d型與x型棚布在隧道中的試驗(yàn)研究

d型與x型棚布在隧道中的試驗(yàn)研究

這種帳篷是鐵路貨物運(yùn)輸?shù)妮o助設(shè)備。絲綢覆蓋在寬或平的車輛上，以防止車輛中的貨物損壞。鐵路篷布一般為X型篷布,其長×寬為9.1m×5.5m。隨著貨運(yùn)列車運(yùn)行速度提高,受運(yùn)行環(huán)境因素的影響,氣動(dòng)效應(yīng)使得貨車篷布的受力狀態(tài)發(fā)生變化,加之運(yùn)行時(shí)機(jī)械振動(dòng)、車內(nèi)貨物的下沉造成繩索松扣,經(jīng)常出現(xiàn)篷布和繩索脫落或揚(yáng)起、掛壞設(shè)備、打傷人員的現(xiàn)象。尤其是列車過隧道以及與高速客車交會時(shí),產(chǎn)生的氣動(dòng)力對貨車篷布運(yùn)行安全的影響變得越來越突出,為此,各鐵路局均采取外加加固繩或網(wǎng)繩的辦法加固篷布,并采用適應(yīng)鐵路貨運(yùn)的新型D型篷布,其長×寬為15.1m×5.15m。為了從根本上解決貨車篷布運(yùn)行安全問題,檢驗(yàn)新型篷布使用效果,指導(dǎo)貨物列車篷布的使用和管理,田紅旗等在京秦線、膠濟(jì)線進(jìn)行列車交會的貨車篷布試驗(yàn),對明線上的篷布表面壓力、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)拉力進(jìn)行測試,并在遂渝線無碴軌道試驗(yàn)段進(jìn)行了速度為200km/h的綜合試驗(yàn),包括隧道空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)、貨車篷布繩索和篷布繩網(wǎng)拉力測試。在此,本文作者對遂渝線的綜合試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行分析。1貨物列車編碼在遂渝線無碴軌道試驗(yàn)段進(jìn)行速度為200km/h的綜合試驗(yàn)。試驗(yàn)中被試車型有速度為200km/hCRH2動(dòng)車組和速度為120km/h提速貨車。其中,貨物列車編組為2臺SS7E電力機(jī)車牽引17輛軸重為23t的C70敞車,3輛軸重為25t的C80敞車,1輛空平車和自發(fā)電客車以及試驗(yàn)車,牽引質(zhì)量約2kt,編組方式見圖1。其中,4輛為采用不同裝載加固方式的篷布敞車,裝載加固方案見表1。貨車的試驗(yàn)速度級別為80,90,100,110和120km/h。1.1云箱織物測試點(diǎn)的配置試驗(yàn)在有網(wǎng)和無網(wǎng)的D型篷布、X型篷布裝載方式不同的4輛C70敞車上進(jìn)行。共布置144個(gè)測點(diǎn),測點(diǎn)布置如圖2所示。1.2在線實(shí)時(shí)測量過隧道貨車篷布繩索、繩網(wǎng)拉力測試系統(tǒng)組成如圖3所示。以計(jì)算機(jī)為中心,對多點(diǎn)、多種隨時(shí)間變化的繩索、繩網(wǎng)拉力進(jìn)行動(dòng)態(tài)在線實(shí)時(shí)測量,并快速進(jìn)行信號分析處理,有效排除噪聲干擾,消除偶然誤差,修正系統(tǒng)誤差,測量結(jié)果具有很高的精度。采用“S”型剪切結(jié)構(gòu)的NS-WL3型拉力傳感器對篷布繩索和繩網(wǎng)拉力進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量。