苗晓雨，刘晓巍，丁 勇，韩欢热，戴安国
（1中国铁道科学研究院集团有限公司 机车车辆研究所，北京 100081；
2中车齐齐哈尔车辆有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161002；
3中国铁道科学研究院集团有限公司 金属及化学研究所，北京 100081）
为了进一步推动铁路高质量持续健康发展，提高车辆检修质量和使用效率，合理匹配检修资源，挖潜降低检修成本，近年来，我国铁路货车修程修制改革工作稳步推进。2017年～2019年开展了对铁路货车修程修制改革方案研究，提出适当延长部分铁路货车车辆检修周期的改革方案，已于2020年1月在全路实施，有效降低了车辆检修成本，提高了经济效益。改革方案中，由于我国木地板平车木地板使用寿命较短，制约了检修周期的延长，未纳入前期的改革。
扩大修程修制改革车辆范围，是目前深化货车修程修制技术研究的任务。针对木地板平车，有必要对短板制约因素深入分析，开展关键零部件性能提升研究，提出合理、可行的铁路木地板平车的修程修制改革方案。
我国木地板平车主要为N17系列普通平车和NX17系列、NX70（NX70H）、NX70A型平—集共用车（以下统称平车），其中N17系列和NX17系列为载重60 t级平车，NX70（NX70H）、NX70A为载重70 t级平车。至2021年10月底，60 t级平车保有量约为2.3万辆，70 t级平车保有量约为5.7万辆。
木地板平车主要用于运送钢材、木材、汽车、农用机械、机械设备及集装箱等货物，还可装运长钢轨、混凝土预制梁等长大货物，由于车体木地板易损等原因，长期以来平车检修周期均为厂修5年、段修1年［1-2］，相比同时期的通用敞车、棚车、集装箱专用车（以下简称主型货车），平车检修周期明显较短。现行平车与其他主型货车检修周期对比见表1。
表1 平车与其他通用货车检修周期对比表
我国木地板平车采用的钩缓、转向架、制动装置配置以及车体钢结构材质等与其他主型货车基本一致，相对频繁的修程使平车检修周期与质量保证期不匹配，除木地板以外其他部件过度修问题较为突出。
2.1 转向架、钩缓、制动装置
（1）系统配置技术特点对比
70 t级平车（NX70型、NX70H型、NX70A型）采用转K6（K5）型转向 架、120型货车空气控 制阀、305×254 mm整体旋压密封式制动缸、ST2-250型双向闸瓦间隙自动调整器、KZW-A型空重车自动调整装置、货车脱轨自动制动装置、17型车钩、MT-2型缓冲器，这些配置与同为70 t级主型货车等车型一致，满足延长检修周期与70 t级主型货车检修周期一致的要求。
60 t级平—集共用车（NX17系列）采用转K2（K4）型转向架、13A（13B）型车钩、120型货车空气控制阀等制动装置，配置也与同时期的60 t级主型货车一致，满足延长至同时期60 t级主型货车检修周期一致的要求。
（2）临修故障率对比
为评估检修周期延长对平车临修故障率的影响，根 据2020年1月～2021年10月HIMS系 统 临 修故障数据，分别统计平车与通用敞车空气制动装置、基础制动装置、轮轴以及车钩缓冲装置的故障率。分析得出60 t级平车关键部件每月临修故障率与已实施改革的60 t级敞车略有差异，总体趋势相同，平车故障率略低于敞车，但基础制动装置故障率略高，如图1所示。
图1 60 t级关键部件临修故障率对比
70 t级平车关键部件每月临修故障率与已实施改革的70 t级敞车略有差异，总体趋势基本相同，平车故障率略低于敞车，如图2所示。
图2 70 t级关键部件临修故障率对比
2.2 底架钢结构
平车底架为全钢焊接结构，由中梁、侧梁、枕梁、横梁等组成。
70 t级平车中梁、侧梁采用耐候H型钢，主要板材采用Q450NQR1高强度耐候钢；
