CN111967662B - 提高罐式集装箱列车卸车效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，属于罐式集装箱列车运输技术领域。本发明克服了现有列车卸车频繁开关渡板带来的劳动强度大且效率低的问题。本发明包括如下步骤：S1：计算列车在曲线轨道上的偏移量；S2：计算两车体相邻端梁的最小间隙；S3：计算相邻端梁相对的托架最小间隙；S4：计算相邻渡板一开一闭时车端最小间隙；S5：计算相邻渡板均打开时车端间隙；S6：安全风险辨识分析。本发明得出结论：保证列车运行和卸车操作安全的情况下，按照相邻渡板一开一闭，省去了卸车前打开列车全部渡板，卸车后再关闭全部端渡板的重复性的操作，减少重复操作，降低劳动强度，提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，属于罐式集装箱列车运输技术领域。
背景技术
罐式集装箱列车主要用于运输燃料油，采用定点往返的方式循环使用。常用的罐式集装箱列车由44节NX70A型铁路平车组成，每节车上装有两台船用燃料油罐式集装箱。为满足有关铁路规定和行车安全，卸车前需要将渡板打开平放，卸车后需要将渡板关闭立放；但由于渡板为槽型结构的钢板材料，操作人员每天需卸车多列，高峰时需一天打开关闭渡板上百次，劳动强度大且效率低。
其中，渡板起到延伸车体地板作用，避免操作人员悬空作业，保证人身安全，即打开渡板是保证卸车可操作和人员安全的必要条件。而铁路部门要求完成卸车后关闭渡板，目的是保证列车行车安全。现有技术的问题在于：操作人员频繁开关渡板，必然影响卸车效率和列车周转率，也会对罐式集装箱不解列卸车技术的推广使用形成限制。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，保证列车运行和卸车操作安全的情况下，按照相邻渡板一开一闭，省去了卸车前打开列车全部渡板，卸车后再关闭全部端渡板的重复性的操作，减少重复操作，降低劳动强度，提高效率。
本发明所述的提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，包括如下步骤：
S1：计算列车在曲线轨道上的偏移量：当列车在曲率半径为R的曲线轨道线路上行驶时，车体和转向架与轨道中心线的相对状态为：车体中部向轨道中心线曲线内侧偏移，端部向外侧偏移；
假设车体定距为L，转向架固定轴距为S，则车体几何中心对轨道中心线的偏移量Δ’为：
S2：计算两车体相邻端梁的最小间隙：当列车通过半径为R的曲线段时，靠曲线内侧的两端梁部互相接近，要确保端部的渡板、渡板托架部件不会相碰，方能认定端部间隙或设施为安全状态；
假设车钩有效长度为m，车体端梁长度为B，车体长度为L，同一车体两车钩尾销中心距为L’，则车体相邻端最小间隙Δ为：
式中：α＝180°-(β1-β2)；K＝(L-L′)/2；
其中：L为车体长度，L’为车钩尾销中心间距，S为车体定距，B为两个车体宽度，m为车钩有效长度，α为两个车钩与对应车体中心线夹角，K为车钩尾销中心与车端或其他外延物前沿距离；
S3：计算相邻端梁相对的托架最小间隙：列车在通过曲线且缓冲器最大压缩行程时，端梁最可能发生碰撞的是相对的托架，则计算端梁相对的托架最小间隙Δ”；
此时，B调整为端梁上两最外侧托架中心线距离，L调整为托架与车体长度；
S4：计算相邻渡板一开一闭时车端最小间隙：只打开相邻车体其中一端的渡板，车体地板面向打开渡板的一端在托架基础上再延伸，最小间隙的减小量为地板延伸量与cosα的乘积；
列车通过最小曲率曲线时，受降速后惯性变小等影响，缓冲器远达不到最大压缩行程，实际打开的渡板与对端的托架间距会大于车端最小间隙，相邻车端间隙足够安全；
S5：计算相邻渡板均打开时车端间隙：根据车体结构，相邻渡板均打开，相当于车体地板面各向车端延伸，相邻渡板均打开时，缓冲器最大压缩位移时相邻车端最小间隙不足，存在相邻渡板碰撞的风险；