2結(jié)果表明，布依賴于墊布繩索和繩索網(wǎng)絡(luò)的力學(xué)測試結(jié)果2.1不同隧道入口的車比,對于列車出洞時(shí),設(shè)計(jì)貨車以速度為120km/h進(jìn)、出二巖隧道和進(jìn)入木魚山隧道時(shí),篷布繩索5號測點(diǎn)拉力測試曲線見圖4,拉力測試比較結(jié)果見表2。從圖4可知,繩索拉力測試曲線在隧道進(jìn)口有明顯波動(dòng),表明列車進(jìn)入隧道時(shí),篷布繩索拉力明顯增大,在隧道中逐漸減小,在隧道出口沒有明顯波動(dòng),恢復(fù)明線水平,但若測點(diǎn)布在列車尾部,則在出洞時(shí)也有較大變化,但沒有進(jìn)洞時(shí)的變化明顯。從表2可知,當(dāng)列車從石子山開往井口時(shí)(下行),龍鳳隧道入口為雙線隧道,貨車篷布繩索拉力測試結(jié)果為597N;二巖隧道入口為單線隧道,貨車篷布繩索拉力測試結(jié)果為722N;當(dāng)列車從井口開往石子山時(shí)(上行),龍鳳和二巖隧道入口均為單線,2個(gè)隧道的貨車篷車?yán)K索拉力相差不大,分別為366N和375N,說明隧道斷面對篷布繩索的受力影響很大,隧道長度對篷布繩索的受力影響不大。當(dāng)貨物列車上行和下行時(shí),篷布繩索拉力差別很大。這主要是由于貨物列車下行時(shí),篷布車輛前端有1輛空平車,兜風(fēng)嚴(yán)重,從而使下行時(shí)篷布繩索拉力遠(yuǎn)大于上行時(shí)篷布繩索拉力,而遠(yuǎn)離空平車的篷布在上、下行時(shí)繩索拉力差別減小。2.2u3000不同速度下n貨車以速度80～120km/h經(jīng)過二巖隧道(下行、上行)時(shí),在各速度下繩索的最大拉力及對應(yīng)測點(diǎn)編號如表3所示。測試結(jié)果表明,篷布繩索、繩網(wǎng)在運(yùn)行過程中會慢慢松弛,受到的力也會變大,因此,表3中繩索的最大拉力均選取相同速度時(shí)的拉力最大值。結(jié)果表明,采用D型篷布苫蓋時(shí),篷布用繩索受到的最大拉力為609N;采用X型篷布苫蓋時(shí),篷布用繩索受到的最大拉力為722N。試驗(yàn)中貨物列車經(jīng)過隧道時(shí),在不同速度下,D型篷布和X型篷布繩索最大拉力如表4所示。結(jié)果表明,當(dāng)運(yùn)行速度為80km/h時(shí),D型篷布和X型篷布繩索的最大拉力分別為416N和470N;當(dāng)運(yùn)行速度為120km/h時(shí),D型篷布和X型篷布繩索的最大拉力分別為609N和722N?？梢?隨著貨物列車經(jīng)過隧道速度的提高,繩索最大拉力增大。2.3線上線下車比無網(wǎng)時(shí)的拉力發(fā)展為測量不同篷布繩索的受力,試驗(yàn)中對超車幫小于1m的有網(wǎng)D型篷布、無網(wǎng)D型篷布、有網(wǎng)X型篷布和無網(wǎng)X型篷布進(jìn)行測試。為了對這4種篷布類型進(jìn)行比較,選取4種方案中測點(diǎn)繩索拉力的平均值進(jìn)行分析,其測試結(jié)果如表5所示。結(jié)果表明:a.無論是D型篷布還是X型篷布,有網(wǎng)時(shí)篷布繩索拉力都比無網(wǎng)時(shí)的拉力小,在大部分工況下,有網(wǎng)篷布繩索受到的平均氣動(dòng)力比無繩網(wǎng)篷布受到的平均氣動(dòng)力小20%～60%,篷布繩網(wǎng)在降低篷布繩索氣動(dòng)力中發(fā)揮了重要作用。b.貨物列車上、下行時(shí),篷布繩索的拉力差別很大。