《關(guān)于客車轉(zhuǎn)向架的脫軌和輪重減載問題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《關(guān)于客車轉(zhuǎn)向架的脫軌和輪重減載問題（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 關(guān)于客車轉(zhuǎn)向架的脫軌和輪重減載問題 張 洪 ,楊 國 楨 (同濟(jì)大學(xué) 鐵道與城市軌道交通研究院 ,上海 200331) 摘 要 :對客車轉(zhuǎn)向架的脫軌和輪重減載問題進(jìn)行了分析討論 ,說明了在準(zhǔn)靜態(tài)條件下輪重減載率與脫軌系數(shù)的關(guān) 系 ;對國內(nèi)外的脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較和評述 ,提出了準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài) 2 種脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)的概念 ,并提出不斷完善我國 脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的建議 。 關(guān)鍵詞 :客車轉(zhuǎn)向架 ;脫軌 ;輪重減載 ;安全標(biāo)準(zhǔn) 中圖分類號 : U270 . 331 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 : A 在提速和高速客車轉(zhuǎn)向架動力學(xué)試驗中 ,多次出 現(xiàn)輪重減載率超過 GB/ T 5599

2、 —1985《鐵道車輛動力 學(xué)性能評定和試驗鑒定規(guī)范》規(guī)定的限度問題 ,引起有 關(guān)方面的重視和關(guān)注 。 對脫軌問題的研究已經(jīng)有 100 多年的歷史 ,二次 大戰(zhàn)以后 ,歐洲 、日本和美國都進(jìn)行了大量的研究工 作 ,制定了相應(yīng)的脫軌安全標(biāo)準(zhǔn) 。 我國在 20 世紀(jì) 70 年代初開始了對脫軌問題的理 論和試驗研究 。到 80 年代中期 ,制定了相應(yīng)的脫軌安 全性標(biāo)準(zhǔn) 。90 年代曾發(fā)生過多次貨車在直線上的脫 軌事件 ,引起有關(guān)方面的高度重視 。自 90 年代中期鐵 路大規(guī)模提速以來 ,脫軌安全性一直是客貨車新產(chǎn)品 開發(fā)中最為關(guān)注的問題之一 。 根據(jù)發(fā)生脫軌的過程不同 ,可分為 3 類不同的

3、脫 軌 :爬軌脫軌 、跳軌脫軌和擠軌脫軌 。 對于車輪爬軌的安全標(biāo)準(zhǔn) ,法國學(xué)者在 1896 年根 據(jù)簡單靜力平衡關(guān)系所提出的 Na dal 公式 ,到目前為 止仍然具有實用意義 ,是各國制定脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)的基 本依據(jù) 。 輪重減載率實際上是由 Na dal 公式派生出來的一 個評價脫軌安全性的輔助指標(biāo) ,所以在討論輪重減載 時 ,依然需要從了解 Na dal 公式著手 。 本文試圖就有關(guān)客車轉(zhuǎn)向架的脫軌和輪重減載問 題進(jìn)行分析討論 ,同時對國內(nèi)外的脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 比較和評述 。 個車輪脫軌的條件是 : Q1 ≥t a nα- μ (1) P1 1 +μt a nα 式

4、中 : Q1 ———作用在爬軌車輪輪緣上的側(cè)向力 ; P1 ———作用在爬軌車輪上的垂直力 , 簡稱輪重 ; μ———輪軌之間的摩擦因數(shù) ; α———輪緣角 。 圖 1 爬上鋼軌時的力平衡 Q1 這就是 Na dal 公式 ,脫軌系數(shù) P1 的允許限度決定 于輪緣角α和輪軌摩擦因數(shù)μ。 我國機(jī)車車輛標(biāo)準(zhǔn)踏面輪緣角α= 70, 實測的結(jié) 果為α= 68～70, 取摩擦因數(shù) μ= 01 32 ～01 35 , 脫軌 的條件則為 : Q1 ≥11 2 P1 1 . 2 輪對脫軌的條件 對于輪對組成的脫軌條件 ,除了脫軌一側(cè)的輪軌 作用力以外 ,還需要考慮另

5、一側(cè)踏面與鋼軌之間的作 用力 ,如圖 2 所示 ,由力平衡關(guān)系 : 1 輪重減載允許限度的計算公式 1 . 1 車輪爬軌的條件 由圖 1 輪軌接觸點處作用力的平衡圖可得出 ,單 H ≥Q1 - Q2 ( 2) Q1 = t a nα1 - μ1 P1 1 +μ1 t a nα1 t a nα2 +μ2 Q2 收稿日期 :2003207216 ;修訂日期 : 2005203215 得出輪對脫軌的條件應(yīng)是 : 1 . 4 輪重減載率對脫軌安全性的影響 表示輪對脫軌條件的式 ( 3) 可以寫成 :

6、 Q1 P2 t a nα2 +μ2 H ≥ - ( 3) P1 P1 P1 1 - μ2 t a nα2 式中 : H ———作用在一條輪對上的橫向力 ; Q1 、Q2 ———作用在左右車輪上的水平力 ; P1 、P2 ———作用在左右車輪上的垂直力 ; μ1 、μ2 ———左右車輪與鋼軌之間的摩擦因數(shù) ; H + P2μ ≥ Q1 ( 5) 1 P1 P1 P 1 t a nα2 +μ2 其中 μ2 = 1 - μ 2 t a n 2 α H + P2μ 為表 述 方 便 , 把 稱 為“