S6：安全风险辨识分析：安全分析及计算表明：
S61：相邻渡板均关闭，是列车安全行车的渡板状态；
S62：相邻渡板一开一闭，是列车安全行车的渡板状态；
S63：相邻渡板均打开，间隙不足，存在打开渡板互相碰撞的安全风险，不是列车安全行车的渡板状态。
优选地，所述步骤S1中的曲率半径为R取实际的最小曲率半径，计算列车通过实际的最小曲率铁道线时，车体几何中心对轨道中心线的Δ’为最大偏移量。
优选地，所述步骤S2中的两车体相邻端梁的最小间隙，计算出列车在通过最小曲率半径R的曲线轨道时，车钩横向摆角，即车钩中心线与车体轴线的夹角，列车在上述情况下遇急刹车导致缓冲器最大压缩行程时，相邻端梁的最小间隙Δ减小，仍有较大安全间隙。
优选地，所述步骤S3中的相邻端梁相对的托架最小间隙，考虑缓冲器最大压缩行程，则车端部位相对的托架最小间隙仍有较大安全空间。
优选地，所述步骤S4中的相邻渡板一开一闭时车端最小间隙，将cosα的值为取为1，则简化计算，即相邻渡板一开一闭时车端最小间隙为：端梁相对的托架最小间隙Δ”的基础上再减去托架延伸长度。
优选地，所述步骤S6中的安全分析及计算表明，按照相邻渡板一开一闭即可保证列车安全行车，省去卸车前打开列车全部渡板，卸车后再关闭全部端渡板的重复性的操作。
本发明的有益效果是：本发明所述的提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，减少了重复性操作次数，降低了操作人员时的劳动强度，提高了列车周转率；每列车减少卸车总时间约1.5小时，提高卸车效率和列车周转效率约12％以上，每月船燃卸车量同比增加20％以上。
附图说明
图1是本发明的流程框图。
图2是列车渡板托架关闭效果示意图。
图3是列车渡板托架开启效果示意图。
图4是列车的结构示意图。
图5是车厢在曲线轨道上的状态示意图。
图6是车体在曲线管道上偏移示意图。
图7(a)是相邻两车体在曲线形轨道上的位置图。
图7(b)是两车相邻端最小距离图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
常用的罐式集装箱列车的车型均为NX70A型，车体长度13000mm。根据车体数据，渡板按打开时，相当于地板面沿车体轴向分别向两端延伸385mm，由13000mm延伸至13770mm。端梁长度2950mm，如图2至图3所示。
NX70A型平车车钩缓冲装置采用17型车钩和MT-2(或HM-1)型缓冲器，车钩包括钩舌、钩身、钩尾、钩尾销和钩尾框。车钩和缓冲器的相关参数见表1。
表1车钩和缓冲器相关参数
卸车时，为保障操作安全，安全的渡板状态应为打开。行车时，安全的渡板状态应为关闭。重点对行车安全的渡板状态进行研究分析计算。
如图1所示，本发明所述的提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，包括如下步骤：
S1：计算车厢在曲线轨道上的偏移：
如图4所示，NX70A等4轴列车在曲率半径为R的曲线轨道线路上，车体和转向架与轨道及轨道中心线的相对状态，如图5所示。车体中部向轨道中心线曲线内侧偏移，端部向外侧偏移。偏移量大小与车体长度、车体定距、转向架固定轴距以及曲线半径有关。将图5简化为图6所示，车体几何中心对轨道中心的偏移量Δ’，可按公式(1)计算。
根据现场实际，燃料油运输专列车体车型一致，运输区间的铁路线全程近100km，无陡坡，实际的最小曲率半径均大于200m以上，安全分析时取最小曲率半径为200m。
根据公式(1)和表2数据，计算出列车通过实际的最小曲率铁道线时，车体几何中心对轨道中心的最大偏移量Δ’为53mm。
表2计算车体偏移所需数据 单位：mm
当列车通过半径为R的曲线段时，靠曲线内侧的两车端部互相接近，要确保端部的渡板、渡板托架等部件不会相碰，方能认定端部间隙或设施为安全状态。
S2：计算渡板均关闭时相邻端梁最小间隙：
图7(a)、图7(b)所示的两车体相邻车端的最小间隙Δ的计算方法。
