试论影响旅客列车运行性能原因分析及改进方案

论文关键词:旅客列车　运行性能　纵向冲动　改进
　　论文摘要:叶影响旅客列车运行性能的列车纵向冲动等问题进行了分析，提出了具体的解决措施。
　　25k型提速列车自运行以来反映良好，但仍存在一些问题，其中，旅客对车辆动力学性能方面的意见较多，特别是列车纵向冲动问题。为此，铁道部运输局等有关部门专门立项进行研究，找出了影响旅客列车运行性能的原因，并研究了部分解决方案。其中，密接式车钩替代15号车钩的方案已应用于第5次提速用25t型客车上。通过几个月的运用考验证明，25t型提速列车的纵向冲动要比25k型提速列车小得多。
　　1纵向冲动问题
　　1.1纵向冲动现状
铁路经过几次提速，提速客车的一些关键部件都有了很大的发展，但车钩缓冲装置直到2001年都变化不大。25k型列车仍然采用15号车钩加g1型缓冲器的钩缓装置。15号车钩连挂间隙较大，由于列车中各个断面的间隙累积效应，使25k型列车在运行过程中发生纵向冲动;g1型缓冲器的性能不能完全适应提速要求，在正常运行过程中基本不吸收能量，导致车钩之间发生刚性碰撞，造成列车纵向冲动加剧。在这种情况下，纵向冲动问题成为影响提速旅客列车运行平稳性的一个重要因素。
对不同车辆装备、不同运行条件下的25k型列车运行品质数据进行实时检测记录，发现25k型列车纵向冲动的发生概率相对其他25型车要小，但列车在加速、制动停车、运行调速或过道岔、过长大坡道时仍有发生冲动的可能，有时甚至在几分钟的时间内连续发生几次或十几次较大的冲动。例如，25k型列车在山地运行下长大坡道时，发生纵向冲动的纵向加速度峰值很高，19以上的冲动时有发生，测试到的最大冲动加速度为1.55g,瞬时加速度变化率高达200g/s^-500g/s，冲击能量主要集中在10hz以下的低频段。
　　1.2影晌列车纵向冲动的主要因素
　　1.2.1车钩纵向连挂间隙
纵向连挂间隙是影响列车纵向运行品质的一个重要因素。减小列车车钩纵向连挂间隙，不但可以降低列车在不同速度级下平稳运行、启动、制动和运行调速等不同工况下的纵向振动水平，而且可以减小纵向冲动发生的概率，甚至消除冲动现象。图1为装有密接式车钩、15号小间隙车钩和普通15号车钩的列车在京沪线北京一天津间平稳运行一定时间段内纵向加速度的分布情况。可以看出，在同样的线路条件下，装备密接式车钩的列车纵向加速度最小，最大加速度的期望值在。.05g左右;装备小间隙车钩的列车纵向加速度次之，最大加速度的期望值为0.068g;装备普通15号车钩的列车在3列车中纵向运行品质最差，最大加速度的期望值为0.081g。从图中还可以明显看出，装备密接式车钩的列车纵向加速度基本上是对称分布，也就是说没有明显的冲动发生;装备小间隙车钩的列车因为有一些较小的冲动，纵向加速度呈明显的偏态分布;而装备普通15号车钩的列车冲动最为严重。

　　1.2.2客车制动系
旅客列车调速、停车均需要由制动系统来完成，由于制动系统的不同、制动工况的制动波速不同、基础制动装置动作的不一致性、闸瓦摩擦因数的不稳定性等会造成列车中车辆间产生相对的速度，从而在列车运行过程中产生纵向冲动。
　　1.2.3车端阻尼
按新造客车进行了动力学计算，通过比较单辆车的动力学计算结果、具有不同车端阻尼的编组列车的动力学计算结果，可得出如下结论:车端纵向阻尼对降低车辆纵向冲动非常有效，增大车端纵向阻尼，车辆纵向冲动将会减少。
　　1.2.4缓冲器性能
现在提速车普遍采用的g1型缓冲器由于初压力大、阻抗力高、吸收率小，在正常运行过程中，由于车钩的作用力达不到缓冲器的初压力，缓冲器不动作，基本不吸收能量。当列车运行过程中纵向力发生变化时，车钩之间就会发生刚性碰撞，造成列车纵向冲动加剧，还使列车平均车钩力提高，引起车钩异常磨耗。尤其在目前不断采用新型车钩，车钩的连挂间隙和车钩作用力减小的情况下，g1型缓冲器的性能没有得到同步改善，问题更加突出。
　　2影响运行性能的其他问题
　　2.1转向架
从调查中发现，车辆走行部分暴露出的问题比较严重，主要有:(1)车轮的擦伤、剥离;(2)抗侧滚扭杆橡胶节点老化或破损;(3)各部件磨耗比较严重。
　　2.2制动系统
列车提速后，制动变得尤为重要，现车辆制动系统存在的问题主要有:(1)制动同步性能差，成为列车纵向冲动大的主要原因;(2)客车双管供风与机车的配置协调问题没有解决;(3)制动缸快装管漏气。
　　2.3车上电气装置
(1)电子整流器电压不稳定，适应的电压范围较窄;(2)电瓶性能不稳定。

