轮重减载率研究论文

根据检测数据的不同，分别以轨道几何尺寸检测和动力学指标检测分类进行讲解。一、 动力学检测标准在动检综合车检测提供的7个报告中，第一个报告为综合检测车轨道几何状态检测报表、第二个报告为综合检测车动力学检测报表。这两个报表是考核我们的主要技术指标。我针对动力学检测报表中的一些专业术语进行一下分解。列车脱轨是影响行车安全的重要因素。在分析脱轨事故时往往会遇到下述情况：列车经过很长线路的运行均未脱轨，而恰在某处线路脱轨，说明该线路可能有问题。但时该处线路通过了许多列车均未发生脱轨事故，唯独该趟列车脱轨，又可能说明该趟列车有问题。上述事实说明，列车脱轨事故的产生是影响脱轨的各种不利因素综合作用的结果。同时也表明，某一行业设备的完善与工作的改进，会补偿其它行业设备的不足和工作的缺陷，避免脱轨事故的发生。绝大多数列车脱轨事故抣由车辆脱轨引起，因此，在进行列车脱轨分析时，将集中研究车辆的受力情况、脱轨原因和机理，以及应采取的预防措施。动检综合车所进行的动力学检测指标，主要是围绕此工作而开展的工作。(一） 脱轨系数（Q/P）轨道随着垂直、横向和纵向三个方面的荷载。纵向荷载主要由温度力、列车牵引力与制动力组成。1、 垂向轮轨作用力主要由下述两个部分组成。⑴垂直动力荷载。在进行脱轨分析时，轨道上承受的垂直动力荷载应只考虑速度的影响，通常按下式计算垂向动荷载Pd=Pj(1+α)Pd-动轮载Pj－静轮载α－速度系数。各国速度系数者根据大量试验资料与运营经验确定的。⑵偏载。列车在运行时各种因素引起的偏载。曲线上未被平衡的过超高、欠超高，货物装载偏心引起的轨道偏载。2、轨道承受的横向作用力Q纳达奥（Nadal）于1908提出的“单个车轮的最大横向力Q与垂直力P的比值Q/P作为衡量车轮轮缘爬轨引起脱轨的程度”论点，纳达奥（Nadal）方程是由轮轨接触点上力平衡关系推导出来的。如果法向力和切向力2个分力的合力能支撑起车轮的垂直载荷，则有可能引起脱轨。研究结果表明，脱轨系数Q/P除受轮轨接触角、摩擦系数影响外，还受到冲角的影响。这起因于轮轨间横向和纵向蠕滑力的饱和特性：在有纵向切线力作用时，由于纵向的滑动，接触面内的蠕滑力基本饱和，横向蠕滑力变小，Q/P的限度值变大。这可以用来作为解释机车不易脱轨的理由。车轮爬轨时的脱轨系数Q/P值，随着车轮轮缘的爬起，轮轴侧滚角的增大，逐渐加大，达到极大值后，又随轮缘前端接触角减小的影响而逐渐减小。在接触角减小的范围内，轮缘失去了其防止脱轨的功能，所以，从车轮轮缘爬轨开始到极大值之前来评定防脱轨性能是有效的。3、脱轨系数限界值车轮脱轨系数与横向力作用时间t有关。当t≥0.05 s时，被认为是车轮轮缘爬轨引起的脱轨，其限界值为0.8；当t＜0.05 s时，被认为是车轮轮缘冲击钢轨引起的脱轨，脱轨系数限界值应满足以下条件：(Q/P)max≤0.04/t随着列车的高速化，钢轨表面的波浪磨耗造成了轮重的高频变动。这种现象在发生地点造成了短时间大的轮重减载，以致出现了较大的脱轨系数，但车轮的悬浮量很少(根据理论计算，不超过1 mm)，并无脱轨危险。在这种情况下，用脱轨系数的作用时间来评定防脱轨性能，通过理论计算，以15 ms作为限界值。脱轨系数作用时间在50 km/h～200 km/h速度范围内随着速度的增加而减少，200 km/h以上则基本不变，但随着载荷(轮重)的增加而减少。脱轨系数Q/P的界限值TB/T 2360-93 优良 良好 合格 不合格（Q/P）max 0.6 0.8 0.9 1.2当超过上述合格值时，尚需看超过段的持续时间和峰值大小再作判定。事实上国内外的试验表明，即使限定脱轨系数1.2也是比较保守的,在许多情况下大于1.2时也并未导致脱轨，这主要是因为是否脱轨还与轮轨冲击作用力的持续时间长短有关。也就是说脱轨通常需要一个过程，即轮轨冲击力作用时间需要一个持续的过程，否则即使超过限值也不会导致脱轨。(二） 轮重减载率（△P/P）我先解释一下轮重减载率，轮重减率是衡量车轮是否因一侧车轮减载过大而脱轨的指标。