文件號：四研技字〔2023文件號：四研技字〔2023〕第008號版本號：V1.0青島四方車輛研究所技術報告TECHNICALREPORTOFQINGDAOSIFANGROLLINGSTOCKRESEARCHINSTITUTECO.,LTD國外重載運輸貨車技術標準體系分析研究報告青島四方車輛研究所二Ο一二年一月文件號：四研技字〔2023〕第008號報告日期2023.01.10版本號：V1.0密級工程編號：鐵道部科技開展方案工程2023J005-C報告類型研究報告工程名稱：30噸軸重專用敞車技術研究—30噸軸重貨車考核標準研究報告總頁數16工程負責人：田葆栓參考文獻數工程組成員：劉宏友郝偉金星李家寶高常君王云鵬于躍斌魏鴻亮李華雷恩強王成國謝基龍等工程承當單位：青島四方車輛研究所工程參加單位：齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司北京交通大學中國鐵道科學研究院內容摘要：本報告綜述了我國鐵路、北美鐵路AAR和鐵組ОСЖД標準體系概況和開展歷程。比照分析了國內外主要標準體系的特點。概述了我國、北美鐵路和俄羅斯鐵路貨車車體強度標準，針對標準關鍵項點進行了比擬分析。通過對國外鐵路標準體系的借鑒和適應性分析，提出了我國鐵路貨車標準的開展建議。關鍵詞：標準體系貨車北美鐵路鐵組發布范圍：姓名/職務簽字作者田葆栓技術研究部研發工程師校對郝偉技術研究部主任工程師審查/審核羅運康技術研究部副部長批準劉宏友技術研究部部長歷史記錄版本修改描述日期創立人審核人批準人目錄TOC\o"1-2"\h\z1前言32國內標準體系和國外鐵路標準體系概述32.1我國國標、鐵標及相關文件組成的標準體系32.2北美鐵路AAR標準體系42.3鐵組ОСЖД標準73國外標準體系的特點比擬93.1國外標準體系的優點93.2我國標準體系存在的問題與完善措施94國外標準體系借鑒分析94.1北美鐵路AAR標準對我國鐵路貨運系統的借鑒94.2俄羅斯標準對我國鐵路系統的借鑒105借鑒國外鐵路標準系統適應性的考慮105.1線路與運用條件105.2設計與驗收標準116國內外車體強度設計和試驗標準概述116.1現行TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定標準》116.2AAR標準《貨車設計制造標準》M―1001126.3俄羅斯《交通部1520mm軌距鐵路車輛計算和設計標準》127強度標準比擬分析137.1強度評定137.2縱向載荷147.3車體剛度147.4沖擊試驗158結論與建議15國外重載運輸貨車技術標準體系分析研究報告1前言標準體系是由一定系統范圍內的具有內在聯系的標準組成的科學的有機整體，是表達標準化系統內標準的最正確秩序。標準是建立在長期實踐的根底上的，并且是自成體系的，需要長期的工程應用實踐。實踐證明，產業的開展必須有標準作為支撐條件，完善鐵路技術標準體系是實現我國重載與高速鐵路總體目標的首要任務。科技部已把“技術標準〞作為科技開展三大戰略之一。標準體系與國家的工業根底、管理模式、鐵路工程背景、根底設施等多種因素密切相關。對國外標準溯源，研究國外標準體系的歷史現狀與開展。總結、梳理現有標準，修改其不完善之處，可為我國未來重載運輸技術開展提供依據。國外的鐵路相關標準有：國際標準化組織標準ISO、國際電工委員會標準IEC、國際鐵路聯盟標準UIC、國際鐵路合作組織標準ОСЖД及蘇聯國家標準ГОСТ、德國工業標準DIN、英國標準BS、法國標準NF、日本工業標準JIS、美國鐵路協會標準AAR和AREA等，都是自成體系的。與重載運輸相關的標準體系主要有美國鐵路協會AAR標準和國際鐵路合作組織標準ОСЖД及蘇聯國家標準ГОСТ。通過標準體系及相關內容的工程背景分析，可進一步加深其具體標準化對象的理解，修訂完善我國鐵路技術標準，提高車輛產品設計技術水平。2國內標準體系和國外鐵路標準體系概述2.1我國國標、鐵標及相關文件組成的標準體系1950年，我國鐵路標準化從統一限界、軌距、機車車輛車鉤高度等根底標準開始。我國第一個標準化工作是統一機車車輛和建筑接近限界。首先在《鐵路技術管理規程》中確定1435mm軌距。1954年，在《鐵路技術管理規程》中規定統一機車車輛的車鉤高度，標準制修訂開始。在1959年確定GB146-59限界標準。鐵道行業最早發布的標準，大局部是機車車輛標準，主要是前蘇聯標準譯文。