劉 春 曹 壯 包亞軍

（中車常州車輛有限公司，常州 213000）

1 米軌平車的用途及特點(diǎn)

米軌平車是在米軌鐵路線上用于運(yùn)輸2個(gè)20英尺集裝箱的車輛，其自重不大于12 t，載重為60 t。國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)集裝箱平車多采用型鋼中梁的框式結(jié)構(gòu)，如圖1所示，如泰國(guó)米軌集裝箱平車（自重15.8 t，載重48 t）、國(guó)內(nèi)的NX70平車（自重23.8 t，載重70 t）等[1-2]。與傳統(tǒng)的集裝箱平車相比，米軌平車設(shè)計(jì)執(zhí)行北美鐵路協(xié)會(huì)的事后評(píng)估（After Action Review，AAR）標(biāo)準(zhǔn)，具有只運(yùn)輸2個(gè)20英尺的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱、自重輕、枕梁短等特點(diǎn)。同時(shí)，該車采用旁承支撐，具有旁承回轉(zhuǎn)力矩及抗側(cè)滾功能，且能夠以具有導(dǎo)向作用的箱擋對(duì)集裝箱進(jìn)行定位、限位，同時(shí)具有相互獨(dú)立的自動(dòng)、直通雙套空氣制動(dòng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 米軌平車車體的主要結(jié)構(gòu)

該車的車體和底架為全鋼焊接結(jié)構(gòu)，由中梁、端梁、枕梁、橫梁以及集裝箱鎖擋裝置組焊而成。該車型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，取消了傳統(tǒng)集裝箱平車中的側(cè)梁組成、縱向梁組成等非主要承載配件，采用了全車承載結(jié)構(gòu)的新結(jié)構(gòu)。

中梁組成結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)集裝箱結(jié)構(gòu)H型鋼或乙型鋼不同，為Q450NQR1高強(qiáng)度耐候鋼組焊成箱形魚腹變截面結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量較型鋼中梁減輕約30%以上。同時(shí)，該車型采用整體式?jīng)_擊座和C級(jí)鋼上心盤，且端梁、枕梁、橫梁為上下蓋板和腹板組焊而成的箱形結(jié)構(gòu)，取消了傳統(tǒng)集裝箱平車中的側(cè)梁組成、縱向梁組成等配件。另外，集裝箱鎖擋裝置由端部箱擋和中部箱擋組成，箱擋由座板、擋板、筋板組焊成，擋板設(shè)有導(dǎo)向傾角，且端部箱擋位于底架端梁上，中部箱擋位于底架橫梁上。

3 車體制造主要工藝研究及關(guān)鍵質(zhì)量控制

3.1 中梁制造工藝

中梁由中梁腹板、中梁上蓋板、中梁下蓋板等組焊而成，其組裝質(zhì)量會(huì)影響整車長(zhǎng)度撓度、心盤翹曲、車鉤高等參數(shù)。由于采用輕量化箱型梁結(jié)構(gòu)，與型鋼相比，其各板拼接質(zhì)量、組裝間隙、焊接變形、中梁撓度及中梁旁彎控制難度大，中梁組裝示意圖和實(shí)際組裝圖分別如圖3。

3.1.1 主要控制要點(diǎn)

中梁組裝的主要控制要點(diǎn)為中梁各板拼接質(zhì)量、組裝間隙、焊接變形、中梁撓度及中梁旁彎等，具體內(nèi)容如圖4所示。

3.1.2 主要制造工藝

（1）中梁腹板拼接前要保證枕梁間撓度控制在預(yù)置撓度，同時(shí)需要控制牽引梁下垂量、拼接根部間隙和板寬度方向錯(cuò)邊量。各板拼接焊縫焊完后切割引弧板和收弧板，切割時(shí)要留一定打磨余量，然后使用砂輪將焊縫打磨平整，最后用拋光砂輪拋光，以確保焊縫與母材平滑過(guò)渡。