7、輪 對 脫 軌 系 2 P1 P1 α1 、α2 ———左右輪軌接觸點的切線與水平線的夾 角 ,α1 是輪緣角 ,α2 是踏面與鋼軌接觸 點的傾角 。 數(shù)”, 并以 Qw 表示 , 即 P1 Qw H + P2μ = ( ) 6 2 P1 P1 P1 1 . 4 . 1 輪對上的橫向力 H = 0 的情況 當(dāng)準(zhǔn)靜態(tài)通過曲線時 , H = 0 ,則式 (6) 可表示為 : Qw0 = P2μ ( ) 7 2 P1 P1 Δ P Δ P 由于 P1 = P ( 1 - P ) , P2 = P ( 1 + P ) , 則

8、式 ( 7) 可以寫成 : 圖 2 輪對脫軌的作用力計算簡圖 Δ P 關(guān)于摩擦因數(shù)μ1 、μ2 的取值 , 一般來說 , 輪緣上的 接觸點表面光潔度較差 , 而且常有銹污 ; 而踏面和鋼軌 頂面的接觸點 , 由于連續(xù)滾壓 , 光潔度較高 , 所以通常 取μ1 >μ2 。 1 . 3 由于輪重減載而脫軌的條件 當(dāng)左右輪重的減載過大時 , 即使輪軸橫向力 H 極 Qw0 ( 8) = μ2 Δ P P1 Qw0 Δ P Q1 取 t a nα2 = 1/ 20 ,μ2 = 01 25 , P = 11 2 , 則 與 P1 P 1 的關(guān)系

9、如圖 3 所示 ,它是輪對脫軌系數(shù)與輪重減載率 的關(guān)系曲線 。 小也可能脫軌 。在圖 2 中 , 如果 P2 P1 , 則當(dāng) H = 0 時 , 由于右側(cè)輪子踏面與鋼軌之間存在很大的摩擦力 , 仍可阻止輪對向右側(cè)移動 , 從而使左側(cè)輪緣爬上鋼軌 。 其脫軌的條件為 : Q1 ≤Q2 即 t a nα1 - μ1 t a nα2 +μ2 ( P - Δ P) ≤( P +Δ P) 1 +μ1 t a nα1 1 - μ2 t a nα2 經(jīng)整理后 , 脫軌的條件應(yīng)是 : t a nα1 - μ1 - t a nα2 +μ2

10、 Δ P ≥ 1 t a n 1 1 - 2 t a n 2 1 + μ α μ α ( 4) P t a nα1 - μ1 t a nα2 +μ2 1 . 爬軌側(cè)車輪減載 ;2 . 非爬軌側(cè)車輪減載 。 圖 3 當(dāng) H = 0 時輪重減載對脫軌安全性的影響 + 1 +μ1 t a nα1 1 - μ2 t a nα2 式中 : P ———平均輪重 , P = 1 ( P1 + P2 ) ; 2 Δ P ———輪重減載量 ,Δ P = 1 ( P1 - 圖 3 中曲線 1 表示爬軌側(cè)車輪減載時的情況 。可 以看到 ,爬軌側(cè)

11、車輪的減載對輪對脫軌系數(shù)有顯著影 P2 ) ; 2 Δ P Δ P Qw0 Δ P ———輪重減載率 。 響 ,特別是當(dāng) > 01 6 以 后 , 快 速增 加 ; 當(dāng) = P P P 1 P 式 ( 4) 中 , 若取α1 = 70,μ1 = 01 36 , t a nα2 = 1/ 20 ,μ2 01 8 時 ,輪對脫軌系數(shù) Qw0 已超過限度值的 1 倍多 。圖 P1 Δ P = 01 25 , 則脫軌的條件應(yīng)是 ≥01 6 。 Δ P 中曲線 1 與 Q1 = 11 2 的交點處 , = 01 6 , 這正是式 P P1 P

12、 1 + P 1 - P (4) 在該點的解析表達(dá)式 。 圖中曲線 2 表示非爬軌側(cè)車輪減載時的情況 ( 此 時爬軌側(cè)車輪為增載) ,可以看到 ,這種情況下輪重減 載率越大越安全 。 1 . 4 . 2 輪對上的橫向力 H ≠0 的情況 從式 (6) 輪對脫軌系數(shù)的公式中能夠看出 ,輪對脫 在國內(nèi)外研究脫軌實例的過程中 ,人們認(rèn)識到 ,有 一些因素使車輪側(cè)向力 Q1 增大 , 有一些因素使輪重 Q1 P1 減小 , 這 2

13、 類因素都使脫軌系數(shù) 增大 , 從而加大 P1 脫軌的危險性 。歐洲 、日本和北美在研究分析大量貨 車脫軌的事故中發(fā)現(xiàn) , 由于軌道和車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)引起 Δ P 軌系數(shù) Qw 不僅與 Δ P 的輪重減載率 過大 , 往往是造成貨車脫軌的主要原 P 有 關(guān) , 還與輪對橫向力 H 的大小 P 因 。也就是說 , 在一定的條件下 , 當(dāng)車輛懸掛系統(tǒng)的參 數(shù)對線路扭曲和缺陷的適應(yīng)性很差時 , 就會出現(xiàn)輪重 P1 和方向有關(guān) , 如圖 4 所示 ?？梢钥吹?, 當(dāng)作用在輪對上 Δ P 的橫向力 H > 0 時 , 即使 < 01 6 , 仍有脫軌的可能 , Δ P P 如圖

