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重载列车13A型车钩分离的原因分析和防范建议
发布时间:2018-8-8  作者:耿玮平  来源:《中国高新科技》杂志社  浏览量:1018
摘要:通过对大秦线一起货物列车13A型车钩分离事故进行调查,推演分离发生过程,分析车钩分离的原因,并提出了针对性建议和防范措施。 关键词:13A型车钩;分离;原因分析;建议

随着我国铁路货物列车提速和重载改革的发展进步,铁路货车13A型车钩在新造铁路货车钩缓装置上已停止设计使用,但是60吨级铁路货车作为上一代主型铁路货车全部设计使用13号、13A型车钩连接,在很长一段时间,60吨级铁路货车使用的13号、13A型车钩数量仍然会十分庞大。随着13A型系列车钩技术的落后和对万吨重载提速列车的不适应,13A型车钩及相关配件将逐步淡出人们的视野,对13A型车钩及相关配件的研究也将难以推陈出新,对于现存13A型车钩及相关配件的检修必将不再那么受到重视,势必将给我们的行车安全带来极大的安全隐患,甚至造成列车分离等事故。

1 13A型车钩分离事故案例分析

2017年9月13日,大秦线W11020次运行至上行线K446+516m处,机后75位C64K4861885后钩(13A型)自然开锁,造成列车分离停车。

1.1 分离原因调查

车钩试验调查,现车对事故车钩防跳作用进行试验,将上锁提轻微提起,向上手推锁铁,锁铁能向上移动到开锁位置。

车钩分解调查,事故车辆2位13A型车钩钩腔上防跳台拐角处呈斜坡过度状态;该车钩上锁销防跳台磨耗严重,一侧防跳台基本磨平;上锁销与上锁销杆非作用面出现磨耗,用手提上锁销,上锁销杆卡滞,自由转动不灵活,导致车钩防跳作用不良。

1.2 分离过程推演

第一步:列车运行过程中,受各种因素影响新型上锁销组成在钩腔内经过运用磨耗后反Z型结构失效,上锁销与上锁销杆的自由转动不灵活,卡滞形成一字,造成上锁提发生外窜的问题。

第二步:由于上锁销防跳磨耗过限,受列车纵向力作用致使钩锁铁跳动上移,造成上锁销组成全部上移外窜而车钩开锁,在机车牵引工况下钩舌打开,造成列车分离。

2 13A型车钩组成及防分离作用原理

2.1 13A型车钩组成

目前13A型上作用车钩主要由钩体、钩舌、钩锁铁、钩舌推铁、新型上锁销组成、钩舌销和衬套7种零部件构成。车钩组装时要对钩舌、钩腔内部配件进行选配,保证车钩三态作用良好;钩锁移动量符合要求,钩锁移动量的调整须在保证钩锁坐入量的前提下进行。车钩、钩舌钩锁、上锁销组成材质严格按照规定要求进行装配。

新型上锁销组成主要由1个上锁提、1个上锁销、1个上锁销杆和2个铆钉轴组成。新型上锁销组成各零件铆接处转动应灵活,不得有锈蚀、变形、裂纹等缺陷。用手提起上锁销,上锁提与上锁销杆应自由转动到位,如图1(a)所示;用手提起上锁提销孔,上锁销组成应呈如图1(b)的自由状态;反转上锁提至如图1(c)所示位置,应转动灵活。铆钉轴与上锁销间不应转动。新型上锁销组成连接正确,防跳台位置如图1(d)所示。

 

1 新型上锁销组成安装检查示意图

2.2 可能引起车钩分离的主要因素

可能引起车钩分离的因素主要有钩体上、下防跳台磨耗,钩腕外胀,钩舌外胀,钩舌钩锁坐入量小于45mm,假落锁(即上锁销未复位),下作用车钩二次防跳性能不良,钩体、钩舌、钩尾框疲劳断裂,钩提杆弯曲变形,钩提杆松余量过小,车钩低头,钩尾框尾部上翘,钩高差过大,机车司机操纵不符合规定引起列车纵向冲动剧增等16种。