1990年以前，起草的機車車輛標準，受前蘇聯影響，標準模式和內容都與前蘇聯相近。1956年，成立鐵道部科學技術委員會標準化科〔處〕。國務院批準鐵道部科學研究院為國家鐵道標準化核心單位，負責鐵路標準的研究起草。1957年，公布了第一個鐵道部標準:鐵1-57《通信設備接地裝置電阻》。1979-1983年，編制了《鐵道產品標準體系表》，確立了行業標準化的目標、范圍和方向。1979年，成立中國鐵道學會標準計量委員會。1982年,制定了三大規程之一：TB/T1407-1982《列車牽引計算規程》。1983年，等效采用UIC623的TB1471-83《鐵路牽引用柴油機規程》發布實施。鐵道部在部標準計量所成立鐵道部產品質量監督檢驗中心。1993年公布了TB/T2458鐵道行業標準體系表。表達了鐵道行業標準體系的整體結構和系統性，促進了行業標準體系的開展。1996年，鐵道部在第一次技術監督工作會上提出采用國際國外先進標準。1997年，標準計量研究所完成了部科研課題《鐵道行業采用國際標準和國外先進標準的研究》，提出了《國際、國外標準中與鐵道行業有關部門的標準分析表》和《鐵道行業采用國際、國外先進標準的工程建議書》及140余項國際、國外標準的中文譯本和《國際、國外有關鐵路標準聯合目錄》。研究結果說明，為使我國鐵道行業與國際標準接軌，應優先采用ISO和IEC標準，積極采用UIC和ОСЖД標準，擇優采用國外先進標準。中國鐵路標準化經過60多年的開展，在機車車輛、線路設施和運營等方面，鐵道行業制定的國家、行業標準數量日益增多。近年來，鐵道部組織收集整理了ISO、AAR、UIC等國際標準化機構和德、英、法、日、美、俄羅斯等6個國家標準中與鐵路有關的約4000多個標準進行研究，通過對國際標準和國外先進標準的采用，充實和提高了我國鐵道行業標準，根本形成了與我國鐵路技術系統相適應的鐵路標準體系。2.2北美鐵路AAR標準體系北美鐵路AAR標準體系與美國鐵路管理體制及技術法規密切相關。2.2.1美國鐵路管理體制及鐵路技術法規2.2.1.1美國鐵路管理體制聯邦鐵路管理署〔FRA〕是由1966年交通運輸法案〔49U.S.C103第3(E)(1)條〕創立。FRA保證鐵路平安條例公布實施和運輸平安的研發援助方案，加強鐵路運輸效勞的政府支持。FRA日常最主要職責是鐵路系統的平安監管，其對象是鐵路運營公司。FRA不直接管理鐵路企業，鐵路企業成立相應的行業協會，約束各企業的行為，依照技術法規和標準自主管理，與FRA有關的協會主要有：北美鐵路協會〔AAR〕、美國鐵路小運輸公司協會〔ASRRA〕和美國公共運輸協會〔APTA〕。2.2.1.2美國鐵路技術法規美國鐵路技術法規由FRA組織相關協會制定草案、遞交法規提案，經國會討論通過后以“聯邦法Title49交通運輸〞公布施行。“聯邦法Title49交通運輸〞有A、B兩個副標題，標題A局部—“運輸部行政法規〞，標題B局部—“與運輸有關的其他法規〞。FRA鐵路法規一般以“聯邦法Title49交通運輸〞《第2章—聯邦的鐵路運輸部》No.200～299發布，內容涉及軌道鋪設、旅客效勞、貨車平安、信號平安及檢查維護的規定，其中與鐵路動力設備有關的技術法規包括9個平安標準:貨車CFR215(1979年)；機車CFR229(1980年)；蒸汽機車CFR230(1999年)；鐵路平安設備CFR231(1968年)；客運設備CFR238(1999年)；貨車制動系統CFR232(2002年)；貨車尾部反光設備CFR224(2005年)；防誤撞系統CFR229和238(2006年)；電控制動(2006年)。FRA通過以下手段確保鐵路平安性：聯邦法CFR〔50個題目，運輸為Title49〕；執行手冊(包含對CFR解釋的詳細案例)；平安咨詢(鐵路和公共平安性警告)；執行協議/執行令(FRA與鐵路運輸公司就平安問題簽訂的法律協議)；緊急命令(糾正特殊平安問題的法律命令)。美國鐵路將列車速度等級分為9級，1～5級為常速，6～9級為高速，6級177km/h，7級201km/h，8級257km/h，9級322km/h。目前實際運行最高速度到達8級，但已建立了美國高速鐵路軌道平安標準(CFR213.345車輛限定試驗)，要求線路試驗按設計速度加16km/h來驗證輪軌關系及加速度影響，并著手研究高速列車風險評價體系。2.2.2美國鐵路技術標準美國鐵路沒有國家技術標準，其技術標準均由相應的協會和技術機構制定發布實施。