60 t级平—集共用车中梁、侧梁采用Q345、09CuPTiRE等材质的工字钢或H型钢，主要板材采用Q345、09CuPTiRE、09CuPCrNi-A等材料。这些材质与我国同时期的60 t级或70 t级主型货车材质一致。
平车运用环境与既有敞车、棚车等主型货车相同，平车装载货物主要为集装箱、钢卷、轮式车辆、机械设备等。在2015年中国铁路总公司立项的“速度120 km/h铁路货车运用服役性能研究”（2015J007-M）课题研究未发现平车装载货物对底架钢结构直接造成磨损和腐蚀，在目前的检修中60 t级平—集共用车和70 t级平车底架钢结构基本无需挖补、截换。
因此，60 t级平—集共用车和70 t级平车底架钢结构可满足延长检修周期要求，与同时期主型货车检修周期一致。
2.3 车轮磨耗
为分析检修周期延长对平车车轮踏面圆周磨耗的影响，应用HMIS记录的轮轴检修数据信息，对2021年1月～2021年5月 完 成 段 修 的4 156辆NX17系列平车和11 535辆NX70系列平车在一个定检周期内的车轮磨耗情况进行了统计梳理，并与同一时间内完成段修的1 484辆X70型集装箱车、8 698辆通用敞车一个定检周期的车轮踏面磨耗进行对比。
统计结果表明，按月均磨耗预测，60 t级平—集共用车（NX17系列）段修周期延长至20个月，踏面磨耗为2.5 mm，70 t级平车（NX70系列）段修周期延长至27个月，踏面磨耗为3.32 mm，统计结果及预测见表2。分析表明，平车车轮磨耗情况满足与通用敞车相同的检修周期的运用安全要求。
表2 段修车轮踏面圆周磨耗对比表及预测
3.1 主要制约因素分析
我国铁路平车通常装用木质地板，一般由红松、黄花松等硬木切割为条状横铺在平车底架上，使用压铁、压条及螺栓等进行固定。平车运输的货物主要装载在木地板上，易造成木地板损坏，存在木地板耐腐性、抗碾压能力差的问题。
根 据2019年～2021年6月间，石 家庄厂、沈 阳厂、太原厂、贵阳厂等单位厂修的6 225辆平车检修数据统计，厂修时木地板平均更换率约71%；
运用中，木地板破损的检修限度为≤100×100 mm［3］，根 据2020年1月～2021年10月HMIS数 据 记 录 平车地板临修情况，其中发生地板故障8 513件，统计样本为保有的6.1万辆平车（NX17系列和NX70系列平车），年均故障率为13.8%、月均故障率为1.2%。数据分析表明，既有木地板使用寿命较短，厂、段修更换率较高且临修率高，是制约延长检修周期主要因素，因此需研制新型地板替代产品的解决方案，从源头补齐短板，提高平车整体使用可靠性。
3.2 新型地板研制
为提高平车木地板使用寿命，从源头上消除木地板易损、使用寿命较短的制约因素，研制新型地板（木颗粒复合地板、纤维增强复合地板或防腐阻燃木地板）替换既有木地板，使平车厂修检修周期不低于9年。
自2015年，我国铁路先后开展了纤维增强复合地板、木颗粒增强复合地板和防腐阻燃木地板等新型地板研究。新型地板弯曲强度、耐腐性等性能均有大幅提高，2017年～2021年先后研制的纤维增强复合地板、木颗粒增强地板和防腐阻燃木地板，通过了国铁集团组织的方案及试用评审。目前纤维增强复合地板已开展试装及小批量装用，木颗粒增强地板也已装车运用考核，如图3所示。
图3 木颗粒增强复合地板装车考核照片
新型地板使用性能大幅提高，物理力学性能整体提高，氧指数达难燃级，具有良好的耐腐性，通过换装新型地板，能够使木地板平车在木地板短板方面具备延长检修周期条件。
（1）复合材料地板
木颗粒增强复合地板：采用双层结构，下层为连续玻璃纤维增强聚氨酯增强层，上层为木颗粒增强聚氨酯发泡承载层。承载层中木颗粒呈不规则的弥散性分布，使地板具有各项同性的特点。下层增强层设置加强筋结构，不仅可提高力学性能，还可提高增强层和承载层间的复合强度。2021年10月15日，通过国铁集团试用评审。2021年底已装车15辆车试用考核。