对于车轮防脱轨性能来讲，只研究脱轨系数还不够，这是因为有的时候，轮重P较小，如果这时横向力Q也小，受到横向力测量误差的影响就大，这样求得的脱轨系数就不能很好地反映车轮防脱轨性能。实际上，由于这时轮重较小，冲角稍许变化就会产生较大的横向力，潜在着脱轨危险。因此，必须对轮重的减载量予以限制，这就是评定防脱轨性能的另一项重要指标——轮重减载率ΔP/P (式中，ΔP为轮重的减载量，P为左右平均静轮重)。脱轨系数由纳达奥（Nadal）公式求得，只考虑在脱轨车轮上力的平衡即可，但轮重减载率就必须考虑一个轮对的左右两个车轮力的平衡。根据理论计算结果，轮重减载率也是冲角的函数。1、准静态轮重减载率用于评价在缓和曲线上轨道扭曲，圆曲线上超高不足或过剩等场合车轮较长时间产生的轮重减载，减载率不得大于0.6。2、动态轮重减载率由于轮对上作用着横向力，有必要对轮重减载率加以限制。但是，从实际运行试验的测量结果来看，轮缘接触钢轨时产生横向力的车轮，其轮重也会加大，相反，轮重减少的车轮，轮缘一般不贴靠钢轨；此外，通过钢轨接头等场合产生冲击引起的轮重减载率，由于时间很短，不会有脱轨危险。根据这样的观点，限界值规定不得大于0.8(日本)或0.9(美国)，即瞬间动态轮重最小值不小于静轮重的0.2或0.1倍。由轮重和轴箱振动加速度波形判断，超过上述限度值的时间约在0.01 s以下，不会影响安全。我国规定的轮重减载率静轮重第一限度为≤0.65，第二限度为≤0.60，动态下轮重减载率为0.8。3、造成车轮减载的主要因素有以下四个方面（1） 车辆货物偏心装载（2） 车体或转向架刚性过大（3） 线路存在严重高低和方向不平顺，会使车辆上下振动与摇晃，使车轮减载。（4） 当转向架驶出圆曲线进入缓和曲线时，在圆缓点附近，转向架前轴外轮将浮起，造成外轮减载。(三） 轮轴横向力(kN)对由轮对作用于线路的最大横向力加以限制是为了降低因横向力引起护板移动所造成的危险。H≤15+(P1+P2)/3其中P1为冲击荷载，P2为准静态荷载。(四） 横向平稳性和垂向平稳性这一指标主要是衡量车辆稳定性的指标，其超限值为2.5（大约）。这一指标与我们关系不大，其不是线路状态的反应。二、 轨道几何尺寸的检测项目除了以上动力学检测指标外，对于轨道几何尺寸的检测，部Z字头车所挂的V型车和动检综合车加挂的IV型车，检查项目基本类同。除了动检车对轨距和轨向不进行检测外，其它检测指标全相同。下面我先将大家熟悉的这些检测指标简单再介绍一下。（一）检测指标名词解释1、轨距 轨道上两股钢轨头部内侧轨顶面下16mm范围内的最短距离称为轨距。世界各国铁路采用不同的轨距有多种。我国习惯称1435mm为标准轨距，大于1435mm为宽轨，小于1435mm为窄轨。2、轨向不平顺 指轨道上钢轨工作边沿线路纵向的不平顺，即直线不直、曲线不圆。它主要表现为钢轨硬弯和轨向积累残余变形。3、高低不平顺 经过一段时间列车运行后，由于路基状态、捣固坚实程度，扣件松紧、枕木腐朽和钢轨磨耗的不同，就会产生不均匀下沉，造成轨面高低不平。轨道纵向的不平顺情况称为高低或称前后高低不平顺。4、三角坑 指在规定距离内两股钢轨交替出现的水平差超过规定值的线路病害。5、水平 指轨道上左右两股钢轨面的水平状态。在直线地段，钢轨顶面应保持同一水平，在曲线地段，应满足外轨设置超高的要求。6、车体振动加速度 其分横向振动加速度和垂直振动加速度，其是机车车辆对力道几何偏差的动力响应，也是对机车车辆运行的平稳性测量。7、舒适度标准舒适度标准只是针对时速200km以上区段的考核指标，在这个标准中，它对70m高低、轨向进行了考核，同时对轨距变化率、曲率变化率和横加变化率进行了考核。所谓的70m高低、轨向不平顺，是指在波长1.5m－70m范围内进行的检测，其不同于原高低和轨向的主要区别在于检测波长的不同，原标准中的检测波长为1.5m－42m，除了波长不同外，其他含意完全同原意。对于轨距变化率、曲率变化率和横加变化率三率的理解，从字面上大家也可以完全理解这些概念，其主要是一个单位时间内轨距、曲率和横向振动加速度变化量的一个考核指标。