最著名的是北美鐵路協會AAR發布的技術標準。2.2.2.1北美鐵路協會〔AAR〕簡介北美鐵路協會成立于1934年，主要是為了保證在北美運營的獨立的私營鐵路間的協調與合作。AAR是保持北美鐵路平安、迅速、高效、環保、技術先進的非贏利性技術協會，其成員包括美國、加拿大、墨西哥的鐵路貨運公司以及美國Amtrak客運公司，共有50家會員單位〔占所有鐵路公司總數不到10%，但占95～97%的營業額〕。AAR的業務涉及鐵路貨運方面以建立行會標準為根底的技術效勞、不同組織機構之間的運輸協調和鐵路技術根底性、耐久性和有效性的研究等。AAR經費由成員企業提供，具體工作通過下設的專業分委會或子公司開展。下設5個專業委員會，負責運營、法律、計算機、技術和管理工作。協會的主要職能是：統一北美鐵路機車、客貨車、線路技術標準，制定公司間商務交易和過軌運輸的規那么，按周收取各鐵路公司的運營、財務和平安報告，為各鐵路公司之間的交易提供計算機清算平臺，對違規行為進行處分，提供運輸財政、行政區、國家的經濟分析、客貨運市場調查以及各鐵路公司效率、效益的財務數據和分析材料。AAR總部在華盛頓特區設7個部門〔辦公室、行政和財務部、通信部、政府事務部、法律部、政策經濟部、平安運輸部〕，下設2個子公司：RAILINCofCary公司和普韋布洛的運輸技術中心〔TTCI〕。RAILINCofCary公司負責鐵路信息交流；TTCI主要從事鐵路運輸技術、根底性、可靠性和有效性等試驗與研究。2.2.2.2北美鐵路協會(AAR)標準北美鐵路協會AAR標準包括標準手冊和建議標準，分為三大類。針對鐵路運營商的聯運規那么，主要為裝備使用和維護方面的內容；針對設備制造商的標準手冊及推薦標準(ManualofStandardsandRecommendedPractices—MSRP)，主要為裝備和零部件機械性能方面的內容；主要為裝備和零部件機械性能方面的內容；貨物裝載規那么，適用于鐵路、國際貿易或貨主的載荷規定。技術標準加“M〞，一般標準加“S〞，推薦標準帶“RP〞。以《AAR機務標準手冊》形式出版，分為25個分冊，其中局部分冊為預留內容。按照雜項、鉤緩、牽引裝置的維修、車輛制造根本參數、貨車設計制造、罐車標準、轉向架、制動、輪軸、質量保證標準、鐵路電子元器件、車輛標記、機車、多層車、轉向架零部件及鑄造規程、車鉤及鉤尾框等進行分類。隨著技術進步，相繼增加了機車、電子、通迅等相關內容。聯運規那么分為“AAR現場手冊〞和“辦公室手冊〞。現場手冊規定鐵路車輛在互換性方面的可接受規那么，說明可允許的修理、處分限制、損害責任和爭議處理，禁止交換的車輛及部件列表等；辦公室手冊包括市場公平收費制度和車輛修理補償金、修理費用的協議時間標準及AAR對新造、改造、升級車輛的機械要求等。AAR標準〔包括技術標準和檢修規程〕符合并嚴于FRA公布的技術法規，主要側重于機械設備性能、互換性、運輸標準，也包括電氣、列車通信信號等要求。各公司制定的企業標準更具體和細化，主要側重于制造和工藝。主要包括：①強制性的標準、標準及推薦實例；②制動設備、罐車、機車、緩沖系統、車輪車軸、軸承及一般車輛設計的專業出版物；③M－1003，質量保證標準；④聯運手冊參考；⑤鐵路車輛及部件制造與修理技術標準；⑥專業技術委員會的職責；⑦代表AAR的TTCI管理委員會和維護標準。貨物裝載規那么分為敞車裝載規那么和棚車裝載規那么，規定不同車種、不同貨物的裝載方法及裝載重量等內容。AAR規那么每年更新2次。標準和規那么的修訂以試驗數據作為支持。如搖枕、側架因鑄造缺陷易發生問題，AAR立項研究，在大量試驗統計的根底上制定了M202－2005和M203－2005，提出了新的疲勞試驗合格判定依據。如對舊罐車罐體補修后進行的疲勞試驗證明裂紋未開展和轉移，為規那么制定提供依據。主要通過標準來協調各成員之間平安與運輸方面的問題。除標準外，各公司間還簽有協議書，規定在對方運行出現故障時的職責范圍。成員公司與非成員公司間簽有協議書，使標準對非成員公司具有約束力。AAR標準的具體編制由TTCI組織各專業技術委員會負責，委員會由大的鐵路公司、鐵路運輸公司組成，小公司只參加會議，沒有投票權；FRA政府官員可參加會議，但不表決。標準編制費用由參與成員認購所承當的份額，會員繳納的會費只支付管理的本錢。TTCI負責標準的部門每年工作經費的20%由AAR撥付，80%通過出售標準和對標準執行檢查收費獲得。