宋曉磊，鄭官興，鄭云鵬

（1 中車青島四方車輛研究所有限公司，山東 青島 266031；2 中車齊齊哈爾車輛有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，安全、高效的鐵路貨運(yùn)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障作用愈加重要。其中，鐵路車輛結(jié)構(gòu)安全是保證鐵路貨運(yùn)安全、高效運(yùn)行最基本的要求。鐵路車輛在出廠交付使用前會(huì)進(jìn)行一系列的例行試驗(yàn)和型式試驗(yàn)，保證車輛結(jié)構(gòu)安全，車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)就是其中最為重要的一項(xiàng)型式試驗(yàn)。

車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)是依據(jù)車輛強(qiáng)度考核標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的相關(guān)規(guī)定實(shí)施的，標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范中規(guī)定了車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)的內(nèi)容，并概略性介紹了部分試驗(yàn)內(nèi)容的試驗(yàn)方法。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的要求進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，比如有些試驗(yàn)內(nèi)容很難按照車輛實(shí)際運(yùn)用狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，只能使用等效方法完成試驗(yàn)，而有些試驗(yàn)內(nèi)容有多種試驗(yàn)方法都能實(shí)現(xiàn)，此時(shí)需要針對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行合理選擇。試驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性是保證考核標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范嚴(yán)格實(shí)施的根本，同時(shí)也是保證試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)有效的根本，因此，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法研究對(duì)準(zhǔn)確完成鐵路貨車強(qiáng)度考核是非常重要的。

1 國(guó)內(nèi)外鐵路貨車車體靜強(qiáng)度考核標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)外鐵路貨車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)主要有EN 12663-2：2014“Railway applications-Structural requirements of railway vehicle bodies-Part 2：Freight wagons”、UIC 577-2012“Wagon stresses”及AARM 1001-2015“Design，fabrication and construction of freight wagons”等，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容及考核準(zhǔn)則等進(jìn)行了規(guī)定，但對(duì)試驗(yàn)方法均沒(méi)有較為詳盡的描述［1-3］。

國(guó)內(nèi)鐵路貨車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為T(mén)B/T 3550.2—2019《機(jī)車車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范車體 第2部分：貨車車體》（以下簡(jiǎn)稱TB/T 3550.2），該標(biāo)準(zhǔn)于2020.3.1正式實(shí)施，代替了TB/T 1335—1996《鐵道貨車強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范》及TB/T 2369—2010《鐵道車輛沖擊試驗(yàn)方法》中貨車部分，代替了TB/T 1807—2002《貨車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法》。TB/T 3550.2中規(guī)定了車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)載荷及評(píng)價(jià)方法，簡(jiǎn)單介紹了相關(guān)試驗(yàn)內(nèi)容的試驗(yàn)方法，具體試驗(yàn)中仍需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)方法進(jìn)行細(xì)化［4］。

2 車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法

新實(shí)施的TB/T 3550.2是未來(lái)國(guó)內(nèi)鐵路貨車設(shè)計(jì)及強(qiáng)度考核的基本標(biāo)準(zhǔn)，所以文中主要根據(jù)TB/T 3550.2的具體規(guī)定，并結(jié)合多年從事鐵路車輛車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)TB/T 3550.2各項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行梳理，從試驗(yàn)載荷值的確定到具體試驗(yàn)方法，詳細(xì)介紹鐵路貨車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法。

2.1 垂向載荷試驗(yàn)

垂向載荷是鐵路貨車運(yùn)用過(guò)程中受到的基本作用載荷，主要由車輛自身結(jié)構(gòu)及負(fù)載等載荷組成。

（1）試驗(yàn)載荷值確定

車體垂向載荷包括車體垂向靜載荷和車體垂向動(dòng)載荷。其中垂向靜載荷包括車體自重、載重和車體的整備重量。車體自重是空車時(shí)車體自身具備的重量。一般貨車載重取標(biāo)記載重，為考慮雨雪增載對(duì)敞車和無(wú)蓋漏斗車車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，取標(biāo)記載重的1.15倍為載重。車體的整備重量為保證編組車輛的正常工作而必須具備的食品、燃料、水、工具等的重量之和。垂向動(dòng)載荷由垂向靜載荷乘以垂向動(dòng)荷系數(shù)而定。