本文重点就钩体上、下防跳台磨耗,新型上锁销组成磨耗两因素引发列车自然分离进行分析。

2.2.1 13A型钩体防跳作用原理

钩体防跳台的状态是影响车钩防跳性能的重要因素,钩体上下防跳台磨耗后,就会影响和消减车钩的防跳性能,在运用中可能发生车钩分离事故。为了保证车钩的防跳性能,《铁路货车段修规程》对钩体上下防跳台的修复做了严格的要求:13A型钩体上锁销孔前后磨耗之和不超限,磨耗之和不大于3mm时可堆焊后磨修并恢复原型尺寸。钩腔上防跳台磨耗不超限,磨耗大于2mm时可堆焊后磨修并恢复原型尺寸,前导向角须恢复6mm凸台原型尺寸;钩腔下防跳台磨耗不超限,磨耗大于2mm时可堆焊后磨修并恢复原型尺寸,长度方向应为16mm。

2.2.2 新型上锁销组成防跳作用原理

新型上锁销组成由上锁提、上锁销和上锁销杆构成,新型上锁销组成将原上锁销组成的两连杆机构更改为三连杆机构,并利用现用车钩钩腔空间呈反Z形,较原上锁销组成增强了防跳性能。

新型上锁销组成是在不改变现有车钩钩腔、钩舌、钩锁铁等配件几何形状和尺寸限度的前提下,改变原锁销机构的结构和原理,利用13号、13A型上作用式车钩钩腔内的空间,在车钩闭锁后使上锁提、上锁销及上锁销杆共同在钩腔内形成一个反Z形结构。正常状态下,上锁销杄防跳台进入钩腔上防跳台内,限制钩锁铁向上运动,以防止车钩开锁。

3 13A型车钩组成分离原因分析

3.1 上锁销组成的检修规定不明确

《段规》规定:上锁销组成须连接正确,三个组件间应转动灵活。提起上锁销,上锁提与上锁销杆应自由转动下垂。铆接在上锁销上的销钉,原则上不动,上锁销杆可以相对移动。

笔者统计,实际应用中上锁销与上锁销杆非作用面之间确实存在磨耗。对于上锁销组成配件检测自由转动状态存在两种情况。

第一种情况是在手推上锁销杆与上锁销磨耗面接触,当作用面磨耗到一定程度(大于1mm)时,自由转动失效,就是上锁销杆与上锁销间的作用力N的向上分力N1大于上锁销杆的重力G。

第二种情况是上锁销杆移到上锁销最远位置时,提起上锁销,上锁销杆自由转动下垂,是符合规定的。

上锁销杆与上锁销的位置不同,检测的结果不同。但是上锁销组成在车钩钩腔内组装后的实际效果是在重力作用下形成反Z形,要求上锁销杆与上锁销需要在第一种情况下能够实现自由转动。在这一点上,《段规》中上锁销组成的检修规定没有明确要求。

在铁路货车运用过程中,新型上锁销与上锁销杆非作用面发生磨耗后,上锁销组成易形成“假二连杆”结构,三连杆结构反Z形失效,更容易造成上锁销组成上窜,防跳性能将变差,增大列车自然分离隐患。

铁路货车(60吨级提速敞车、棚车)段修期为1.5年,两个段修期之间,每隔6个月进行一次辅修。自2005年3月1日起,新造货车和提速铁路货车已取消辅修修程。取消辅修后,仍然装用13号、13A型、13B型车钩。车辆配件没有发生变化,《段规》中对上锁销组成、钩腔上防跳台磨耗限度的规定也没变化,但是取消了2次辅修,车钩质量保证周期增加了2倍,增加了段修的压力。

无论是哪一个检测部位,只要检测符合限度要求,原则上就是合格配件,符合装车运用要求。但是《段规》还有一项规定,质量保证周期,装车配件要求保证一个段修期。一个段修周期(按照1.5年算)上锁销组成、防跳台磨耗能磨耗到什么程度呢?磨耗控制到什么尺寸可以保证一个段修期不发生问题?