2.2.2.3AAR標準實施檢查TTCI是AAR所屬的技術機構。為了保證AAR標準的貫徹，TTCI負責檢查各成員對AAR標準貫徹實施的情況。檢查是定期進行的，每個成員每年至少一次，檢查收費按上一年運營費用定價。檢查方式以現場核查、抽樣試驗為主，并查看記錄。2.2.2.4AAR標準的借鑒之處(1)美國鐵路技術法規與技術標準層次清楚、管理標準美國鐵路涉及平安的技術法規統一在聯邦法規49號目錄下，由FRA組織實施，而技術標準僅涉及性能、互換性、運輸組織等要求，由各鐵路協會組織制訂并通過互認協議來確保實施。各類技術標準和工作手冊均必須符合或嚴于聯邦平安法規，確保技術法規與技術標準的統一、協調。建議鐵道部立項組織標準部門翻譯、分析聯邦法Title49交通運輸〞《第2章聯邦的鐵路運輸部》編號No.200～299，采購美國AAR最新版技術標準，特別是有關重載運輸的內容并組織翻譯，完善我國鐵路技術法規體系。(2)AAR技術標準的制定有大量的試驗支持TTCI的很多試驗都是為制定標準來做的，通過試驗來制定和修改標準。通過這樣的方法來增強標準的權威性和檢驗的可操作性。(3)AAR重視精確測量鐵路輪軌關系，確保機車車輛動力學試驗結果與實際運用性能的一致性。(4)國外鐵路開展過程中，技術標準、試驗設備先行美國開展航空、航天技術和重載、高速鐵路之前，先進行大量的科學試驗、建立相應的平安標準、技術標準及試驗設備。如美國高速鐵路目前實際運行僅達8級，但已建立了9級的平安法規，試驗條件已到達8級以上。2.3鐵組ОСЖД標準2.3.1鐵路合作組織的歷史1953年7月，中國、朝鮮、蒙古鐵路參加了在莫斯科召開的《國際鐵路貨物聯運協定》(簡稱《國際貨協》)和《國際鐵路旅客聯運協定》(簡稱《國際客協》)代表大會。1956年6月，蘇聯和中國等國在保加利亞索非亞召開的第一次鐵路運輸部長會議上，決定在《國際貨協》和《國際客協》的根底上，成立“鐵路合作組織〞(簡稱鐵組)。鐵組的俄文名稱是，英文名稱是OrganizationforRailwaysCooperation。包括蘇聯、中國、阿爾巴尼亞等13國鐵路。1957年5月在北京召開的第2屆部長會議上，通過了組織章程，決定設立部長會議的執行機關—鐵組委員會。代表部長會議執行和處理日常事務，并設立了11個專門委員會，解決商討國際旅客聯運、國際貨物聯運、運價經濟、運營、科學技術合作、限界和車輛、通信信號設備、牽引和電氣化、線路和工程建筑、同其他國際組織合作、汽車運輸和公路等問題。鐵組是政府間國際組織,其成員是有關國家主管鐵路運輸的中央國家機關(部)或擁有政府授權的鐵路中央機關(鐵路總局或公司)。鐵組為各成員國間的鐵路聯運和技術合作起了十分重要的作用。隨著原蘇聯的解體和東西德國的統一及東歐一些國家的變革，鐵組從1993年開始進行改革。將11個專門委員會減少到5個，分別為運輸政策和開展戰略(主席為羅馬尼亞)；運輸法(烏克蘭)；貨物運輸(哈薩克斯坦)；旅客運輸(白俄羅斯)；根底設施和機車車輛(捷克)。2個常設工作組:編碼和信息技術常設工作組(斯洛伐克)；財務和清算問題常設工作組(保加利亞代表任專家)。工作機關還包括臨時工作組和與其他國際組織組成的共同工作組。隨著各國國內經濟的開展和社會的改革,要求鐵組自身進行調整和變革，既能從鐵組成員國國家機關的立場，同時又能從企業的角度綜合解決國際鐵路運輸問題。為了充分表達這一特點。除部長會議外，又設立了總局長會議。部長會議負責第一、二專門委員會，總局長會議負責第三、四、五專門委員會。同時吸收一些鐵路或企業作為鐵組觀察員出席會議，如德國鐵路和法國鐵路等。原屬于《國際貨協》的《統一過境運價規程》(統一貨價)和《國際旅客聯運和國際鐵路貨物聯運車輛使用細那么》(車規)、《國際客協和國際貨協清算規那么》(清算規那么)，從1991年脫離《國際貨協》，成為具有獨立法律地位的文件。在技術方面(五專范圍內)加強與其它國際組織〔如鐵盟〕進行合作,取長補短,為我所用。截至2007年底，鐵組成員有中國、俄羅斯、哈薩克斯坦、朝鮮、蒙古、越南、伊朗等27個國家的鐵路組織。德國、法國、希臘、芬蘭、塞黑等國鐵路為鐵組觀察員,另有俄、匈、捷、波、德、法等國的20多家公司為鐵組的參加企業。2.3.2鐵路合作組織的任務鐵路合作組織宗旨是促進各成員開展鐵路運輸、汽車運輸和公路方面的國際聯運和科學技術合作。