（2）試驗(yàn)方法

在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下施加垂向載荷，垂向載荷試驗(yàn)的載荷加載有多種方式，如采用千斤頂?shù)葯C(jī)械設(shè)備進(jìn)行加載、采用重物（如砝碼）進(jìn)行加載和采用實(shí)物進(jìn)行加載等，給出了幾種垂向載荷加載方式的試驗(yàn)照片如圖1～圖3所示，垂向載荷試驗(yàn)時(shí)測(cè)量應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值和撓度測(cè)點(diǎn)的位移值。

圖1 采用千斤頂進(jìn)行加載

圖3 采用實(shí)物進(jìn)行加載

盡管垂向載荷試驗(yàn)載荷加載形式多樣，但垂向載荷的加載必須保證盡量接近車體的實(shí)際裝載貨物時(shí)的狀態(tài)，只有這樣才能得到相對(duì)真實(shí)的試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 縱向載荷試驗(yàn)

縱向載荷是列車在各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，車輛間所產(chǎn)生的拉伸和壓縮載荷，它是車輛運(yùn)行中對(duì)車輛結(jié)構(gòu)影響較大的載荷。

圖2 采用重物（砝碼）進(jìn)行加載

（1）試驗(yàn)載荷值確定

車輛縱向載荷大小與車輛軸重、牽引總重及運(yùn)行速度等多種因素有關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)中縱向載荷值通常是結(jié)合車輛線路試驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析研究不同因素的影響給出的。TB/T 3550.2給出的車輛縱向載荷值見(jiàn)表1。

表1 車輛縱向載荷值

（2）試驗(yàn)方法

在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下施加縱向載荷，根據(jù)車輛受牽引和沖擊時(shí)作用力的傳遞過(guò)程，縱向載荷通過(guò)鉤緩裝置作用于車體前后從板座上，其中縱向拉伸載荷作用于車體前從板座上，如圖4所示，縱向壓縮載荷作用于車體后從板座上，如圖5所示。試驗(yàn)中通過(guò)力傳感器監(jiān)控施加縱向載荷值的大小。縱向載荷試驗(yàn)時(shí)測(cè)量應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值。

圖4 縱向拉伸載荷示意圖

圖5 縱向壓縮載荷示意圖

雖然縱向載荷試驗(yàn)加載方式相對(duì)簡(jiǎn)單，但在具體試驗(yàn)中應(yīng)注意2點(diǎn)內(nèi)容，首先試驗(yàn)前應(yīng)保證車輛處于自由狀態(tài)，嚴(yán)禁車輛縱向約束；其次保證加載設(shè)備與車體在一條直線上，防止加載出現(xiàn)橫向和垂向偏載，建議在預(yù)加載試驗(yàn)中分析主要傳遞縱向載荷梁件的橫向?qū)ΨQ點(diǎn)應(yīng)力值的對(duì)稱性，及一位端和二位端對(duì)稱點(diǎn)應(yīng)力值的對(duì)稱性，以校驗(yàn)加載是否出現(xiàn)偏載情況。

2.3 扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)

鐵路貨車在通過(guò)曲線段線路時(shí)，由于軌道超高的存在，車輛前后轉(zhuǎn)向架輪軌接觸點(diǎn)不在同一水平面，使得車體在其斜對(duì)角的一對(duì)旁承處承受一組相互平衡的垂向力系，從而導(dǎo)致車體產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)載荷是車輛運(yùn)行過(guò)程中受到的基本載荷。

（1）試驗(yàn)載荷值確定

TB/T 3550.2規(guī)定在空車狀態(tài)及頂車位或枕梁端部的4點(diǎn)支承狀態(tài)時(shí)施加扭轉(zhuǎn)載荷，扭轉(zhuǎn)載荷大小取40 kN·m。

實(shí)際進(jìn)行扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)監(jiān)控4個(gè)支承點(diǎn)力變化大小來(lái)判斷扭轉(zhuǎn)載荷是否加至規(guī)定值，通過(guò)式（1）可以計(jì)算得到40 kN·m扭轉(zhuǎn)載荷下4支承點(diǎn)力變化大小。