　　2.4车钩缓冲系统
(1)旅客列车提速后，列车车钩钩头下垂、钩尾框上偏的问题较为严重，车钩尾部上跳，冲击车体底部防跳板，甚至引起钩尾框断裂;(2)车钩的磨耗速度加快，磨耗程度严重。
　　2.5其他
(1)空调系统风道设计不太合理，卧铺车上铺旅客感觉冷，下铺旅客感觉热，出风口噪声大;(2)活窗不密封，车内端部噪声尤其大;(3)中空玻璃漏气、漏水问题较难解决。
　　3改进方案探讨
　　3.1减少纵向冲动拟采取的方案
　　3.1.1采用性能良好的制动系统
制动系统应具有较高的制动及缓解波速、较好的制动缸升压及缓解特性、良好的紧急制动性能，这将有效地减小列车在调速或紧急制动时产生的纵向冲动。
　　3.1.2采用小间隙车钩或密接式车钩加弹性胶泥缓冲器
缩小车钩连挂系统的纵向间隙是降低列车纵向冲动的最为有效的措施之一。客车用小间隙自动车钩及大容量缓冲器已在我国研制成功并装车运用考验。根据西南交通大学等单位的理论计算结果，采用15号小间隙车钩和新型弹性胶泥缓冲器的20辆编组提速列车在牵引工况、常用制动工况、紧急制动工况及常用制动缓解工况下，最大车钩力幅值相对于15号车钩加g1型缓冲器可减少37.6%，车辆最大加速度幅度值减少45.2-79。从装有小间隙车钩的提速列车运用情况来看，整列车的纵向冲动水平优于同样编组数量的非提速列车，车钩运用状态正常。
密接式车钩加弹性胶泥缓冲器已在第5次提速用25t型客车上批量运用。对南车四方机车车辆股份有限公司生产的25t型客车所做的运行试验表明:运行过程中最大纵向加速度为。.15g，发生在40km/h初速度紧急制动过程中的制动开始瞬间;列车在常用制动和紧急制动开始时都出现了纵向冲动，但由于密接式车钩的使用，纵向冲动对列车纵向加速度的影响被大大减小;不同速度级稳态运行和启动加速工况纵向加速度都在0.02g以下，运行过程中不同速度级调速过程也没有出现纵向冲动，人体基本没有调速的感觉。
运用结果表明:密接式车钩加弹性胶泥缓冲器用于25k型提速客车能明显改善纵向动力学性能。
　　3.1.3采用有一定阻尼的风档
虽然风挡设备对列车纵向运行性能的影响不明显，但可以改善部分横向性能，因此，选择有一定阻尼的风挡对改善列车的运行性能有一定的作用。
　　3.2提高运行性能的其他措施建议
(1)减少车轮擦伤、磨损。采用技术参数合理的高性能电子防滑器;研制性能好、擦伤剥离少的新型车轮。
(2)提高空调系统性能。对风道进行改进，确定具有优良性能的风道结构。
（3）降低噪声及列车对环境的影响。采用水封装置;采用集便装置;选择好的端部结构。
从25t型客车的售后服务中可以看出，使用集便装置后，客车底部、端部等原来污染比较严重的部位没有污染现象发生，大大提高了乘车及车辆维修的环境质量。端部结构的改进，电动及手动塞拉门的使用，使客室尤其是端部客室的噪声明显降低。
　　4结束语
提高旅客列车运行性能是一项长期的艰巨的任务，只有通过不断的试验研究，才能综合提高列车乘坐舒适度，保持铁路的市场竞争力。