根本任務是：①完善國際運輸法,掌管《國際客協》、《國際貨協》及其他法律文件事務。協商一致的運輸政策；制定國際聯運運價，組織編制最合理的國際運行經路，商定運輸方案；②解決在國際聯運中最經濟地使用車輛，提高運行速度和改良列車時刻表；③開展和完善歐亞國際鐵路聯運,包括含有公路的多式聯運；④在鐵路運輸運營、經濟、信息、科技和生態等方面進行合作;研究統一限界、車輛、線路上部建筑，通信信號設備和運營規章等問題，負責最完善牽引類型的推廣工作；⑤研究與汽車運輸和公路的開展和治理有關的問題。同其他從事鐵路運輸、汽車運輸和公路問題的國際組織進行合作。2.3.3鐵組的組織機構鐵組的機構分領導機關、執行機關和工作機關。最高領導機關是各成員鐵道部長參加的部長會議。每年舉行一次,必要時可舉行非定期會議。部長會議決議須投票一致通過。在政府級別上審議和解決國際客貨運輸及科技合作問題并通過相應決議。輪流在各成員國家舉行。鐵路總局長會議是企業一級的領導機關。每年舉行一次,在鐵路權限范圍內審查涉及鐵組活動的問題并通過決議。各國代表所組成的鐵組委員會是執行機關,在部長會議和總局長會議休會期間保證鐵組的活動。會址設在華沙。委員會領導包括主席1名(波蘭代表)、副主席2名(中國和俄羅斯)和秘書(匈牙利)。委員會設以下專門會議：①國際旅客聯運；②國際貨物聯運；③運價經濟；④運營；⑤科學技術合作，包括科技合作一般問題和單獨問題〔協調各成員運輸醫務、運輸業影片攝制和交換、技術經濟情報、運輸法〕，運輸業應用計算技術等合作；⑥限界和車輛；⑦通信信號設備；⑧牽引和電氣化；⑨線路和工程建筑物；⑩同其他國際組織合作；⑩汽車運輸和公路。經部長會議批準，委員會設有假設干常設工作組。鐵組成員每年繳納會費，數額由部長會議參照各成員的鐵路里程確定。2.3.4鐵組的語言和出版物工作語言是中、俄文，在國際交往中使用英、德文。鐵組出版《鐵路合作組織通訊》雙月刊。主要刊登文章和資料；鐵組工作總結；鐵路運輸統計資料。創刊于1958年，用中、德、俄三種文字出版。鐵組備忘錄是鐵組科研專題成果。備忘錄分為約束性(O)備忘錄、建議性(P)備忘錄及約束性+建議性(O+P)備忘錄。3國外標準體系的特點比擬3.1國外標準體系的優點國際鐵路組織及國外先進國家均很重視鐵路標準化工作，國外標準體系中標準制、修訂已進入持續穩定的開展階段。新技術及管理等方面的標準快速開展，傳統工業的標準數量比例下降；新制定標準數量減少，修訂標準數量增加，標準的構成趨向更為合理，水平和質量有所提高。根底標準、方法標準和零部件標準構成現行標準體系的主體,新技術、平安和效勞標準是重點。與我國鐵路行業標準體系相比，具有以下優點：〔1〕標準的制、修訂工作周期性短，標準化工作的持續性好。國外相關標準的制、修訂及整理工作隨著技術的開展同步進行，根底類、試驗評估類標準的制、修訂工作超前進行，使標準具有時效性和指導性。〔2〕重視根底性標準的制、修訂工作，不斷補充、完善試驗評估、檢測標準，標準的制定具有一定的前瞻性。隨著我國鐵路的快速開展，其根底理論欠缺，試驗評估、檢測手段不完善等問題日益突出。〔3〕重視完善產品標準和制造標準。我國專用機車車輛的產品標準尚空缺或較為零散；涉及新材料、新工藝、新設備的相關制造標準缺乏系統標準性標準。3.2我國標準體系存在的問題與完善措施我國現有鐵路標準體系存在缺乏系統性、完整性、配套性和標準構成不合理、缺少根底性標準等問題。試驗及根底研究薄弱。缺乏適合中國線路及運用條件的根底研究及試驗數據。我國的動力學、疲勞計算長期采用國外的軌道譜和載荷譜，但實際線路和運用條件與國外的差異卻很大；整機及配件缺乏必要的試驗驗證手段。針對以上存在的問題，應采取如下措施：〔1〕完善現有標準體系。梳理相關標準及技術文件，結合我國鐵路的實際和管理體制的特點，將既有標準體系所包含的內容進行細化分類，形成層次清晰、分類準確，便于使用、管理的鐵路標準體系結構。〔2〕系統管理標準體系的根底數據庫，保證的標準持續性、有效性和完整性。既有標準體系國家標準GB、鐵道行業標準TB、國際國外標準等已有編號，鑒于部頒文件、技術規程較多，且沒有編號，應編制《標準體系編碼規那么》，對所有標準和文件進行分類編碼。編制完成后，納入到根底數據庫管理。4國外標準體系借鑒分析4.1北美鐵路AAR標準對我國鐵路貨運系統的借鑒自2002年以來，我國開發研制了載重80t級的運煤敞車，滿足了大秦線開行2萬噸重載列車的運輸要求，使中國鐵路重載運輸技術水平跨入了世界先進行列。