式中：M為扭矩，kN·m；b為同一枕梁2支承點(diǎn)之間距離，m；ΔP1、ΔP2分別為同一枕梁2支承點(diǎn)支承力變化的絕對(duì)值，kN。

（2）試驗(yàn)方法

在A、B、C、D這4個(gè)頂車位或枕梁端部將車體頂起，如圖6所示，上下心盤(pán)離開(kāi)一定距離，保證4個(gè)位置的起升高度一致，即車體由原支承狀態(tài)變?yōu)?點(diǎn)支承狀態(tài)，并處于水平狀態(tài)，在此狀態(tài)下對(duì)車體施加扭轉(zhuǎn)載荷。在A、B、C、D這4個(gè)支承點(diǎn)放置力傳感器，頂起4支承點(diǎn)中的某一點(diǎn)，如頂起A點(diǎn)，監(jiān)控A、B這2支承點(diǎn)支承力變化的絕對(duì)值，直至達(dá)到40 kN·m扭轉(zhuǎn)載荷下支承力值。扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)時(shí)測(cè)量應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值。

圖6 扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)示意圖

扭轉(zhuǎn)載荷加載前對(duì)車體支撐狀態(tài)的調(diào)整比較關(guān)鍵，4個(gè)支承位置的起升高度應(yīng)通過(guò)位移傳感器等測(cè)量工具保證一致，從而保證車體4點(diǎn)支承狀態(tài)為水平狀態(tài)。

2.4 頂車載荷試驗(yàn)

頂車載荷是車輛架修時(shí)加于車體上的載荷。

（1）試驗(yàn)載荷值確定

鐵路貨車在重載狀態(tài)下進(jìn)行架修時(shí)，需在枕梁端部或規(guī)定的頂車位將車體頂起，此時(shí)作用在車體上的載荷除了車體自重外，還包括載重。對(duì)于一般貨車，載重為標(biāo)記載重，對(duì)于敞車和無(wú)蓋漏斗車，考慮到雨雪增加效應(yīng)，載重為標(biāo)記載重的1.15倍。

（2）試驗(yàn)方法

在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下，在枕梁端部或規(guī)定的頂車位頂起裝有載重的重載車體，車體與轉(zhuǎn)向架承載面脫離。頂車試驗(yàn)時(shí)，測(cè)量應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值，并檢查頂車部位是否變形。

當(dāng)車體結(jié)構(gòu)明顯不對(duì)稱或載荷不對(duì)稱時(shí)，為充分考核其強(qiáng)度，應(yīng)考慮從車體的一位端或二位端分別進(jìn)行頂車試驗(yàn)。除標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，當(dāng)車輛具有不同裝載型式時(shí)，如車體除了承受均布載荷以外，還承受集中載荷作用時(shí)，建議考慮在不同裝載狀態(tài)下進(jìn)行頂車試驗(yàn)。

2.5 罐體內(nèi)壓力載荷試驗(yàn)

罐體內(nèi)壓力載荷是指罐體所裝液體的蒸發(fā)氣體的壓力、液力沖擊時(shí)所產(chǎn)生的壓力及所裝液體自重引起的靜壓力。

（1）試驗(yàn)載荷值確定

罐體內(nèi)壓力載荷為罐體所裝液體的蒸發(fā)氣體的壓力、液力沖擊時(shí)所產(chǎn)生的壓力及所裝液體自重引起的靜壓力之和，但具體試驗(yàn)中將所裝液體自重引起的靜壓力作為垂向載荷進(jìn)行試驗(yàn)，所以罐體內(nèi)壓力試驗(yàn)載荷為罐體所裝液體的蒸發(fā)氣體壓力和液力沖擊時(shí)所產(chǎn)生的壓力之和，靜強(qiáng)度計(jì)算和試驗(yàn)，假設(shè)罐體內(nèi)壓力載荷均勻作用于整個(gè)罐體，其中罐體內(nèi)的蒸發(fā)氣體壓力P0依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定的安全閥整定壓力取值，液力沖擊時(shí)產(chǎn)生的單位面積壓力為式（2）。所以在進(jìn)行罐體內(nèi)壓力載荷試驗(yàn)時(shí)，第1工況罐體內(nèi)壓力載荷取P0+P1，第2工況罐體內(nèi)壓力載荷取P0+P2。