3.2 检修人员素质参差不齐

1)通过2位车钩钩腔上防跳台拐角处呈斜坡过度状态、2位车钩上锁销防跳台磨耗严重,暴露出车辆段检修日常对货车行车安全防范重点“防列车分离”不重视,未加强车钩质量控制,车钩检修质量不高。

2)测量方式不准确。现阶段13A车钩段修使用样板和2毫米塞针配合测量上锁销防跳台是否过限,但样板凹槽尺寸不足2mm,即使防跳凸台完全磨平,也无法检测出过限尺寸,导致无法测量出上锁销防跳台实际限度。

3)测量标准不明确。目前使用53mm样板测量钩腔上防跳台限度,但未明确样板深入量,现场随意掌握,无法有效卡控拐角形状,当防跳台拐角处出现圆弧或斜面过度时,极易发生防跳失效的现象。

检测车钩防跳台磨耗:13号、13A、13B型车钩防跳台磨耗不大于2mm,取出13A型上防跳台磨耗检测量规,用53Z端从上锁销孔内插入上平面与上防跳台之间,在磨耗最深处止不住时超限。

4)组装前各零件摩擦面要涂抹二硫化钼与酒精调和的干性润滑脂。在上锁销组成检修生产实际过程当中,经常发生涂抹不到位、不全面,甚至没有涂抹到铆钉轴、上锁销与上锁销杆非作用面。

3.3 列车运行线路、调速等因素

车钩垂直方向受力上跳是次要原因,车钩锁铁组成、上锁销组成依靠重力实现车钩防跳,但是自重较轻。

列车运行过程中,受线路坡道影响,在变坡点位置形成角度,增加车钩连接的角度,在列车加速或紧急制动减速等调速时,增大车辆之间的冲击,当垂向载荷大于钩锁铁及上锁销组成的重力时,会造成钩锁铁、上锁销组成上跳形成提钩的趋势形态。

4 建议及防范措施

1)对《段规》中上锁销组成的自由转动检修规定进行解释,在检修工艺中明确检测方法:提起上锁销,上锁提与上锁销杆移动到密贴上锁销铆钉位置时应自由转动下垂。

2)因取消辅修原因,车钩配件部分检修限度进行调整,磨耗限度变更为原规定的三分之一,提高运用安全系数。

3)调整新型上锁销组成的结构尺寸,将上锁销与上锁销杆非作用面之间发生接触调整为在车钩钩腔内不发生接触。

4)车辆段要高度重视列车分离风险,严格落实车钩检修标准,明确测量标准,规范测量方式,完善测量器具,培训测量人员;对车钩钩腔上防跳台、上锁销组成等关键部位,要加强检查测量,杜绝不合格配件流入下道工序。发现磨耗过限等不合格配件时,要按《段规》要求采取堆焊恢复原形尺寸或更换配件等方式进行修复。质量卡控部门要加强配件质量控制,确保防跳作用良好。

5)列检运用加强车钩的检查,落实防分离措施。建议列检发现假落锁或车钩上锁销上窜故障问题时,比照典型故障处置要求进行处置,消除列车分离隐患。

                                                   

参考文献

[1]《铁路货车段修规程》中国铁道出版社,2012年10月.

[2]《铁路货车运用维修规程》中国铁道出版社,2010年11月.

[3]《货车检车员》中国铁道出版社,2012年2月.

[4]《铁路货车车钩缓冲装置段修工艺》太原铁路局.

[5]邹新军.大秦线6起机车车辆分离的原因分析及建议.铁道车辆[J].2008,46,11).

[6]关成秀.13号上作用车钩自然离钩原因分析及解决方案的研发[D].北京交通大学.

 

收稿日期:2018-06-25

作者简介:耿玮平1981-),男,山西灵石人,大秦铁路股份有限公司工程师,研究方向:铁路货车车辆。

 

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