14、中曲線 1 、2 所示 ; 而當(dāng) H < 0 時 , 即橫向力 H 指 減載率 明顯增大 。因此 , 為了確保脫軌安全性 , 除 P Δ P Q1 Δ P 了 P1 這個指標(biāo)以外 , 他們還研究并規(guī)定了 。確定 向非脫軌側(cè)車輪時 , 即使 > 01 6 , 也可能不發(fā)生脫 P P 軌 , 如圖中曲線 4 、5 所示 。 Δ P 輪重減載率 的安全標(biāo)準(zhǔn) , 最重要的意義在于 , 要從 P 軌道和車輛結(jié)構(gòu)的參數(shù)方面來保證脫軌系數(shù) Q1 不要 P1 超過相應(yīng)的限度 , 所以從車輛轉(zhuǎn)向架設(shè)計的角度來講 , Δ P P 是值得十分重視的一個參數(shù) 。雖然歐洲 、日本

15、、美 Δ P Δ P 國都重視控制輪重減載率 , 但是把 P 作為一個怎 P 樣的評價標(biāo)準(zhǔn)的具體做法 ,卻存在很大的差別 。 2 各國評價脫軌安全性的標(biāo)準(zhǔn) 2 . 1 歐洲標(biāo)準(zhǔn) 2 . 1 . 1 脫軌系數(shù) 1984 年公布 、1987 年修訂的 U IC 515《客車走行 部分》車輛規(guī)程規(guī)定 ,在準(zhǔn)靜態(tài)條件下 : 1 . H = 0 . 4 P ; 2 . H = 0 . 2 P; 3 . H = 0 ; 4 . H = - 0 . 2 P ; 5 . H = - 0 . 4 P 。 圖 4 橫向力 H 和減載率ΔP/ P 對輪對脫軌系數(shù)的影響 通

16、過以上分析 ,說明了在準(zhǔn)靜態(tài)或速度不高的情 況下 ,輪重減載率與脫軌系數(shù)存在如下關(guān)系 : Q1 ≤11 2 P1 但同時注明要待國際鐵路聯(lián)盟試驗所最后確定這 個數(shù)值 。 根據(jù) O R E 的研究 , U IC 518《鐵路機(jī)車車輛驗收 運行技術(shù)試驗》( 草案) 規(guī)定 ,移動區(qū)間為 2 m 的動態(tài) 脫軌系數(shù)平均值為 : (1) 脫軌系數(shù) Q1 是評定脫軌安全性的基本指標(biāo) , P1 Δ P Q1 而輪重減載率 P 是在特定條件下由脫軌系數(shù) P1 派生 出來的輔助性指標(biāo) 。 Δ P ( 2) 輪重減載率 P 對于輪對爬軌有重要的影響 , Q1 P1

17、 smv < 0 1 8 Δ P Δ P 過大的 P 對脫軌安全性不利 , 所以 , 將輪重減載率 P 在開行了高速列車的法國國營鐵路 ( SN C F) 、德 國聯(lián)邦鐵路和瑞典國鐵等西歐國家 ,是按照以下數(shù)據(jù) 分析方法對脫軌系數(shù)進(jìn)行分析的 。 (1) 按測量區(qū)間長度為 2 m 、步進(jìn)測點間隔為 01 5 m 計算移動平均值 。 (2) 計算一定距離區(qū)間的累積發(fā)生頻度 ,求出相 當(dāng)于累積發(fā)生概率為 991 85 %的數(shù)值 。 (3) 在圖上繪出走行速度與 991 85 %累積發(fā)生概 作為衡量脫軌安全性的指標(biāo)之一是必要的 。 Δ P ( 3) 輪對脫軌的條件

18、不僅與 P 有關(guān) , 還與橫向力 H 的大小和方向密切相關(guān) , 所以在應(yīng)用輪 重減 載率 Δ P P 指標(biāo)時 , 應(yīng)該把準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)條件區(qū)別開來 。 Δ P 1 . 4 . 3 輪重減載率 P 的重要意義 率數(shù)值的關(guān)系 ,從而確定速度的影響 。 對于低速運行時 ,在極端工況下 ,脫軌系數(shù)的最大 值按照 ER R I B55 R P8《貨車在曲線上預(yù)防脫軌 通過 曲線條件》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為 : 以上關(guān)系示于圖 5 。直至現(xiàn)在 , 日本仍用它作為 車輛脫軌的安全標(biāo)準(zhǔn) 。 Q1 ≤

19、11 2 P1 2 . 1 . 2 輪重減載率 Δ P 歐洲十分重視輪重減載對脫軌的影響 ,但只把 P 作為靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)時的評定指標(biāo) ,不作為動力學(xué)試驗 中脫軌安全性的評價指標(biāo) 。 早在 20 世紀(jì) 70 年代初 , O R E 的 B255 委員會就 建議在 7 ‰的扭曲軌道上輪重減載率應(yīng)滿足 : Δ P ≤01 6 P 從歐洲購買的地鐵車輛轉(zhuǎn)向架規(guī)定必須進(jìn)行 2 個 試驗 。試驗 A :抬高轉(zhuǎn)向架的一個輪子 ,使其高出軌面 631 5 mm ,轉(zhuǎn)向架中其他輪子不能 與鋼 軌脫 離 ; 試驗 B :抬高轉(zhuǎn)向架的一個輪子 ,使其高出軌面 50 mm ,其 他任何輪子的減

20、載率不得超過 60 % 。 2 . 2 北美標(biāo)準(zhǔn) 圖 5 脫軌系數(shù) Q/ P 的允許限度 這個標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)理論分析和模型試驗研究得到 的 。對于爬軌脫軌 ,輪緣角按當(dāng)時日本國鐵的標(biāo)準(zhǔn)為 α= 60, 摩擦因數(shù)取μ = 01 3 , 按 Na dal 公式計算得 Q1 P1 = 01 95 , 考慮 20 %的安全裕量 ,定為 01 8 。新干線高速 轉(zhuǎn)向架車輪的輪緣角雖然為 70, 理論上可以放寬限 度 ,但是考慮到動車組的運行速度很高 ,所以仍然采用 以上標(biāo)準(zhǔn) 。 跳軌脫軌的標(biāo)準(zhǔn)是以運行模擬 、模型試驗為基礎(chǔ) , 將橫向力作用時間定為 01 05 s 以下 。當(dāng)