式中：P1為第1工況單位面積液力沖擊壓力，MPa；P2為第2工況單位面積液力沖擊壓力，MPa；N9g為液體慣性力，kN；F1為第1工況縱向壓縮載荷，kN；F2為第2工況縱向壓縮載荷，kN；M1為車輛載重，t；M2為 車 輛 總 重，t；A為 罐 體 端 面 的 投 影 面 積，m2；D為罐體封頭內(nèi)徑，m。

（2）試驗(yàn)方法

罐體內(nèi)壓力載荷試驗(yàn)通常采用施加水壓或氣壓的方法進(jìn)行，也可根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)具體的規(guī)定進(jìn)行加載。在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下，罐體內(nèi)加滿水后采用打壓設(shè)備進(jìn)行罐體內(nèi)壓力載荷的施加。罐體內(nèi)壓力載荷試驗(yàn)時(shí)，測(cè)量應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值。

在沒(méi)有特殊加載要求的情況下，罐體內(nèi)壓力載荷試驗(yàn)建議采用水壓加載，不建議用氣壓加載，由于水的壓縮比很小，所以水壓加載相對(duì)穩(wěn)定且均勻，更為重要的是水壓加載要比氣壓加載安全。

2.6 散粒貨物側(cè)壓力載荷試驗(yàn)

敞車和漏斗車等車型在裝運(yùn)散粒貨物時(shí)，會(huì)受到散粒貨物對(duì)端、側(cè)墻壁的側(cè)壓力載荷的影響。

（1）試驗(yàn)載荷值確定

散粒貨物側(cè)壓力作用于側(cè)墻之上，而在試驗(yàn)中通常取散粒貨物側(cè)壓力的等效集中力作用于側(cè)柱上來(lái)模擬散粒貨物側(cè)壓力對(duì)車體的影響。

TB/T 3550.2規(guī)定了第1工況散粒貨物作用于側(cè)墻單位面積上的側(cè)壓力，為式（3）：

式中：Pd1為第1工況側(cè)墻單位面積上的壓力，MPa；γ為散粒貨物容重，t/m3；H為散粒貨物實(shí)際裝載高度（可根據(jù)標(biāo)記載重、貨物容重以及車體內(nèi)長(zhǎng)和內(nèi)寬等確定），m；kv為端墻上在重載車體重心高度處的垂向加速度與重力加速度的比值（一般可取0.7）；kh為端墻上在重載車體重心高度處的縱向加速度與重力加速度的比值（一般可取0.4）；θ為散粒貨物的自然坡角，（°）。

第2工況散粒貨物作用于側(cè)墻單位面積上的側(cè)壓力，為式（4）：

式中：Pd2為第2工況側(cè)墻單位面積上的壓力，MPa。

散粒貨物側(cè)壓力的分布形式比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外計(jì)算公式也存在一定差別，典型的有朗肯公式（庫(kù)倫土壓力）、AAR標(biāo)準(zhǔn)公式及前蘇聯(lián)相關(guān)規(guī)范中的計(jì)算公式［5］。常用計(jì)算公式的壓力圖形基本均為三角形，所以在計(jì)算散粒貨物側(cè)壓力的等效集中力時(shí)采用三角形壓力圖進(jìn)行計(jì)算，如圖7所示。

圖7 散粒貨物側(cè)壓力圖

假設(shè)散粒貨物的裝載高度為h，取底部散粒貨物側(cè)壓力（三角形底邊）為l，散粒貨物裝載高度x處的側(cè)壓力為lx，取裝載高度上很小一段微元dx，該微元段散粒貨物側(cè)壓力對(duì)側(cè)墻根部的力矩大小為，整個(gè)側(cè)墻單位長(zhǎng)度上散粒貨物側(cè)壓力對(duì)側(cè)墻根部的力矩為式（5）：

由式（3）可知整個(gè)側(cè)墻單位面積上的壓力為Pd1，即側(cè)墻單位長(zhǎng)度上的側(cè)壓力為Pd1h，又由圖7可知，側(cè)墻單位長(zhǎng)度上的側(cè)壓力為即Pd1=所以整個(gè)側(cè)墻單位長(zhǎng)度上散粒貨物側(cè)壓力對(duì)側(cè)墻根部的力矩計(jì)算為式（6）：