转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。下面是我精心推荐的一些列车转向架新技术论文，希望你能有所感触!

城轨列车转向架发展方向探讨

摘 要：随着我国经济水平的快速发展和社会的不断进步，城市化的水平也在不断加速，更多的人涌向城市，造成了城市拥挤的问题越来越严重，与常规的交通工具相比，城市轨道交通具有的节能、便捷以及运载量大的特点受到了更多人的欢迎，这些优势也是其他交通工具无法比拟的。现阶段，我国的城市轨道交通的发展已经进入了发展的高峰期，随着城轨的高速发展，城轨运营的安全性也受到了广泛的关注，城轨列车的系统非常复杂，转向架是城轨列车的重要部件之一，它对列车运营的安全性、舒适性以及运营速度起着重要的作用。本文主要探讨转向架对城轨列车的作用，以及如何保证城轨列车的安全运营。

关键词：城轨;列车;转向架;研究

随着我国科技的进步和经济水平的发展，城市的规模和范围也随之扩大，城市中的人口数量也不断加大，交通出行的距离增长和人数的增多，导致交通拥挤的现象更加严重。与此同时，城市轨道交通运量大、运行速度快，正好满足了现代化城市的发展需求，是一种集约化交通出行方式，具有占用空间少、节约土地资源、运量大、安全舒适等特点，是以后城市交通出行的必然选择。城轨列车运行的安全性是最受人们关注的，城轨列车是一种非常复杂的系统，若其中一个环节出现问题则必然会导致严重的后果。转向架是城轨列车中最关键的部分，所承载的重力巨大，且受到接触应力的重复作用，容易导致断裂等问题的发生，我国对于城轨转向架的研究和试验也起步较晚。所以，转向架的设计研究是满足城轨列车性能优越、技术水平高、价格适中的关键问题。

1 城轨列车转向架的基本要求

1.1 安全性方面

城轨列车转向架首先要考虑的条件就是安全性能问题，城轨列车的运营在安全问题上必须要达到一定的高度。在设计转向架时必须要确保不超出列车运行限界、较小的轮轨冲击作用，充分考虑到列车运行的安全性。根据国家对城轨车辆的相关安全性标准，城轨列车的转向架必须要满足规定的脱轨系数、轮轴横向力、轮重减载率等要求，此外，在设计转向架的同时要考虑到转向架自身的要素，转向架的各个部位必须要符合设计条件，并且要达到设计所规定的寿命时长。[1]设计转向架必须能保持蛇形运行的稳定性，同时要充分考虑到轮轨之间的相互作用，使得轮轨的磨耗为最小。