主要是由于貨物列車下行時(shí),無網(wǎng)D型篷布車輛前端有1輛空平車,兜風(fēng)嚴(yán)重,使無網(wǎng)D型篷布下行時(shí)繩索拉力遠(yuǎn)大于上行時(shí)篷布繩索的拉力,而離空平車較遠(yuǎn)的有網(wǎng)D型篷布在上、下行時(shí),繩索拉力差別減小;對于X型篷布,篷布繩索拉力在貨物列車下行時(shí)比上行時(shí)的大,這主要是篷布逆向壓縫引起的,逆向壓縫篷布繩索受到的氣動(dòng)力明顯比順向壓縫時(shí)的大。c.有網(wǎng)D型篷布繩索拉力都小于有網(wǎng)X型篷布的繩索拉力。因無網(wǎng)D型篷布車輛前端有1輛空平車,兜風(fēng)嚴(yán)重,而離空平車較遠(yuǎn)的無網(wǎng)D型篷布在上、下行時(shí),繩索拉力都小于無網(wǎng)X型篷布時(shí)的拉力,故在相同工況下,D型篷布使用性能優(yōu)于X型篷布的使用性能。3隧道內(nèi)土壤壓力變化為了監(jiān)視列車在隧道內(nèi)、外運(yùn)行時(shí)貨車篷布狀態(tài),本次試驗(yàn)共安裝8個(gè)攝像頭。攝像頭1～3監(jiān)視無網(wǎng)D型篷布,攝像頭4和5監(jiān)視有網(wǎng)D型篷布,攝像頭6監(jiān)視無網(wǎng)X型篷布,攝像頭7監(jiān)視有網(wǎng)X型篷布,攝像頭8監(jiān)視無網(wǎng)篷布端部。從攝像監(jiān)控畫面可以看出,無網(wǎng)篷布端部迎風(fēng)面兩側(cè)晃動(dòng)較大,背風(fēng)面兜風(fēng)程度較大;有網(wǎng)篷布與無網(wǎng)篷布相比,無論是迎風(fēng)面還是背風(fēng)面,其晃動(dòng)或兜風(fēng)程度均比無網(wǎng)篷布的小。有網(wǎng)篷布頂部在隧道內(nèi)起伏較小,與隧道外差異不大。無網(wǎng)篷布頂部在隧道內(nèi)起伏較大,速度高時(shí)起伏明顯加大,與隧道外的起伏差異明顯。無網(wǎng)篷布端部(相鄰車為同型敞車)在速度較低時(shí)(小于90km/h)僅有輕微晃動(dòng),速度較高時(shí)(大于100km/h)晃動(dòng)加劇,在隧道內(nèi)更為明顯。攝像監(jiān)控畫面表明,D型篷布栓結(jié)點(diǎn)的分布及篷布栓結(jié)方式的改進(jìn)明顯減少了篷布端部的兜風(fēng)現(xiàn)象,D型篷布繩索氣動(dòng)力最大值不再出現(xiàn)在篷布端部位置,大部分出現(xiàn)在篷布中部和車號附近(為不遮蓋車號,在車號位置將篷布卷起),特別是車號位置折疊卷起的篷布在運(yùn)行過程中松開后,篷布晃動(dòng)非常明顯。4非線天線/方向乘子法降壓技術(shù)a.貨車經(jīng)過隧道時(shí),D型篷布的繩索受到的最大拉力為609N,X型篷布的最大拉力為722N,均小于篷布維修規(guī)章中規(guī)定更換用的篷布繩索技術(shù)指標(biāo)(3.000kN)和篷布用繩抗拉的技術(shù)性能指標(biāo)(8.400kN),滿足規(guī)范要求。b.篷布繩索拉力在隧道入口有明顯波動(dòng),在隧道內(nèi)逐漸降低,在隧道出口時(shí)恢復(fù)明線水平。c.隨著貨物列車速度的提高,D型和X型篷布繩索受到的拉力明顯增大。但在相同工況下,D型篷布使用性能優(yōu)于X型篷布的使用性能。d.篷布繩網(wǎng)在降低篷布繩索拉力中發(fā)揮了重要作用,有網(wǎng)篷布繩索受到的平均拉力比無繩網(wǎng)篷布受到的平均拉力小20%～60%。e.無網(wǎng)篷布迎風(fēng)面端部兩側(cè)晃動(dòng)較大,背風(fēng)面兜風(fēng)程度較大