21、初這些研究 分析都是以兩軸貨車為對象進(jìn)行的 ,后來推廣到客貨 轉(zhuǎn)向架車輛上 。 這個標(biāo)準(zhǔn)雖然在日本一直沿用至今 ,但在 20 世紀(jì) 90 年代 ,隨著測試技術(shù)的改進(jìn) ,例如在研究了車輪抬 脫軌系數(shù) : Q1 ≤11 0 P1 Q Wei n stoc k 指標(biāo) : ∑ ≤11 0～11 5 (9) P 動態(tài)輪重減載率 : Δ P ≤01 9 P Wei n stoc k 建立了穩(wěn)態(tài)曲線通過模型 , 就單輪對 脫軌標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究 ,認(rèn)為綜合考慮輪緣貼靠側(cè)和非貼 靠側(cè)的橫向力和垂直力之比 Q 可用于判斷脫軌的發(fā) P 生 ,并指出當(dāng) P1 < P2 時 ,輪

22、對不脫軌的條件為 : Q1 升量與脫軌系數(shù) P1 的作用時間之間的關(guān)系以后 ,將脫 Q1 Q2 Q 軌系數(shù)超過 01 8 、作用時間在 15 m s 以下作為安全標(biāo) 準(zhǔn)的暫時方案提出 ,如圖 6 所示 。 (10) + < +μ Nadal P1 P2 P 根據(jù)式 (10) 制定了以式 (9) 表示的脫軌安全標(biāo)準(zhǔn) 。 2 . 3 日本標(biāo)準(zhǔn) 2 . 3 . 1 脫軌系數(shù) 日本在 20 世紀(jì) 60 年代中后期 ,把脫軌安全標(biāo)準(zhǔn) 作為超重點課題進(jìn)行了為時 2 年的研究 ,對脫軌系數(shù) 規(guī)定了如下允許限度 。 橫向力作用時間較長的場合 (爬上鋼軌) 為 : 圖

23、 6 脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)的暫行方案 Q1 ≤01 8 2 . 3 . 2 輪重減載率 P1 橫向力作用時間較短的場合 (跳上鋼軌) 為 : Δ P 日本靜態(tài)輪重減載率與歐洲一樣 ,也取 ≤01 6 。 P 除了靜態(tài)輪重減載率限度以外 ,日本還規(guī)定了動 Q1 ≤01 04 1 P1 式中 : t ———橫向力作用時間 。 t Δ P 態(tài)輪重減載率限度 ≤01 8 作為輔助安全標(biāo)準(zhǔn) 。據(jù) P 稱提出這個限度沒有理論上的根據(jù) ,但是參考了在脫 軌試驗上的試驗結(jié)果 。 2 . 4 我國標(biāo)準(zhǔn) 在 GB/ T

24、 5599 —1985 第 3 . 3 . 2 條中規(guī)定 ,在線路 上運行動力學(xué)性能試驗鑒定時 ,脫軌系數(shù)應(yīng)符合以下 條件 : 準(zhǔn)靜態(tài)的脫軌系數(shù)限度 ,主要用于低速通過曲線 和扭曲線路時 , 在極端工況下作為計算和試驗標(biāo)準(zhǔn) 。 也就是說 ,在考慮到最不利條件的可能組合時 ,應(yīng)保證 Q1 ≤11 2 ,如歐洲 ER R I B55 R P8 標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的那樣 。 P1 準(zhǔn)靜態(tài)的輪重減載率限度 ,主要反映車輛的設(shè)計 參數(shù) 、結(jié)構(gòu) 、制造公差和重心偏移等因素對扭曲線路的 適應(yīng)性 ,所以它可以作為靜態(tài)試驗的依據(jù) 。如前所述 , 歐洲提供的城軌車輛產(chǎn)品技術(shù)條件 ,就規(guī)定要進(jìn)行靜 態(tài)輪重減

25、載率試驗 。 3 . 2 動態(tài)脫軌安全標(biāo)準(zhǔn) 運行試驗中的動態(tài)脫軌安全標(biāo)準(zhǔn) ,在歐洲和日本 第一限度 Q1 ≤11 2 P1 第二限度 Q1 ≤11 0 P1 關(guān)于 輪 重 減 載 率 的 標(biāo) 準(zhǔn) , GB/ T 5599 —1985 第 3 . 3 . 3條規(guī)定如下 : 輪重減載率試驗時 ,車輛應(yīng)在通過 9 號單開道岔 以及低速通過小半徑曲線的條件下測定 ( 橫向力為 0 或近于 0) 。 Q1 都取 P1 ≤01 8 ,它比靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)要小 ,這主要是考慮到應(yīng) 該留有足夠的安全裕度 。因為在運行試驗中 ,通常不 會遇到最不利條件可能組合的極端情況

26、。雖然在歐洲 和日本都取 0 . 8 作為安全限度 ,但是在數(shù)據(jù)測試和處 理方面 ,兩者仍然有顯著的區(qū)別 。 關(guān)于動態(tài)的輪重減載率 ,歐洲和日本 、美國完全不 第一限度 Δ P ≤01 65 P Δ P ≤01 6 第二限度 P 除上述 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 外 , 我 國 為 研 制 高 速 列 車 , 在 1995 年形成了《高速 試驗 列車 客 車強(qiáng) 度及 動力 學(xué)規(guī) 范》(95J 01 —M) 的報批稿 ( 以下簡稱《高速規(guī)范》) ,其 中規(guī)定脫軌安全性標(biāo)準(zhǔn)為 : Δ P 同 ?？梢赃@樣來理解歐洲的觀點 ,因為輪重減載率 P ≤01 60 是在準(zhǔn)靜態(tài)條件下推導(dǎo)得來