若取側(cè)墻長(zhǎng)度為L(zhǎng)，整個(gè)側(cè)墻散粒貨物側(cè)壓力對(duì)側(cè)墻根部的力矩為那么散粒貨物側(cè)壓力對(duì)每1根側(cè)柱根部的力矩可以采用式（7）進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算：

式中：Mi為散粒貨物側(cè)壓力對(duì)第i根側(cè)柱根部的力矩，kN·m；Li為側(cè)墻第i根側(cè)柱處散粒貨物作用長(zhǎng)度，m；h為散粒貨物裝載高度，m。

選定側(cè)柱上等效集中力的加載高度后，由式（7）即可計(jì)算得到加載于側(cè)柱上等效集中力的大小。

（2）試驗(yàn)方法

散粒貨物側(cè)壓力試驗(yàn)有2種方法，一種是等效集中力法，即在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下，用千斤頂在車體內(nèi)兩側(cè)墻對(duì)應(yīng)側(cè)柱的垂直中心線上的相應(yīng)高度處加載計(jì)算得到的等效集中力。全車各對(duì)側(cè)柱均按上述方法分別加載，然后將測(cè)得的各組應(yīng)力值疊加作為第1工況散粒貨物側(cè)壓力作用下的應(yīng)力值，或是對(duì)各側(cè)柱同時(shí)加載，測(cè)得的應(yīng)力值即為第1工況散粒貨物側(cè)壓力作用下的應(yīng)力值；另外一種試驗(yàn)方法是間接法，即在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下，裝載散粒貨物，測(cè)得相應(yīng)的應(yīng)力值，再通過(guò)重物（沙袋和砝碼等）在車體地板進(jìn)行加載，保證與端側(cè)墻沒(méi)有因接觸而產(chǎn)生側(cè)壓力，測(cè)得相應(yīng)的應(yīng)力值，將2次試驗(yàn)的應(yīng)力值相減即為第1工況散粒貨物側(cè)壓力作用下的應(yīng)力值。第2工況散裝貨物側(cè)壓力作用下的應(yīng)力值為第1工況散裝貨物側(cè)壓力作用下的應(yīng)力值與散裝貨物側(cè)壓力折算系數(shù)的乘積。

散粒貨物側(cè)壓力載荷試驗(yàn)中對(duì)2種試驗(yàn)方法的結(jié)果進(jìn)行過(guò)對(duì)比分析，采用第2種方法，需要在地板加載，由于地板形態(tài)及加載物的差別，易導(dǎo)致車體底架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部應(yīng)力集中、局部應(yīng)力偏大等現(xiàn)象，所以在散粒貨物側(cè)壓力試驗(yàn)時(shí)首選第1種方法。但當(dāng)試驗(yàn)車型側(cè)墻為無(wú)側(cè)柱結(jié)構(gòu)時(shí)，只能通過(guò)第2種方法間接得到散粒貨物側(cè)壓力載荷對(duì)車體結(jié)構(gòu)的影響。

2.7 翻車機(jī)作業(yè)載荷試驗(yàn)

敞車等需上翻車機(jī)的車型要考慮翻車機(jī)作業(yè)載荷的影響，翻車機(jī)作業(yè)載荷主要包括翻車機(jī)壓頭對(duì)車體上側(cè)梁的壓車力載荷和翻卸作業(yè)時(shí)翻車機(jī)托車板對(duì)車體的內(nèi)傾彎矩載荷2部分。

（1）試驗(yàn)載荷值確定

翻車機(jī)作業(yè)載荷與車輛軸重有著直接的關(guān)系，針對(duì)不同軸重的車輛TB/T 3550.2給出了翻車機(jī)作業(yè)載荷的相應(yīng)規(guī)定，見(jiàn)表2。

表2 不同車輛軸重下車輛翻車機(jī)作業(yè)載荷值

（2）試驗(yàn)方法

按TB/T 3550.2規(guī)定，在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下，在翻車機(jī)壓車力載荷可能作用的上側(cè)梁位置上，在200 mm長(zhǎng)度上均布施加壓車力。在具體試驗(yàn)中通常是根據(jù)車輛與翻車機(jī)的匹配性，通過(guò)翻車機(jī)壓頭的具體位置來(lái)確定翻車機(jī)壓車力的作用位置，再通過(guò)千斤頂?shù)仍O(shè)備在車輛上側(cè)梁上施加翻車機(jī)壓車力載荷，測(cè)得相應(yīng)的應(yīng)力值，如圖8所示。