1.2 平稳性方面

一般情况下，测量车体的某些部位的震动加速度，计算平均值就可得出平稳性的指标，一般测量的部位是在城轨列车的地板上或者底架上面，除此之外还要确定测量的方式以及测量需要的装备。就目前来说国家对测量的标准还没有统一的规定，但是根据地下轨道车辆的技术条件规定，平稳指标不能超过2.5。由于城轨列车与其他交通车辆相比具有一定的特殊性，比如说，车辆在运营中载荷量在不断变化，并且大多数的乘客是站立的，所以用以上的规定来测量必定会有较大误差，就存在不标准性，而铁路车辆震动舒适性相关标准可提供一些参考，这些标准对震动的测量部位、测量方法也有一定的介绍，对测量的方法和评价需要的数据都有相关的规定，评价的方法有两种，一种是简化法，另外一种是完整法，这两种方法都可以计算平稳性和舒适度。

1.3 互换性方面

在城市轨道列车中的转向架可以分为动力转向架和非动力转向架，在满足设计的标准之外，还应该满足互换性的要求，比如说在同一类型的城轨车辆中，所有的动力转向架可以互换，同时所有的非动力转向架也可以互换，无论是动力还是非动力都要尽可能的在结构上设计相同。在同一类型的城轨车辆中，功能相同的构架都可以互换，并且所有的动力转向架的电机和齿轮箱也可以实现互换。

1.4 噪声方面

城轨列车不同于传统的交通工具，现已经包含了地面、地下以及高架上三种线路，所以城轨列车的噪声不消除，不仅仅影响的是乘客，同时也会对周围的环境造成一定的影响。所以在城轨列车的噪音方面也做出了一定的规定。

2 城轨列车转向架的功能

转向架是城轨列车的主要系统，它可以起到支撑车体的作用并且传递载荷，能够承受车体的自重且能够使轴重均匀的分配，转向架同时也可以保障车辆运行的安全性，能够灵活的沿着线路运行，减少了运行的阻力和一定的噪音，提高车辆运行的速度。[2]转向架传递牵引力，并且具有缓冲的作用，可以缓和震动与冲击，提高乘客乘坐的舒适性，在车上安装特定的减振装置，可以使得城轨列车具有很好的减振效果。

3 城轨列车转向架的未来发展

转向架是城轨列车系统中的关键配件，转向架的发展对未来城市交通运输起到很大的作用。转向架有效的解决了车辆行驶的稳定性和曲线性的矛盾，转向架轻量化设计是未来发展的一大趋势，随着自重的减轻可以节省牵引力、减小轮轨冲击、减少车轮的磨损，有利于车辆的维修和保养。转向架虽然是城轨列车上很小的装置，但却起到至关重要的作用。现在我国在城轨列车转向架的研究方面以及技术水平已经达到了一定的高度，但在转向架自动驾驶、自动故障诊断、自动故障预警等方面仍处于起步阶段，将是未来城轨列车转向架研究的重点方向。

4 结束语

近年来，随着经济水平的与日俱增，城市化的发展也随之加快，加剧了城市交通拥挤的局面，城市轨道交通的出现能够有效缓解城市交通拥堵的状况，城轨列车的运营解决了很大一部分人的出行压力，成为人们出行最受欢迎的选择。现在人们更加关注安全问题，城轨列车载客量大、承载重力大，必须把运行安全性放在首要位置，转向架是城轨列车中最重要的部件，它具有保障列车运行安全性、舒适性、稳定性的作用，同时能够降低列车运行时的噪音，减少对周围环境的噪音污染。现在我国在城轨列车转向架的研究方面以及技术水平已经达到了一定的高度，但在转向架自动驾驶、自动故障诊断、自动故障预警等方面仍处于起步阶段，将是未来城轨列车转向架研究的重点方向。无论过去还是现在，转向架的设计一直是不拘一格的，在形式和结构上都有很多的类型，但最终都是为了人类文明事业的进步而发展。

参考文献：

[1]李智泽.门架式转向架铰接式列车结构及动力学性能研究[D].西南交通大学，2014.

[2]陈琦.采用非对称转向架的城轨车辆动力学研究[D].西南交通大学，2008.

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