27、的 ,所以在準(zhǔn)靜態(tài) 條件下給予充分的注意 ,制定相應(yīng)的試驗要求 。在動 Q1 ≤01 8 當(dāng)橫向力作用時間 t > 01 05 s 時 Δ P 態(tài)情況下 ,因為存在一個橫向力 ,如果把 ≤01 60 作 P1 P Q1 ≤01 04 1 當(dāng)橫向力作用時間 t < 01 05 s 時 Q 1 P1 t 為動態(tài)脫軌安全性的限定標(biāo)準(zhǔn) ,必定會造成與 P 互相 1 輪重減載率為特定工況下的另一種脫軌安全指 標(biāo) ,規(guī)定試驗鑒定車輛輪重減載率應(yīng)符合 : Δ P 矛盾的情況 ,所以其不主張規(guī)定 P 的動態(tài)標(biāo)準(zhǔn) 。 Δ P ≤01 60 至于日本和美國的

28、觀點 ,我們可以這樣來理解 ,雖 P Δ P Q 1 然輪重減載率 是在一定條件下從 派生出來的 , P P1 關(guān)于脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)的討論 3 Δ P 但是 確實是影響脫軌安全性的重要因素之一 ,在脫 P 軌的實例和脫軌試驗中 ,造成脫軌時都伴隨著較大的 3 . 1 準(zhǔn)靜態(tài)脫軌安全標(biāo)準(zhǔn) 比較各國的脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)可以看到 ,實際上存在 準(zhǔn)靜態(tài)脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)和動態(tài)脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)這 2 個既有 區(qū)別又互相聯(lián)系的概念 。 在準(zhǔn)靜態(tài)的情況下 ,基于 Na dal 公式 ,輪對爬軌的 安全限度為 : Δ P 動態(tài)輪重減載 ,因而在運行試驗中 ,把輪重減載率 P 作為一個輔助指標(biāo)

29、加以控制是有利于安全的 。 Δ P Δ P 關(guān)于輪重減載率 P 的動態(tài)限度值 ,若規(guī)定 ≤ P Q1 ≤11 2 01 60 ,在理論上是沒有依據(jù)的 ,在實際中也是難于做到 P1 ΔP 的 。但是從動態(tài)安全性的角度考慮 ,若取 = 1 ,即輪 Δ P ≤01 60 P P 雖然進(jìn)一步的理論研究認(rèn)為上述限度是偏于保守 的 ,但是對脫軌這樣一個關(guān)系到運行安全性的重要限 度 ,留有適當(dāng)?shù)脑Ａ渴怯斜匾?。 ΔP 重為 0 也是不允許的 ,所以 = 1 的動態(tài)限度值可以 P ΔP 理解為在危險限度 P = 1 的基礎(chǔ)上取一個較小值 ,留出

30、 一定的安全裕量 。日本取 ΔP ≤01 8 ,美國取 ≤01 9 。 ΔP Δ P Q1 現(xiàn) 的過大值 , 而 不大 , 應(yīng)進(jìn)行原因分析和檢查 ; P P P P1 Δ P 3 . 3 我國客車產(chǎn)品開發(fā)中脫軌安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況 我國對脫軌標(biāo)準(zhǔn)的制定和應(yīng)用有一個不斷認(rèn)識和 完善的過程 。GB/ T 5599 —1985 中的有關(guān)規(guī)定 ,實際 上是在準(zhǔn)靜態(tài)的基礎(chǔ)上制定的 ,把它作為動態(tài)測試和 計算標(biāo)準(zhǔn)可能欠妥 。在《高速規(guī)范》中 ,脫軌系數(shù)參照 了日本標(biāo)準(zhǔn) ,但輪重減載率作為動態(tài)限度似乎過嚴(yán) 。 在

31、準(zhǔn) 高 速 客 車 開 發(fā) 以 前 , 動 力 學(xué) 試 驗 中 均 按 GB/ T 5599 —1985 執(zhí)行 , 由于速度不高 , 沒有太大問 (3) 有可能通過 的測試發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架的工作狀態(tài)或線 P 路的局部結(jié)構(gòu)不正常 。 前面提到日本在 20 世紀(jì) 90 年代提出的脫軌安全 Q1 標(biāo)準(zhǔn)暫行方案 ,若 P1 超過 01 8 時 , 脫軌系數(shù)的作用時 間應(yīng)不超過 01 015 s ,他們把輪重為 0 時 ,看作相當(dāng)于 Δ P Q1 脫軌系數(shù) 超過 01 8 。這就是說 , 超過 11 0 的時 P1 P 間不能超過 01 015 s 。從中可以看到 ,歷來主張測量

32、動 態(tài)輪重減載率的日本是如何將輪重減載率作為輔助安 全標(biāo)準(zhǔn)來掌握的 。 題 。從準(zhǔn)高速客車的動力學(xué)試驗開始 ,取 Q1 ≤11 0 和 P1 Δ P ≤01 60 作為安全限度 ,試驗中時而出現(xiàn)兩者之間 P 4 結(jié)論和建議 Δ P 相矛盾的情況 ,有時 Q1 不大 ,但 超過限度 。高速動 P1 P Q1 (1) 在準(zhǔn)靜態(tài)條件下 ,脫軌系數(shù) P ≤11 2 和輪重 Δ P Q1 車組試驗時 , P 超標(biāo)及與 P1 矛盾的情況愈來愈明顯 。 1 Δ P 減載率 < 01 6 是車輛爬軌脫軌安全性的 2 個重要 在“先鋒號”和“中華之星

