出口铁路机车专用运输车辆的设计与运用

　　一、背景介绍

　　随着我国一带一路经济规划的落实，以中国中车为代表的拥有国际先进制造技术的外向型企业的出口在不断增长，中国中车旗下的资阳机车厂近年来出口机车项目也日益增多，带动了当地经济增长，也为相关物流企业提供了机会。我公司在激烈的市场竞争中赢得了资阳机车厂出口巴基斯坦机车的运输合同。总共两种规格，58台机车，由于巴基斯坦的铁路轨距与我国使用的标准轨距不同，无法通过铁路直达，为确保交货质量，用户要求整体发运，所以我们选择公水联运的运输方式，需从资阳公路运至宜宾港中转，经水路到上海港（FOB）。此项目运输的难度主要在于机车超高，由于机车高度达到4.28米，而沿途空障限高5米，给予车辆装载的空间不足0.8米，且最重的机车达127吨，长达21.7米，宽3.2米，加上资阳机车厂位处丘陵地段，装车场地以及出厂道路狭窄，转弯半径小，坡度大，又给装载车辆的选择增加了难度。

 

　　二、正文

　　鉴于出口机车超高超长，装车场地及进出场道路的限制，现有车辆无法满足运输需求，只有定制专用组合挂车，一开始我们首先想到是利用凹型连接梁，定制单凹型组合挂车，由于机车超长（21.7米），凹部过长会造成车辆转弯半径大，通过性能差，无法满足道路条件，而丘陵地区道路整改的成本过大，只好放弃。其次我们考虑利用机车中部空间摆放液压挂车，将机车轮对装于凹型框架之上，但是机车中部空间长度只有7.7米和 5.4米，只能满足摆放4轴线或3轴线挂车，而4轴线满载也才能承载88吨，机车重心位置基本在液压挂车中心正上方，轴线车负载过大，无法承受，且由于轴重过大，道桥验算也必然受阻，所以我们在液压挂车后面再接凹型连接梁，最后再加3轴线液压挂车，形成双凹型连接梁组合挂车，如图1、2所示。

　　由机车的两种规格（由重量不同分为重车和轻车），我们设计了两种组合方案，鹅颈加凹型连接梁加4轴线加凹型连接梁加3轴线和鹅颈加凹型连接梁加3轴线加凹型连接梁加3轴线。前一种适合运重车，后一种适合运轻车，连接梁的长度考虑到两种机车的通用性和便于调整转向拉杆，采用了轴距（1550mm）的倍数，分别为7750mm和6200mm两种，即这两种连接梁重车、轻车通用，只是液压挂车的轴线不同。与鹅颈相连的使用7750mm，后面的则是6200mm，为了给机车轮对留足装载空间，我们将连接梁的高度定为500mm，比液压挂车主梁750mm的高度低了250mm，这样一来，我们将车辆最低高度降到了620mm（120mm行驶间隙），加上4280mm的机车自身高度和70mm的支垫物高度，总高基本控制在4970mm左右。

　　另一个装载方面的问题是组合挂车的负载变形，由于车辆的总长度达到了29米，其中负载面长达25米，127吨的机车装载之后，组合挂车必然会产生相当大的负载变形，如果负载变形控制不好，将会影响车辆的安全运行，特别是影响车辆的整体升降能力，这关系到车辆能否降到最低，满足总高低于5米的装载要求，而理论最低也只能达到4.97米。

　　为了确保现场装车一次成功，我们在本单位又做了装载模拟试验，利用牵引车配重等重物，结合机车实际支距和负重面尺寸，尽量全面地模拟实际受载情况且略有增加，最终我们将负荷加到了132吨，通过静态加载和动态运行试验，验证了车辆负载能力，并根据试验数据修正了组合挂车的纵向曲线（利用在连接处增减垫片的厚度）。

   装载问题解决了，但组合车辆的转向问题又困扰着我们，我们采用的上海水工厂生产的液压挂车自身无转向油缸，只能通过端梁上的油缸带动转向，后面的液压挂车好办，后部装上端梁就解决了，而中间的液压挂车就麻烦了，前后都是连接梁，没法装端梁。围绕这个问题，我们展开了讨论，一种意见是将液压挂车进行改造，给它装上转向液压转向油缸，另一种是在连接梁上加转向拉杆，将鹅颈上的动作传递过去。最后，综合考虑工期、成本等因素，我们选择了后者，这其中还有一个插曲，加工厂家看到设计要求后，声称只能保证按图纸加工，不保证能达到转向效果。

　　另外，考虑到今后的组合多样化，连接梁按组合式设计，由横梁和纵梁组合而成，横梁上设计了两组装配位置，一组是按机车轮距设计的（中心距1660），另一组是考虑作为普通凹型连接梁使用（中心距2600mm），2根纵梁的强度不小于轴线主梁的强度，这种结构还有一种比较极端的使用方法，就是装4根纵梁，这样适合特别集重的超高货物运输。

　　经过精心调试，直通拉杆式连接梁解决了中部液压挂车的转向问题，为了确保运行的可行性，我们结合探路情况在本单位场地上进行弯道模拟运行，结果完全符合设计要求。

　　由于该型车辆长度较长，轴重较轻，在后续的办证过程中，顺利通过了桥梁管理部门的验算，使得运输方案的可行性得到最终确认。通过精心准备、周密组织，该批出口巴基斯坦机车计两种58台，于数月时间内分5批次安全运抵目的地，特别是首次装载时一次成功，给用户留下深刻印象。

　　后续，又有两台出口埃塞俄比亚的机车也是利用该型组合车辆成功运输。

　　这两个项目的成功运作，以实际效果证明了专用组合车型的适用性和便利性，它为我们解决类似超高超长设备提供了新的思路。

　　

　　三、后记

　　虽然新型组合挂车圆满解决了超高超长出口机车的运输问题，但是也暴露出一些问题，通过以上介绍可知，运输单位在解决问题的过程中付出了大量努力，包括很多超出专业领域的工作，如车辆设计、桥梁验算等，同时也承担了较大的风险，出口机车的运输周期不允许运输方案推倒重来，而专用车辆厂对这种需求数量少的车并不感兴趣，不愿意投入精力搞研发，所以，总的来说，该型专用车的设计制造水平并不高，只能说勉强可用，需要改进的地方还很多，例如，连接梁中的刚性拉杆在连接梁产生负载变形后会产生内应力，可否使用更为灵活的柔性连接，如全部或部分使用钢丝绳、链条的方式，既方便调节，也能灵活应对负载变形。另外，连接梁结构的轻量化和专用调整垫片等方面都有很多工作可以做。这一方面需要用户及运输单位及早提出需求，主动与车辆制造商联系，重视物流环节的策划，另一方面，也需要专用车辆制造商主动出击，进一步细化市场，从更为精细的专项产品运输入手，将专用车辆的设计制造做细做精，不但满足装载要求，兼顾考虑防护要求、装卸要求、加固要求等等。

　　总之，大件运输的发展，远非大件运输企业单方面的事，与大件产品制造、吊装、使用等上下游企业以及相关管理部门密切相关，更少不了大件运输专用车辆制造商的支持，可以说，专用车的制造水平决定了大件运输的工艺水平。期待车辆制造企业与大件运输企业的密切配合与共同发展。