但現用的鐵路貨車強度和動力學標準已不能適應鐵路貨車技術開展要求。急需建立適應中國鐵路特殊運行條件的重載貨車標準體系。鑒于我國重載鐵路的需求，鐵道部有必要將重載鐵路標準單獨立項，借鑒世界先進標準，結合我國鐵路實際情況，統一組織研究制定重載貨車標準體系。北美鐵路采用AAR標準體系，涵蓋了設計、制造、管理、運用、檢修，已經過長期的實踐檢驗，證明是先進的和成熟的，并為除歐洲以外的多數國家所采用，是比擬完善的鐵路貨車標準體系。AAR標準體系的模式對完善我國新型貨車標準體系具有極大的借鑒意義。建議對北美鐵路AAR標準進行溯源研究，分析其載荷工況的應用工程背景。結合大秦線運用實踐和試驗數據，提出適用我國運用環境的標準和標準，提高車輛的可靠性。4.2俄羅斯標準對我國鐵路系統的借鑒新中國成立后，我國最先與俄羅斯進行鐵路交流合作。鐵道行業最早發布的大局部機車車輛標準是從俄羅斯標準翻譯過來的。90年代以前，起草的機車車輛標準，受原蘇聯標準影響較大，標準的模式和內容都和原蘇聯標準相近。我國現行的TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定標準》是在TB1335-1978根底上修訂的。后者是70年代參照俄羅斯標準制定的。以俄羅斯及鐵組ОСЖД標準對我國鐵路標準體系產生了較深遠的影響。對我國鐵路標準溯源，必須研究俄羅斯及ОСЖД標準的應用工程背景。5借鑒國外鐵路標準系統適應性的考慮中國參加WTO之后，運輸方式和運輸質量逐步與國際接軌，先進的運輸方式進入中國市場。但世界各國鐵路由于線路條件、運用條件和設計理念的不同，鐵路設計與評定驗收標準差異很大。標準體系與國家的工業根底、管理模式、鐵路工程背景、根底設施等多種因素密切相關。應慎重考慮引進，否那么將影響我國整個鐵路系統的運用與開展。5.1線路與運用條件由于我國地域遼闊，鐵路運用條件十分復雜，具體表現為南北溫差大、線路條件差、風沙大等。比方歐洲鐵路的低溫要求一般是-25～-30℃，而我國鐵路的要求那么是-50℃，有零部件低溫性能問題；南方高溫、高濕的環境帶來了列車的防銹蝕問題；西南地區山區鐵路的小半徑、多曲線、多隧道和多坡道線路情況對列車運行的限制等。國外貨物列車運行時間地點一般固定，而我國貨車除P65型行包、雙層集裝箱和C80型運煤敞車等專列外，不定點、不定時、不固定編組，對車輛的運行可靠性要求高。我國鐵路貨車使用頻率比國外高很多，年走行公里數遠遠超過國外，這對車輛及關鍵部件的疲勞可靠性要求更高。檢修體系對機車車輛的平安和可靠運用具有重要的保障作用，應在借鑒國外相關先進和成熟經驗的根底上，對我國現有檢修體系加以改造，使其與提速貨物列車的新技術和新要求相適應。鐵路機車車輛設計要充分考慮我國限界、橋梁、隧道、站場等實際情況，選擇更適合我國情況車輛尺寸輪廓、軸重、配套設施等。5.2設計與驗收標準世界各國鐵路設計標準是自成體系的。對于國外的鐵路設計標準借鑒應根據我國的國情、路情，不能照抄照搬。國外貨車的開發實踐證明，在選定一種批量生產的貨車，尤其是一種新型轉向架之前必須經過充分的運用考驗，運用試驗可證明標準的正確性。例如英國早期通過運用試驗，曾經否認了Commonwealth轉向架，這種轉向架在美國用得很好，但不適于英國鐵路的條件。設計和驗收標準都是建立在大量的分析和試驗的根底上的，經過多年實踐證明且應在不斷的修訂之中。例如我國的鐵路貨車強度標準是參照蘇聯標準制定的。采用平安系數與材料許用應力進行評定，平安系數取值較大。如果在制造工藝、材料性能、車輛檢驗等方面嚴格控制，車輛平安系數取值可小些，如德國和日本。6國內外車體強度設計和試驗標準概述6.1現行TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定標準》我國現行的TB/T1335-1996是在TB1335-1978根底上修訂的。后者是上世紀70年代參照俄羅斯1953年標準制定的。用于鑒定標準軌距鐵路上運用的新設計一般用途非動力車輛及其主要零部件的結構強度。其中貨車構造速度不大于120km/h，列車牽引總重量不大于6000t，運煤專線10000t及其以上，軸重不大于25t。專用車輛強度設計，除特殊要求在設計任務書中說明外，均應符合本標準。見表1。