L1、L2车体长度；L1’、L2’车钩尾销中心间距；S1、S2车体定距(转向架中心距)；
B1、B2车体宽度；m1、m2车钩有效长度；α1、α2车钩与车体中心线夹角；R最小曲率半径；
Δ为车端最小距离；K1、K2为车钩尾销中心与车端或其他外延物前沿距离；
实际使用的车体车型一致，则车体相邻端最小间隙Δ的计算按公式(2)。
式中：α＝180°-(β1-β2)；K＝(L-L′)/2；
其中，OA为实际的最小曲率半径R(200m)减去3.1中的Δ’(53mm),可进一步根据O1A和勾股定理求得OO1。
列车由NX70A型车体组成，按公式(2)计算车端间隙Δ所需参数及说明见表3。
表3计算车端间隙所需数据 单位：mm
将表3数据代入公式(2)等，计算出列车在通过最小曲率半径的曲线轨道时，车钩横向摆角，即车钩中心线与车体轴线的夹角为2°，图7(b)所示的相邻车端部最小间隙Δ为863mm。
列车在上述情况下遇急刹车导致缓冲器最大压缩行程时，相邻车端的最小间隙Δ减小至697mm，仍有较大安全间隙。
S3:计算渡板均关闭时相邻端梁上相对的渡板托架最小间隙:
托架的弧形前沿伸出所在端梁面290mm，最靠车体侧面的托架中心线距离端梁侧边175mm。列车在通过曲线且缓冲器最大压缩行程时，车端最可能发生碰撞的是相对的托架。
按照步骤S2的计算方法和公式，计算车端相对的托架最小距离Δ”。
计算Δ”与步骤S2中计算Δ时数据稍有不同，B、L两数据发生变化，其余均沿用步骤S2中数据。B调整为2600mm，为端梁上两最外侧托架中心线距离，相当于车宽变窄；L调整为13580mm，相当于托架延伸了车体长度。
将调整数据代入公式(2)，计算出车端间相对的渡板托架最小距离Δ”为284mm。
考虑缓冲器最大压缩行程，则车端部位相对的托架最小间隙为118mm，仍有较大安全空间。
S4：计算相邻渡板一开一闭时车端最小间隙：
在步骤S3计算的基础上，只打开相邻车体其中一端的渡板，车体地板面向打开渡板的一端延伸385mm，相当于在290mm长的托架基础上再延伸95mm。根据图7(a)、图7(b)所示的几何关系，最小间隙的减小量为地板延伸量与cosα的乘积。因α只有2°，cosα的值为0.999，约等于1。则可简化计算，即托架延伸95mm，导致车端最小间隙在3.3中计算的118mm的基础上再减小95mm，为23mm。
实际上，列车通过最小曲率曲线时，受降速后惯性变小等影响，缓冲器远达不到最大压缩行程，实际打开的渡板与对端的托架间距会大于23mm，相邻车端间隙足够安全。即相邻两端渡板一开一闭的状态下，车体间隙满足列车安全运行要求。
S5:计算相邻渡板均打开时车端间隙：
根据车体结构，相邻渡板均打开，相当于车体地板面各向车端延伸385mm，需要车端间隙至少770mm。而根据3.2结果，缓冲器最大压缩位移时相邻车端最小间隙仅为697mm。相邻渡板均打开时，间隙不足，存在相邻渡板碰撞的风险。
S6：安全风险辨识分析小结：
安全分析及计算表明，渡板均关闭，是列车安全行车的一种渡板状态；但相邻渡板一开一闭，也是列车安全行车的渡板状态；渡板均打开，间隙不足，存在打开渡板互相碰撞的安全风险，不是列车安全行车的渡板状态。相关汇总情况见表4。
表4车端部位最小间隙 单位：mm
根据安全研究和分析计算结果，与铁路部门进行了技术探讨，最终铁路部门认可以上研究和计算结果。自安全优化方案和措施实施以来，卸油后不需再关闭全部端渡板，按照相邻渡板一开一闭即可。省去了卸车前打开列车全部渡板，卸车后再关闭全部端渡板的重复性的操作，节省卸车时间约20％，月增加卸车量1万吨，为燃料油出厂、运输、销售等环节综合降本增效2000万元/年。安全优化方案和措施实施后，在保障安全的情况下，减轻了现场操作劳动强度，提高了卸车效率和列车运行周转率，增加了效益，同时有利于罐式集装箱不解列卸车新技术的推广应用，提高安全与效率、效益的匹配水平。