33、”動車組進(jìn)行高速試驗時 ,脫軌 P ΔP Δ P 系數(shù)限度按照《高速規(guī)范》執(zhí)行 ,但輪重減載率 P 則由 評價標(biāo)準(zhǔn) 。其中 , 輪重減載率 是在特定條件下由 P ΔP Q1 01 6 放寬到 01 8 ,試驗中仍然偶爾出現(xiàn) P 超標(biāo)的情況 。 P 派生出來的安全標(biāo)準(zhǔn) 。 1 在動力學(xué)試驗中 ,如何看待 Δ P超標(biāo)的問題 ,值得 (2) 在動態(tài)條件下 ,脫軌安全性的標(biāo)準(zhǔn)是在 Q1 ≤ P 仔細(xì)討論 。我們認(rèn)為判斷一種轉(zhuǎn)向架是否能保證脫軌 P1 11 2 和 Δ P < 1 的 基礎(chǔ) 上 , 考慮 足夠 的 安全 裕量 確定 P 的 。通 常 各 國 所

34、 采 用 的 是 Q1 ≤01 8 和 Δ P < 01 8 ～ 安全 性 , 主 要 應(yīng) 根 據(jù) 脫 軌 系 數(shù) Q1 , 而 不 能 僅 僅 根 據(jù) P1 P1 P Δ P 。如果 Q1 不 超過 限度 , 即 使 偶 爾超 過 允 許 限 Δ P 01 9 ,還需要同時考慮到作用時間和累積頻度 。在動態(tài) P P1 P 測試中 ,判斷脫軌安全性的主要依據(jù)是脫軌系數(shù) Q1 , 度 ,也應(yīng)該認(rèn)為是安全的 ; 反之 , 如果 Q1 超過限度 , 而 P1 P1 Δ P Δ P 輪重減載率 P 應(yīng)作為輔助性標(biāo)準(zhǔn) 。 P 不超過允許限度 ,則應(yīng)認(rèn)為

35、是不安全的 。 (3) 各國脫軌安全性的標(biāo)準(zhǔn)都是在不斷完善修訂 過程 中 形 成 的 , 我 國 也 不 會 例 外 ?，F(xiàn) 在 看 來 , GB/ T 5599 —1985 標(biāo)準(zhǔn)和《高速規(guī)范》中有關(guān)脫軌標(biāo)準(zhǔn)部分 都有進(jìn)一步修訂完善的必要 。建議在標(biāo)準(zhǔn)修訂中 ,考 慮規(guī)定脫軌安全性的準(zhǔn)靜態(tài)限度和動態(tài)限度 ,并規(guī)定 相應(yīng)的適用條件和工況 。 (4) 由于輪重減載率是影響脫軌安全性的重要因 素 ,而且它與轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 、參數(shù)選擇密切相關(guān) , 與轉(zhuǎn)向架的制造質(zhì)量和組裝狀態(tài)相關(guān) ,與線路條件密 切相關(guān) ,因此 ,建議建立一套車輛準(zhǔn)靜態(tài)條件下的輪重 減載率計算方法及靜態(tài)試驗方法和規(guī)

36、范 。 Δ P 前面的分析表明 ,動態(tài)條件下 P 對脫軌的影響與 Δ P 輪軸橫向力 H 的大小和方向有關(guān) ,如果 P 超過允許 限度 ,而橫向力是向著有利于脫軌安全方向的 ,則其脫 軌系數(shù) Q1 不會太大 ,自然也就沒有脫軌的危險 。 P1 Δ P 如此說來 ,豈不是動態(tài)限度 P 是可有可無的嗎 ? 實際上 ,歐洲就是這么認(rèn)為的 ,但我們認(rèn)為測量動態(tài)的 Δ P P 還是有必要的 ,它至少有以下用途 : (1) 如果同時測 Δ P 得 Q1 和 都接近或超過允許限度 , 可以判定為輪重 參考文獻(xiàn) : P1 P 減載率是影響轉(zhuǎn)向架脫軌的主要因素 ; (

37、2) 如果經(jīng)常出 [ 1 ] 王福天. 車輛動力學(xué)[ M ] . 北京 : 中國鐵道出版社 ,1989 . 文章編號 :100227602 ( 2005) 0620016204 抗菱剛度對貨車安全運行的影響及檢修建議 程海濤1 ,馬松花2 ,于文濤2 (1 . 中國北車集團(tuán)四方車輛研究所 減振事業(yè)部 ,山東 青島 266031 ; 2 . 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,河南 鄭州 450052) 摘 要 :以裝用轉(zhuǎn) 8A

38、 型轉(zhuǎn)向架的罐車為分析對象 ,介紹了影響三大件式轉(zhuǎn)向架抗菱剛度的因素 ,結(jié)合動力學(xué)計算 模型 ,分析計算了抗菱剛度數(shù)值對該轉(zhuǎn)向架車輛蛇行運動規(guī)律和安全運行的影響趨勢 ,為保證現(xiàn)有貨車的安全運行提出 了檢修建議 。 關(guān)鍵詞 :貨車轉(zhuǎn)向架 ;抗菱剛度 ;脫軌 ;檢修 中圖分類號 : U270 . 331 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :B 列車脫軌是安全運輸中的問題之一 。近年發(fā)生列 車脫軌的區(qū)段由小半徑曲線區(qū)段轉(zhuǎn)向平直區(qū)段 ; 速度 由低速 ( 30 k m/ h 以 下) 向 較 高 速 度 ( 70 k m/ h ～ 80 k m/ h) 發(fā)展 ,空載貨車尤其空罐車的脫軌占有較大的 比重 。雖