表1TB/T1335-1996中與貨車車體結構有關的載荷及評定工程描述載荷垂向載荷通過車輛彈簧靜撓度計算動荷系數，得到垂向總載荷縱向載荷壓縮第一工況1400kN；第二工況2250kN拉伸第一工況1125kN側向載荷針對車體側墻(包括側梁〕,考慮10%的側向力影響系數扭轉載荷40kN·m頂車載荷重車散裝貨物側壓力第一工況僅考慮側墻壓力，第二工況考慮端墻和側墻壓力罐體壓力內壓力采用水壓試驗，包括蒸發氣體的壓力、液力沖擊壓力和液體自重壓力在機械化裝卸時載荷敞車上翻車機的托車力和壓車力；棚車受叉車作業的力。車輪載荷20kN強度第一工況拉、壓、垂、扭載荷的最不利組合情況下的應力值。σ≤[σ]=0.625σS第二工況第二工況壓縮、垂向〔疊加散裝貨物側壓力〕的應力值。σ≤[σ]=0.85σS頂車工況頂車合成應力不超過材料的屈服極限；不出現永久變形剛度底架承載敞、平車撓跨比≤1/900側墻承載的車體中梁撓跨比≤1/1500側梁撓跨比≤1/2000受集中載重的平車撓跨比≤1/700長大貨物車按設計任務書要求沖擊車鉤力到達2250kN或沖擊速度到達8km/h時測得應力與垂向靜載荷〔加散裝貨物側壓力〕下應力合成。σ≤[σ]=0.85σS。車體不得產生永久變形，不得有任何零部件損傷振動整備下驗證振動性能。試驗采用模態分析或頻譜分析方法，測定自振頻率，應防止共振。穩定性新結構的桿、板或殼進行穩定性校核或試驗，防止結構失穩。所有承載結構的聯結結點應有足夠的強度,結構不得失穩。材料材料機械性能采用相應標準的下限值。關注主要承載部件材料沖擊韌性。6.2AAR標準《貨車設計制造標準》M―1001AAR標準是北美鐵路在設計、制造、檢驗等方面比擬完整的標準體系。被多國廣泛采用，經過北美、澳大利亞、巴西等重載運輸興旺國家1～3萬t列車編組運輸多年的運用實踐驗證。軸重32.43t貨車可以不限制地運行。M―1001與貨車車體試驗有關的主要內容見表2。表2M―1001與貨車車體試驗有關的主要內容工程描述載荷垂向載荷車體自重和載重車鉤垂向載荷緊靠沖擊座面或緩沖裝置面處鉤身上施加一個足夠大的向上垂向載荷，使滿載車輛脫離最靠近施加載荷的轉向架作用于鉤舌內側面處的222.5kN向上和向下的垂向載荷車頂載荷棚車或其他封閉型車輛的車頂應能承受718N/m2的均布載荷加1.33kN集中載荷縱向載荷牽引載荷1557kN的牽引(拉伸)或緩沖(壓縮)載荷車端壓縮載荷兩端后從板座上的4450kN的柱狀壓縮載荷沖擊載荷承受在車輛一端作用5562kN車鉤力的結構強度橫向載荷散裝貨物側壓力分有蓋車輛和無蓋車輛按蘭金〔Rankine〕公式計算斜靠在敞車側墻上側壓力在車輛設計中應考慮傾斜貨物的影響高重心離心力的影響橫向加速度取0.3g叉車輪載荷通用車輛按2個車輪，每個車輪載荷55.6kN，車輪中心距914mm重載車輛按2個車輪，每個車輪載荷111.2kN，車輪中心距813mm頂車載荷重車扭轉載荷一個轉向架的一側車輪從下面抬起76mm。結構不得發生永久變形罐體壓力103kPa的內壓強度工況1垂向+縱向垂向靜載荷×1.8拉伸2803kN[σ]=min{σs，0.8σb}工況2垂向+壓縮+頂車+車鉤垂向垂向靜載荷壓縮4450kN[σ]=min{σs，0.8σb}工況3垂向+縱向垂向靜載荷×1.8沖擊5562kNσ≤[σ]=σb工況4垂向+縱向+橫向垂向靜載荷×1.8拉伸2803kN〔側壓力+離心力〕×1.5[σ]=min{σs，0.8σb}工況5垂向+縱向+橫向垂向靜載荷壓縮4450kN側壓力+離心力[σ]=min{σs，0.8σb}工況6垂向+縱向+橫向垂向靜載荷沖擊5562kN側壓力+離心力σ≤[σ]=σb沖擊單車沖擊試驗和動擠壓試驗車鉤力到達5562kN或沖擊速度到達22.52km/h時車體不得產生永久變形，不得有任何零部件損傷注：〔1〕1磅=0.4536公斤，1千克=9.81牛頓，1英里=1.609公里；〔2〕σs為材料的屈服極限，σb為材料的強度極限。6.3俄羅斯《交通部1520mm軌距鐵路車輛計算和設計標準》該標準由俄羅斯國家車輛制造科學研究院與全俄鐵路運輸科學研究院共同制定。本標準包括車輛結構、主要部件設備、強度和動力學性能的要求，強制性標準，建議，設計、計算、試驗、生產、認證、運用和修理所采用的參考性資料，適用于按一般規程運用于交通部1520mm軌距鐵路網的新造和改造非自行車輛的機械局部。1984年版標準規定：貨車列車編組10000t，速度120km/h，在一般情況下，靜每延米重建議不大于103kN/m，動每延米重不大于168kN/m。