纤维增强复合材料地板：由防护层、发泡层和增强层3层组成，上层为耐磨、防腐性能良好的聚氨酯涂料防护层，中间为短切玻璃纤维增强发泡聚氨酯材料发泡层，下层为连续玻璃纤维增强聚氨酯材料增强层。2017年3月通过国铁集团试用评审，自2017年6月 装车30辆，经 过4年多运 用考验，2次段修，无地板损坏、更换情况；
2020年新造1 000辆纤维增强复合地板平车，试验情况如图4、图5所示，试验及考核结果证明见表3，纤维增强复合地板具有强度高、耐用性好、阻燃性优良的特点［4］，目前运用效果良好，无地板临修故障。
表3 复合材料地板与樟子松木地板性能试验对比分析表
图4 木颗粒增强复合地板、樟子松木地板以及玻纤增强复合地板性能测试照片
图5 木颗粒增强复合地板抗碾压及摩阻性能试验照片
（2）防腐阻燃木地板
防腐阻燃木地板是通过药剂浸渍处理、窑干固化，提高木地板物理力学性能，实现增强、防腐、阻燃等功能，从而延长木地板使用寿命。与既有木地板对比试验，防腐阻燃木地板抗弯强度提高约40%，握钉力与既有木地板相当，耐腐性由IV级不耐腐提升至II级耐腐、阻燃性达到难燃级。2021年5月19日，通过国铁集团试用评审。
通过上述研究及分析认为，我国木地板平车的钩缓、转向架、制动装置等关键零部件配置以及车体钢结构材质等与其他主型货车基本一致，具备延长检修周期的条件，新型地板性能提升研究及替代产品的研制，为解决平车相对频繁的修程造成过度修、检修周期与部件质量保证期不匹配问题创造了条件，因此提出了基于新型地板的我国铁路木地板平车修程修制改革方案的建议。
（1）2022年起实施平车修程修制改革，结合厂修开展铁路平车换装新型地板改造，完善和细化平车木地板技术条件，延长检修周期与已实施改革的主型货车保持一致，即2000年以前新造60 t级平—集共用车段修周期由1年延长至1年6个月，2000年及以后新造60 t级平—集共用车段修周期由1年延长至1年8个月，70 t级平车段修周期由1年延长至2年3个月。
实施了换装新型地板改造的铁路平车厂修周期顺延，2000年以前新造60 t级平—集共用车厂修周期由5年延长至9年，2000年及以后新造60 t级平—集共用车厂修周期由5年延长至10年，70 t级平车厂修周期由5年延长至9年。
（2）在新型地板未定批量装车期间，2022年第1次厂修到期的70 t级平车不做厂修，依据《70 t级铁路货车加强段修技术要求（试行）》施行加强段修，实施加强段修的平车第1个厂修周期顺延1个段修期，加强段修后平车厂修周期顺延至6年。
（3）N17系列60 t级平车平均使用年限已达到报废年限，不纳入改革。
对上述平车修程修制改造方案进行综合经济性分析，以平车使用寿命30年计算，施行改革后，虽然新型地板较原木地板费用提高，但由于检修周期延长，使车辆全寿命周期的厂、段修次数减少，节省了总体的检修费用，见表4。
表4 平车实施改革后综合经济性汇总表（以2022年施行计算）
既有60 t级平车、70 t级平车节省检修费用分别约4～5亿元、150～160亿元；
新造70 t级平车单车节省检修费用约30多万元，施行改革后，厂、段修检修时间也相应节省，经核算，相当于为运输日增加运用车约1 059辆。
我国铁路货车修程修制改革工作是一项长期而艰巨的系统工程，需坚持目标引领和问题导向，以确保质量安全为前提，尊重科学，把握规律，按照分层、分级、分类的原则积极稳步推进修程修制改革［5］。铁路货车不同于动车组和机车，车型车种较多较杂，大部分车辆无固定配属，客货共线，运用环境情况较为复杂，改革工作从延长检修周期、减少检修频次开始，进一步研究基于走行公里为主检修的铁路货车修制改革方案，优化检修标准和检修范围，深化修程修制改革，逐步实现计划预防修向数字化精准修转变，任重而道远。
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