39、然采用提速貨車轉(zhuǎn)向架可以減少脫軌事故的 發(fā)生 ,但由于轉(zhuǎn) 8A 型轉(zhuǎn)向架的運用量仍然較大 ,為保 證鐵路運輸?shù)陌踩?,還應(yīng)該從線路 、運用裝載和車輛等 多方面進(jìn)行改進(jìn) 。從車輛的角度來說 ,找出影響車輛 技術(shù)狀態(tài)的關(guān)鍵因素 ,并在運用檢修中加以保證是較 為積極的措施 ,為此選取裝用轉(zhuǎn) 8A 型轉(zhuǎn)向架的罐車 作為分析對象 , 利用 N U CA R S 動力學(xué)分析軟件計算 抗菱剛度對車輛蛇行運動和安全運行的影響 ,并根據(jù) 計算結(jié)果提出檢修中能夠?qū)崿F(xiàn)的建議 。 擦阻尼力影響到車輛的臨界速度 。 在建立模型時假定車體 、搖枕 、側(cè)架和輪對均為剛 體 。搖枕具有浮沉 、橫移 、搖頭及側(cè)滾 4

40、個自由度 ; 側(cè) 架具有浮沉 、橫移 、縱向 、點頭以及搖頭 5 個自由度 ;輪 對具有浮沉 、橫移 、搖頭以及側(cè)滾 4 個自由度 ; 車體具 有浮沉 、橫移 、點頭 、搖頭以及側(cè)滾 5 個自由度 ;整個車 輛具有 1 個車體 、2 個搖枕 、4 個側(cè)架和 4 個輪對 ,共計 11 個體 ,49 個自由度 。 該貨車模型中剛體之間的連接存在大量的非線 性 ,不同剛體之間既存在連接間隙造成的幾何非線性 , 又有干摩擦環(huán)節(jié)形成的動力非線性 ?？梢栽?N U CA2 RS 軟件中選用相應(yīng)的非線性連接單元以模擬真實連 接 。 1 . 2 輪軌接觸模型 輪軌部分是車輛軌道模型中較為關(guān)鍵的部

41、分 ,是 動力學(xué)分析計算中的主要內(nèi)容 。 1 . 2 . 1 軌道的彈性處理 軌道模型部分簡化為彈簧支承的連續(xù)梁 ,計算中 輸入軌道的整體剛度和阻尼[ 1 ] 。 1 . 2 . 2 輪軌接觸幾何關(guān)系 計算得出的左右輪滾動半徑與名義半徑之差和輪 對橫向偏移位置的關(guān)系見圖 1 ,左右輪輪軌接觸角與 輪對橫向偏移位置的關(guān)系見圖 2 。由圖 1 和圖 2 可以 看 出 ,當(dāng)輪對橫向位移超過 10 mm 后 ,車輪滾動半徑 1 計算模型 1 . 1 車輛模型 三大件轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)主要由搖枕和 2 個側(cè)架組 成 ;搖枕側(cè)架間設(shè)有枕簧和減振斜楔 。大部分連接部 件之間靠摩擦定位 ,例如車

42、體與轉(zhuǎn)向架之間的心盤摩 擦定位 ,在每個搖枕兩側(cè)有間隙旁承 ,搖枕與側(cè)架之間 的斜楔定位 ,側(cè)架與輪對之間的摩擦定位等 。各摩擦 定位對保持轉(zhuǎn)向架的性能非常重要 ,其摩擦效果或摩 收稿日期 :2005202206 作者簡介 :程海濤 ( 19682) ,男 ,高級工程師 。 [ 2 ] 楊國 楨. 鐵 道 車 輛 脫 軌 安 全 性 的 設(shè) 計 和 研 究 [ J ] . 1974 , ( 11) : 8 —26 ; ( 12) :12 —32 . 鐵 道 車 輛 , [ 5 ] 95J 01 —M ,高速試驗列車客車強(qiáng)度及動力學(xué)規(guī)范[ S ] . [ 6 ]

43、 L . M . Sweet ,A . Kar mel . 根據(jù)持續(xù)時間計算爬軌脫軌的車輪載荷 [J ] . 國外鐵道車輛 ,1988 , ( 1) : 40 —46 . [ 7 ] 石田 弘明 ,等. 鐵道車輛脫軌安全性評定標(biāo)準(zhǔn) [ J ] . 國外鐵道車 輛 ,1996 , ( 5) :27 —34 . (編輯 :田玉坤) [ 3 ] 宮本 昌 幸. 鐵道 車輛的 脫軌 機(jī)制 [ J ] . 國 外 鐵 道 車 輛 , 1997 , ( 6) :36 —43 . [ 4 ] GB/ T 5599 —1985 , 鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試

44、驗鑒定規(guī)范 [ S ] . ABSTRACT The Present Condit ion s and Development Trend of Freight Car Bogies in Our Country YA N G Ai2guo ,et al . ( male , bo r n i n 1965 , se nio r e ngi neer , Tech nical Eff ect of Dia mond Resistant Rigidity on Saf ety Operat ion of Fre ight Cars and Suggest ions

45、f or Inspect ion and Repa ir C H EN G Hai2t ao ,et al . ( male , bo r n i n 1968 , se nio r e ngi neer , Da mpi ng Dep a r t me nt of CN R Sif a ng Rolli ng Stoc k Re sea rc h In stit ut e , Qi ngdao 266031 , Chi na) Abstract : The t a nk ca r wit h Zh ua n 8A bo gie i s rega r de d a