圖8 翻車機(jī)壓車力載荷試驗(yàn)

翻車機(jī)內(nèi)傾彎矩是通過(guò)在車輛側(cè)柱上施加等效集中力的方法進(jìn)行的，如圖9所示。由翻車機(jī)內(nèi)傾彎矩載荷值大小及車輛側(cè)柱數(shù)量，可以計(jì)算出每根側(cè)柱根部受到了內(nèi)傾彎矩大小，再在側(cè)柱一定高度上施加一定大小集中力，保證達(dá)到前面每根側(cè)柱根部?jī)?nèi)傾彎矩即可。試驗(yàn)可以每根側(cè)柱進(jìn)行依次加載測(cè)試，再將每次試驗(yàn)的應(yīng)力值進(jìn)行疊加得到翻車機(jī)內(nèi)傾彎矩載荷作用下的應(yīng)力值；也可對(duì)車輛所有側(cè)柱同時(shí)加載，試驗(yàn)得到的應(yīng)力值即為翻車機(jī)內(nèi)傾彎矩載荷作用下的應(yīng)力值。

圖9 翻車機(jī)內(nèi)傾彎矩載荷試驗(yàn)

GB/T 18818—2002《鐵路貨車翻車機(jī)和散裝貨物解凍庫(kù)檢測(cè)技術(shù)條件》規(guī)定翻車機(jī)每個(gè)壓頭對(duì)側(cè)梁壓車力不大于78 kN［6］，可見(jiàn)車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)對(duì)翻車機(jī)壓車力載荷的考核有很大的安全余量。另外在翻車機(jī)內(nèi)傾彎矩載荷試驗(yàn)時(shí)，由于實(shí)際翻車機(jī)靠板是從車體外側(cè)施加載荷的，而試驗(yàn)中為了加載方便是在車體內(nèi)側(cè)加載的，所以試驗(yàn)得到的應(yīng)力值應(yīng)取負(fù)后才可作為翻車機(jī)內(nèi)傾彎矩載荷試驗(yàn)的應(yīng)力值。

2.8 叉車裝卸作業(yè)載荷試驗(yàn)

棚車等需要叉車裝卸作業(yè)的車型要考慮叉車裝卸作業(yè)載荷（以下簡(jiǎn)稱“叉車載荷”）的影響，叉車載荷主要考慮的是叉車叉滿貨物時(shí)前車輪對(duì)車輛地板的壓力。

（1）試驗(yàn)載荷值確定

TB/T 3550.2中規(guī)定，叉車前輪距為960 mm，叉車載荷為50 kN，即每輪25 kN，每輪載荷作用面積為165 mm×165 mm。在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下，叉車載荷可作用在地板任何位置。具體試驗(yàn)中很難保證叉車載荷作用于車輛地板任何位置，一般選取跨距最大的地板中央處以及載荷直接置于地板支撐梁件中央位置處或其他使地板或地板支撐梁件產(chǎn)生最大應(yīng)力或變形的位置處。

（2）試驗(yàn)方法

叉車載荷試驗(yàn)通?？梢酝ㄟ^(guò)2種方式實(shí)現(xiàn)，一種是選取前輪距為960 mm的叉車，叉上一定重物后測(cè)試叉車前輪載荷，保證達(dá)到每輪載荷為25 kN，然后將其置于選取的相應(yīng)作用位置，并保證每輪與地板接觸位置的面積為165 mm×165 mm，測(cè)量應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值；另一種是通過(guò)一定工裝進(jìn)行叉車載荷試驗(yàn)，即保證工裝與車輛地板的接觸面積為165 mm×165 mm，且保證工裝與車輛地板兩接觸位置的中心距為960 mm，在工裝每個(gè)接觸位置上的載荷為25 kN即可，測(cè)量應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值，一種利用工裝完成叉車載荷試驗(yàn)的實(shí)例，如圖10所示。

圖10 叉車載荷試驗(yàn)

在使用叉車進(jìn)行叉車載荷試驗(yàn)時(shí)，由于對(duì)叉車前輪距、叉車前輪載荷及叉車輪胎與地板接觸面積的要求比較嚴(yán)格，在具體試驗(yàn)中很難滿足要求，所以建議采用工裝來(lái)模擬叉車載荷進(jìn)行試驗(yàn)，保證叉車載荷試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