本发明可广泛运用于罐式集装箱列车运输场合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：计算列车在曲线轨道上的偏移量：当列车在曲率半径为R的曲线轨道线路上行驶时，车体和转向架与轨道中心线的相对状态为：车体中部向轨道中心线曲线内侧偏移，端部向外侧偏移；
假设车体定距为L，转向架固定轴距为S，则车体几何中心对轨道中心线的偏移量Δ’为：
S2：计算两车体相邻端梁的最小间隙：当列车通过半径为R的曲线段时，靠曲线内侧的两端梁部互相接近，要确保端部的渡板、渡板托架部件不会相碰，方能认定端部间隙或设施为安全状态；
假设车钩有效长度为m，车体端梁长度为B，车体长度为L，同一车体两车钩尾销中心距为L’，则车体相邻端梁的最小间隙Δ为：
式中：α＝180°-(β1-β2)；K＝(L-L′)/2；
其中：L为车体长度，L’为车钩尾销中心间距，S为车体定距，B为两个车体宽度，m为车钩有效长度，α为两个车钩与对应车体中心线夹角，K为车钩尾销中心与车端或其他外延物前沿距离；
S3：计算相邻端梁相对的托架最小间隙：列车在通过曲线且缓冲器最大压缩行程时，端梁最可能发生碰撞的是相对的托架，则计算端梁相对的托架最小间隙Δ”；
此时，B调整为端梁上两最外侧托架中心线距离，L调整为托架与车体长度；
S4：计算相邻渡板一开一闭时车端最小间隙：只打开相邻车体其中一端的渡板，车体地板面向打开渡板的一端在托架基础上再延伸，最小间隙的减小量为地板延伸量与cosα的乘积；
列车通过最小曲率曲线时，受降速后惯性变小等影响，缓冲器远达不到最大压缩行程，实际打开的渡板与对端的托架间距会大于车端最小间隙，相邻车端间隙足够安全；
S5：计算相邻渡板均打开时车端间隙：根据车体结构，相邻渡板均打开，相当于车体地板面各向车端延伸，相邻渡板均打开时，缓冲器最大压缩位移时相邻车端最小间隙不足，存在相邻渡板碰撞的风险；
S6：安全风险辨识分析：安全分析及计算表明：
S61：相邻渡板均关闭，是列车安全行车的渡板状态；
S62：相邻渡板一开一闭，是列车安全行车的渡板状态；
S63：相邻渡板均打开，间隙不足，存在打开渡板互相碰撞的安全风险，不是列车安全行车的渡板状态。
2.根据权利要求1所述的提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，其特征在于，所述步骤S1中的曲率半径为R取实际的最小曲率半径，计算列车通过实际的最小曲率铁道线时，车体几何中心对轨道中心线的Δ’为最大偏移量。
3.根据权利要求1所述的提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，其特征在于，所述步骤S2中的两车体相邻端梁的最小间隙，计算出列车在通过最小曲率半径R的曲线轨道时，车钩横向摆角，即车钩中心线与车体轴线的夹角，列车在上述情况下遇急刹车导致缓冲器最大压缩行程时，相邻端梁的最小间隙Δ减小，仍有较大安全间隙。
4.根据权利要求1所述的提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，其特征在于，所述步骤S3中的相邻端梁相对的托架最小间隙，考虑缓冲器最大压缩行程，则车端部位相对的托架最小间隙仍有较大安全空间。
5.根据权利要求1所述的提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，其特征在于，所述步骤S4中的相邻渡板一开一闭时车端最小间隙，将cosα的值为取为1，则简化计算，即相邻渡板一开一闭时车端最小间隙为：端梁相对的托架最小间隙Δ”的基础上再减去托架延伸长度。
6.根据权利要求1所述的提高罐式集装箱列车卸车效率的方法，其特征在于，所述步骤S6中的安全分析及计算表明，按照相邻渡板一开一闭即可保证列车安全行车，省去卸车前打开列车全部渡板，卸车后再关闭全部端渡板的重复性的操作。
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