46、 s t he a nal ysi s o bject . The f acto r s aff ecti ng t he dia mo nd re si st a nt ri gi dit y of t he t hree2piece d bo2 gie s a re de scri be d. Wit h t he co mbi natio n of t he dy2 na mic s calculatio n mo del , t he t re nd of eff ect of t he dia mo nd re si st a nt ri gi dit y

47、val ue o n t he h unti ng mo2 tio n p at t er n a nd saf et y op eratio n of t he ca r wit h t he bo gie i s a nal yze d a nd calculat ed , i n o r de r to e n sure t he e xi sti ng saf et y op e ratio n of f rei ght ca r s , t he sug2 ge stio n s fo r i n sp ectio n a nd rep ai r a re give

48、n . Key words : f rei ght ca r bo gie ; dia mo nd re si st a nt ri gi dit y ; derail me nt ; i n sp ectio n a nd rep ai r Ce nt er of CN R Qiqi ha r Rolli ng Stock ( Gro up ) L t d. , Qiqi ha r 161002 , Chi na) Abstract : The mai n st r uct ure a nd p e rfo r ma nce p a ra met er s of mai

49、 n t yp e f rei ght ca r bo gie s e xi sti ng i n o ur co unt r y a re de scri bed. The co nt e nt s of f ur t her i mp ro ve me nt a nd p erf ectio n of e xi sti ng bo gie s a re a n2 alyzed. Wit h t he co mbi natio n of t he need of railwa y t ra n spo rt develop me nt , t he devel

50、op me nt t re nd of f rei ght ca r bo gie s i n o ur co u nt r y i s p ut fo r wa r d. Key words : f rei ght ca r bo gie ; st r uct ure ; t ec h ni2 cal p a ra met e r ; review Co . , The Present Condit ions , Existing Problems and Development Tren d of Transport Equipment f or Fresh and

51、L ive Goods on Ra il way Z H A N G Yo ng2she ng ( male , bo r n i n 1970 , e ngi nee r , Equip me nt Saf e2 t y Dep a r t me nt of Zho ngtie Sp ecial Frei ght Tra n spo rt Co . , L t d. , Beiji ng 100073 , Chi na) Abstract : The p re se nt co nditio n s a nd e xi sti ng Br ief Descr ipt i

52、on of KP22 B Po wer Supply Equipment on Pa ssenger Cars L I Zho ng2bao ( male , bo r n i n 1963 , se nio r e ngi neer , Develop2 me nt Ce nt e r of Cha ngc h un Railwa y Pa sse nger Ca r s Co . , L t d. , Cha ngc h un 130062 , Chi na) Abstract : The wo r ki ng p ri ncip le s of KP22B po

53、w2 er supp l y equip me nt o n p a sse nger ca r s a re de scri bed , a nd at t e ntio n i n op eratio n a nd mai nt e na nce a re poi nt2 ed o ut . Key words : B t yp e p a sse nger ca r ; po we r supp l y sy st e m ; p ri ncip le ; op eratio n a nd mai nt e na nce p ro ble m s of t ra n spo r

54、 t equip me nt goo ds o n railway a re a nal yzed . t re nd i s p ro sp ect ed. fo r f re sh a nd live The develop me nt Key words :f re sh a nd live goo ds ; t ra n spo r t equip2 me nt ; develop me nt Dera il ment and Wheel Unloa ding of Pa ssenger Car Bogies Z HA N G Ho ng ,et a

55、l . ( male , bo r n i n 1965 , se nio r e ngi nee r (p rof e sso2 rial) , gra duat e st ude nt fo r docto r degree , Railwa y a nd U r ba n Rail Traffic In stit ut e of To ngji U nive r si2 t y , Sha nghai 200331 , Chi na) Abstract : The de rail me nt a nd w heel u nloa di ng of p a sse

56、nge r ca r bo gie s a re a nal yze d a nd di sc u sse d. The relatio n bet wee n t he w heel unlo a di ng rat e a nd de rail2 me nt coefficie nt unde r qua si2st atic co nditio n s i s e x2 p lai ne d. The do me stic a nd fo rei gn de rail me nt saf et y st a nda r ds a re co mp a red a nd

57、reviewe d. The t wo co n2 cep t s of derail me nt st a nda r ds unde r qua si2st atic a nd dyna mic co nditio n s a re p ut fo r wa r d. A nd sugge stio n s to p e rf ect co nti n uo u sl y t he app licatio n of de rail me nt saf et y st a nda r d s i n o ur co unt r y a re give n . Key wo

58、rds : p a sse nge r ca r bo gie ; derail me nt ; w heel unloa di ng ; saf et y st a nda r d Improvement of Center Side Door Lock Device on Gondola Cars C H EN Ho ng2k un ( male , bo r n i n 1937 , se nio r e ngi neer , Tech nical Ce nt e r of CN R Qiqi ha r Rolli ng Stock ( Gro up )

59、 Co . , L t d . , Qiqi ha r 161002 , Chi na) Abstract : The ca u se s to t ro uble s i n si de doo r loc k s o n Go ndola ca r s a re a nal yzed. The mea sure s fo r i mp ro ve me nt a re de scri bed . Key words :f rei ght ca r ; ce nt er si de doo r lock de2 vice ; i mp ro ve me nt Mount

60、 ing Design of the Ne w Type Roof Plate inside the Speed Increa sed Ra il way Pa ssenger Car CA O Cha ng2ye ( male , bo r n i n 1965 , e ngi nee r , Railway Pa sse n2 file:///D|/新建 Microsoft Word 文檔.txt df機(jī)及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D|/新建 Microsoft Word 文檔.txt2012/8/2 16:09:56