最大計算軸重應當按照交通部的技術要求，根據車輛用途和構造速度，或者按照相應類型的車輛、轉向架和輪對的標準取值。漏斗車軸重容許到達245kN(25tf)。按照許用應力評價車輛強度時，主要的垂向力、側向力和縱向力根據計算工況按表3組合加以考慮。表3強度計算用的主要載荷工況計算參數貨車計算工況ⅠⅡ縱向(拉伸和壓縮)載荷/kN±2500kN(–3000kN)±1000kN確定垂向載荷的運行速度/km·h-1不考慮140(保溫車)120(其他)垂向靜載荷(重力)總重總重側向力不考慮貨車按垂向力計算增加10%注：1.第Ⅰ工況的縱向沖擊壓縮載荷3000kN適用于從駝峰上溜放車輛時的沖擊，許用應力取為材料的屈服極限σs；2.在運用中可能發生的最不利組合第Ⅰ工況進行計算，根據材料的不同，許用應力分別取0.85σs、0.9σs和0.96σs；3.在運用中可能發生的最不利組合第Ⅱ工況進行計算，許用應力取0.6σs。2000年修訂版針對表3改變如下：對于主型貨車工況Ⅰ“準靜態壓縮力〞由3000kN降為2500kN，“準靜態拉伸力〞由2500kN降為2000kN。其他貨車工況Ⅰ“準靜態拉伸力〞由2500kN降為2000kN。1996年版(2002年修訂)規定：新一代貨車分級見表4。表4新一代貨車分級等級車輛性能軸重/t速度/km·h-1列車質量/t1專用30100150002通用25120120003通用23.5120100004快速2014050007強度標準比擬分析7.1強度評定TB/T1335-1996標準中考慮了縱向、垂向、扭轉載荷的最不利載荷組合情況。以貨車載荷工況的特點看，車體承受垂直、縱向，扭轉載荷，縱向載荷工況對許用應力的選取起主要作用。靜強度采用材料的許用應力進行評定。許用應力由材料屈服極限除以相應工況的平安系數。俄羅斯采用許用應力法進行應力評定。AAR采用材料的屈服或強度極限進行評定。在車輛根本作用載荷各種組合所產生的應力，考慮載荷系數，均不得大于所用材料的屈服極限或80%的強度極限中的較低值，或強度極限。7.2縱向載荷在軸重和編組重量均有提高的情況下，其考核標準應進行相應修改，特別是縱向力的考核標準，應進行詳細論證。縱向力與列車牽引編組噸位、列車動力分布類型、運行速度、制動類型、鉤緩類型和性能等因素密切相關。對各標準規定的縱向載荷進行比擬，見表5。表5縱向載荷比照表單位：kN國家中國CNR北美AAR歐盟UIC鐵組ОСЖД工況鐵標TB1335部文AARM-1001UIC577EN12663俄羅斯1984俄羅斯200219781996科技裝[2004]10號運裝貨車[2003]63號拉伸98111251780225015571500或100010002500壓縮11771400192025001557中心2000100019622250250028004450緩沖餅中心1000，下方750；對角4002500沖擊19622250或8km/h2500或速度8km/h2800或速度8km/h5562或速度22.5km/h1500或速度15km/h由運營者提出3000或速度12km/h2003年初，鐵道部提出在大秦線開行2萬噸列車以滿足大秦線鐵路年運量達2億噸的要求，在北京召開了大秦線運輸擴能貨車技術研討會并形成了“會議紀要〞。會議認為，在進行2萬噸列車的車輛的設計工作時，車體強度第一工況縱向拉伸載荷取為2250kN、壓縮載荷取為2500kN；第二工況縱向壓縮載荷取為2800kN。7.3車體剛度我國在1978年以前，對于如何評定鐵路車輛的剛度無標準可循，設計時只能參照鐵路橋梁、起重機梁的標準和有限的鐵路貨車實際情況確定。TB1335-78和TB/T1335-1996對貨車車體用撓跨比評定車體垂向彎曲剛度。根據車型，規定了不同撓跨比。該值雖系推薦值，不應作為產品驗收標準，而在產品設計時仍惟恐低于該值造成問題，致使試驗值普遍高于評定值。過高的剛度評定值，嚴重制約了車體輕量化設計。貨車減重除受強度的制約，還受到車體剛度的制約，防止過大的車體變形。較高的車體彎曲振動頻率，可防止車體與轉向架共振及貨物損壞。UIC577、EN12663均指出車體結構應保證適宜的剛度，使其能保持在自身允許的空間包絡線范圍內，并防止不可接受的動力響應。AARM―1001對車體剛度無規定。如果標準規定的縱向載荷大，一般滿足強度要求也就能保證車體的剛度；