（2）中梁組裝時(shí)，中間需要增加工藝撐，以防止中梁腹板焊接波浪變形，保證中梁組裝尺寸和胎模預(yù)制撓度。

（3）中梁焊接時(shí)需控制焊接順序，以防止焊接變形，且各鑄件焊接前要進(jìn)行預(yù)熱。中梁下蓋板與腹板間焊縫的焊角為10 mm，采用多道焊方式焊接，焊接順序。腹板與上下蓋板的焊縫采用分段對(duì)稱的方式進(jìn)行焊接，每段焊縫長(zhǎng)度為1 000～ 2 000 mm，焊接順序如圖5所示。中梁點(diǎn)焊固定后，在牽引梁上下翼邊上搭接焊接工藝撐，以避免下翼邊變形。另外，中梁腹板組成、中梁下蓋板、中梁上蓋板的長(zhǎng)度尺寸公差需按總長(zhǎng)+10 mm制作。

3.2 底架制造工藝

底架由牽引梁上蓋板、端梁、橫梁、枕梁和中梁組成，其中端梁、橫梁上安裝有集裝箱止擋。橫梁、端梁組裝質(zhì)量會(huì)影響集裝箱承載面的平面度和高度差。底架組裝示意圖和實(shí)際組裝圖分別如圖6和圖7所示。

3.2.1 主要控制要點(diǎn)

底架組裝的主要控制要點(diǎn)為組裝間隙、底架撓度、牽引梁上翹下垂、同一橫截面端、枕梁高低差以及箱鎖止擋組裝等，具體內(nèi)容如圖8所示。

3.2.2 主要制造工藝

第一，底架組裝。先將中梁吊入底架組裝胎，垂向以心盤為基準(zhǔn)進(jìn)行定位，橫向以中梁內(nèi)腔自動(dòng)對(duì)中，縱向以1位后從板座進(jìn)行定位，落位后開啟抱緊機(jī)構(gòu)，抱緊中梁，然后組裝枕梁組成、橫梁組成、端梁組成等零部件。

第二，底架翻焊。將底架各組成部件吊入底架翻焊胎，然后翻轉(zhuǎn)至相關(guān)平焊位置焊接相關(guān)焊縫，并在該工序中完成中梁預(yù)留焊縫的焊接工作。

第三，集裝箱止擋裝置組裝。先將枕梁上蓋板、端梁上蓋板按圖紙要求組裝，并采用整體組裝樣桿控制集裝箱止擋組裝尺寸，組裝過(guò)程中要保證各止擋座板的高度差和對(duì)角線差尺寸符合要求，檢查合格后焊接水平位置焊縫。

第四，底架矯正。將底架組成吊入底架矯正胎，然后檢查中梁撓度、枕梁高低差、端梁高低差以及牽引梁下垂量控制。

第五，底架鉚焊交驗(yàn)。將底架組成吊入底架鉚焊交驗(yàn)胎，鉚接票插、廠名牌等配件，并檢查各尺寸。

3.3 工藝試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)米軌集裝箱平車焊接接頭進(jìn)行梳理，完成了相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定，并根據(jù)焊接工藝評(píng)定確定了合理的焊接規(guī)范，如表1所示。

3.4 靜強(qiáng)度試驗(yàn)

按照AAR標(biāo)準(zhǔn)CⅡ分冊(cè)第Ⅺ章“新造貨車運(yùn)用性能的試驗(yàn)和分析”的要求，對(duì)樣車車體進(jìn)行靜強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，最大應(yīng)力發(fā)生在重車縱向牽引時(shí)，位置在枕后中梁上蓋板，應(yīng)力值為426.4 MPa，小于強(qiáng)度評(píng)定值（材料的屈服極限）450 MPa，且所有試驗(yàn)工況均沒(méi)有產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部件永久變形，車體靜強(qiáng)度滿足AAR的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

車體結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，通過(guò)輕量化車體方案的工藝研究，該車的結(jié)構(gòu)新穎、要求高、制作難度小。通過(guò)制定合理的工藝制造方案，并進(jìn)行試制和批量米軌平車制造，體現(xiàn)了制造工藝簡(jiǎn)單、制造成本低、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了最初的工藝研究目的。