或圆周破损1/4这样量化的故障程度和修理极限，还需要实验所的进一步论证和运用考验证明后，补充完善到检修技术要求中。3.4 型材更换难点车辆运用中受翻车机拨车器撞击，经常出现变形、断裂的故障，铝合金型材不宜采用截换、焊修补强，只能更换。现车中挤压型材角柱就存在角形、帽形等尺寸不同、截面不同的多种型式，检修中每种型式的角柱更换达不到一定的批量，造成此挤压型材采购、更换新品困难。解决措施及建议：生产厂家汇总铝合金型材的截面型式，使用具有通用性的一种型材，通过强度分析，实现对型材的统一互换。对于批量较小、更换率不高的一些铝合金型材，也可以考虑采用不锈钢冷弯型材代用，在合理
17、设计不锈钢冷弯型材截面的前提下，实现对铝合金型材的代用。4 神华集团80吨级重载敞车检修工艺难点集团公司主要检修基地神木北车辆段建立于1996年，肃宁北车检中心建立于2007年，因为建成时间早，建立工艺布局主要针对C64车型，立项过程中没有考虑80吨级重载敞车的检修工艺布局。虽然，2013年将建成的万水泉车检中心架车镐距离为8.2米，具备80吨级车辆的检修能力，但目前神华80吨级敞车多在神朔线、朔黄线路运行，且保有量大，回送耗时费力不方便，且检修能力不能满足现在需要。4.1车辆架车难点神华集团自备车各车型车辆定距：C64车8.7米，C70车9.2米，C80车8.2米，车辆定距相差较大，既有的各
18、检修基地以检修C64车型为主，架车镐定距按照既有C64车8.7米标准设计，虽然架C70车架车镐距离过近，但是C70车下侧梁为240808的槽形冷弯型钢，材料刚度和强度大，架车镐即使不架顶车垫板顶在侧梁上不会造成变形，不影响架落车作业； C80车时车辆定距过小，下侧梁采用专用挤压铝型材，神木北车辆段、肃宁北车检中心架车机镐如不能顶在车体四角下部的顶车垫板上，与车体其他部位直接接触，造成车体损坏，其厂、段修都不能满足80吨级敞车检修标准。解决措施及建议：按车型分基地专项检修，考虑神木北车辆段改造难度大，扩能改造空间限制，可将其作为64、70吨级敞车的检修基地；肃宁北车检中心预留9个台位可扩能改造成
19、80车检修基地，可全设计成符合80车型的架车机工位，同时也能架64车，既满足现在检修要求，也符合将来检修情况。4.2牵引杆检修难点随着货车运行速度、列车周转率的提高和车辆载重、牵引吨位的加大，列车纵向冲动呈非线性增长，为减少长大重载列车纵向间隙，降低列车纵向冲动，改善重载列车运行品质，在重载运输的单元列车采用RFC牵引杆，具有结构强度高、耐磨性能好、互换性好和转动功能等特点；由于取消了车钩，简化了车辆结构，不仅降低了车辆自重，而且降低了制造及检修成本。牵引杆组成的单元列车时纵向间隙减少量：2辆车一组50%,3辆车一组67%,从而可减小车辆间的纵向作用力,改善列车纵向动力学性能,降低了列车的分离
20、、车钩或钩尾框断裂，因为牵引杆只在大秦线和神华铁路运输专线使用，目前既有的检修基地没有牵引杆专用的检查、检修工装，不具备翻转检查的能力，对牵引杆下部及销孔采用天车吊起检查及检修困难且不方便。规程规定牵引杆磁粉探伤要求，段修时，对疑似裂纹部位；厂修时，对牵引杆钩尾孔后端上下边缘、钩尾端部球面、钩尾端部上下平面。目前没有专用的牵引杆探伤机，牵引杆有采用车钩井式探伤机探伤，探伤时，采用上、下调头翻转两次探伤，既费时、费力，又增加作业者劳动强度和降低劳动效率。解决措施及建议：建议配备牵引杆专用检修、检查流水线及专用工装设备和牵引杆专用探伤设备。目前，考虑到神华存在64、70、80吨级敞车共修的情况，结
21、合神华70、80吨级2辆车一组的实际情况，将来车钩检修量减少50%，新建和改造的检修基地在保证车钩检修能力基础上配备交叉杆检修流水线或检查检修工位。4.3修车台位布置难点考虑到神华70、80吨级敞车2辆一组，大秦线80吨级敞车3辆一组，神木北车辆段修车库与转向架间为直通式，全部18个修车台位连为一体并为双数，检修70、80吨级敞车不会造成台位空置；肃宁北车检中心、万水泉车检中心修车库与转向架为横向平行并列式，修车台位被转向架收入、支出线分成两部份，既要考虑全库修车每道台位为双数，又要考虑每道分段部份台位也为双数，才能避免台位空置，保证台位高利用率，也便于调车作业和车辆摆位方便。建议：有条件的修车库每道和每部分段台位可考虑为双数，新建的尽量为6的倍数，既保证现在检修需求，又给将来3辆一组单元车辆预留检修准备。5 结 论80吨级铝合金运煤敞车作为专用线承担重载运输任务的主要装备之一，其运用状态直接影响集团公司年运量指标的完成。因此，针对铝合金运煤敞车检修中技术难点，研究、制订为更为科学、规范、合理的检修规程及统一的检修标准，以保质、保量完成铝合金敞车的检修任务，保证专用线运煤装备的正确使用，则成为了今后工作的重点。备注：张继明 铁路货车公司肃宁北车辆检修中心技术科工艺专职 工程师 1974年1月生邮编： 联系地址：河北省肃宁县肃宁北车检中心邮箱： 联系方式：