2.9 垂向彎曲剛度試驗(yàn)

垂向彎曲剛度試驗(yàn)是考核車體結(jié)構(gòu)在垂向載荷下抗彎曲變形的能力，是車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)重要組成部分。

（1）試驗(yàn)載荷值確定

垂向靜載荷作用下測(cè)試車體中梁及下側(cè)梁的撓度，并計(jì)算撓跨比，確定車體垂向彎曲剛度是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）試驗(yàn)方法

在車輛實(shí)際運(yùn)用時(shí)的支撐狀態(tài)下進(jìn)行垂向彎曲剛度試驗(yàn)，通常在心盤(pán)處及中梁中央處放置位移傳感器，垂向靜載荷作用下測(cè)試中梁中央撓度，并計(jì)算撓跨比；在枕梁端部及下側(cè)梁中央處放置位移傳感器，垂向靜載荷作用下測(cè)試下側(cè)梁中央撓度，并計(jì)算撓跨比。

在具體試驗(yàn)過(guò)程中有幾點(diǎn)需要注意的地方，首先，垂向彎曲剛度試驗(yàn)中測(cè)取的中梁和下側(cè)梁撓度應(yīng)為最大撓度，當(dāng)車體結(jié)構(gòu)對(duì)稱且垂向加載縱向?qū)ΨQ的情況下，撓度測(cè)點(diǎn)為中梁和下側(cè)梁中央處。若車體結(jié)構(gòu)不對(duì)稱或是車體結(jié)構(gòu)對(duì)稱而垂向加載不是縱向?qū)ΨQ，則撓度測(cè)點(diǎn)不能默認(rèn)選在中梁和下側(cè)梁中央處，應(yīng)當(dāng)根據(jù)車體靜強(qiáng)度計(jì)算得到的撓曲線，確定中梁和下側(cè)梁最大撓度發(fā)生的位置，以此位置為垂向彎曲剛度試驗(yàn)中梁和下側(cè)梁撓度測(cè)點(diǎn)位置；其次，在垂向彎曲剛度試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將車體縱向約束，以防車體移動(dòng)而影響中梁和下側(cè)梁撓度測(cè)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.10 車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)基本作用載荷組合

車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)中基本作用載荷組合主要是模擬車輛在幾種基本載荷共同作用下的影響，TB/T 3550.2將車體基本作用載荷組合分為第1工況組合、第2工況組合、頂車工況組合及叉車工況組合。其中，第1工況組合包括第1工況拉伸（第1工況壓縮）載荷、車體自重載荷、載重載荷、垂向動(dòng)載荷、扭轉(zhuǎn)載荷（罐車不考核）、側(cè)向力載荷及第1工況散粒貨物側(cè)壓力（罐車為第1工況罐體內(nèi)壓力）；第2工況組合包括第2工況壓縮載荷、車體自重載荷、載重載荷及第2工況散粒貨物側(cè)壓力（罐車為第2工況罐體內(nèi)壓力）；頂車工況組合包括頂車載荷、車體自重載荷及載重載荷；叉車工況組合包括叉車載荷及車體自重載荷。

3 結(jié)論

在TB/T 3550.2的基礎(chǔ)上總結(jié)了鐵路貨車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法，較為詳細(xì)的介紹了試驗(yàn)載荷值的確定及試驗(yàn)載荷的施加方法，并對(duì)試驗(yàn)中可能遇到的問(wèn)題及不同試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和建議。

試驗(yàn)方法是否合理關(guān)系著試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而對(duì)與車體結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度計(jì)算的比對(duì)分析及車體靜強(qiáng)度的評(píng)價(jià)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。所以準(zhǔn)確的試驗(yàn)方法是完成鐵路貨車車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)的重要基礎(chǔ)。雖然某項(xiàng)試驗(yàn)可能有多種試驗(yàn)方法，但必須遵循一個(gè)原則—“試驗(yàn)中車體的受力狀態(tài)必須盡量還原車體實(shí)際運(yùn)用時(shí)的受力狀態(tài)”，在此原則上進(jìn)一步確定更為合理準(zhǔn)確的試驗(yàn)方法。