轨道车辆运动稳定性与参数优选_图文
第七章 车辆系统运动稳定性
3
轮对蛇行运动
4
1 稳定状态——振动收敛
机车车辆在理想的平直道上运行 时，在特定的条件下，如轮对具 有一定的定位刚度，各悬挂参数 匹配适当，在某一速度范围内运 行，这时所产生的蛇行运动的振 幅是随着时间的延续而衰减的， 这种运动称之为稳定的蛇行运动 。
4
2 y/mm
0
-2
-4
5
2临界状态——振动稳定
33
9
300 km/h 330 km/h 360 km/h 310 km/h 340 km/h 370 km/h 320 km/h 350 km/h 380 km/h
6 y/mm
轮轨间隙为6mm。
3
0
0
1
2
3 Time/s
4
5
6
34
整车蛇行失稳
35
整车蛇行失稳形式
转向架车辆具有两种蛇行运动： 第一种：车体蛇行（车体摇晃激烈、频率较 低），通常在较低速度下发生； 第二种：转向架蛇行（车体振动不很明显，转向 架激烈摇摆、频率较高），通常在较高 速度下发生；
8
高速车辆的蛇行运动失稳后，不仅会使车 辆的运行性能恶化，旅客的舒适度下降， 作用在车辆各零部件上的动载荷增大，并 且将使轮对严重地打击钢轨，损伤车辆及 线路，甚至会造成脱轨事故。 蛇行运动是机车车辆以及动车组实现高速 运行的一大障碍。
9
共振与失稳
对于强迫振动系统，只要激振力中的某一个频 率与该系统的自振频率中的某一个相等时就会 发生共振，超过共振临界速度后，共振现象就 消失。 对于自激振动系统，当车辆的运行速度略超过 某一最低临界速度值，系统中就开始失稳。系 统一旦失稳，随着速度的提高，失稳程度也越 严重。 车辆的运行速度可以容许超过共振的临界速 度，而绝对不能超过蛇行运动的临界速度。
工学铁道车辆工程铁道车辆的运行性能PPT教案
三、Sperling平稳性指数 Sperlinq等人在大量单一频率振动试验的
基础上提出影响车辆平稳性的两个重要因素: 位移对时间的三次导数，在一定意义上代
表力的变化率，会引起冲动的感觉。 振动时的动能大小
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Sperling平稳性指数:把反映冲动的
和反映振动动能的
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2、车轮不均重 车轮的质量不均匀，车轮的质心与几何中心不一致，
当车轮转动时车轮上会出现转动的不平衡力。 3、车轮踏面擦伤
车轮会受到向上的冲量:
MV MV0
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4、锥形踏面轮对的蛇形运动 这里为方便研究自由轮对在轨道上的
蛇形运动，设: 车轮踏面斜度 。 轮对中心偏离轨道中心线为 。 轮对中心的运动轨迹是一段圆弧，曲
在直线区段，铁路两股钢轨顶面不可能保 持完全水平，而有一定偏差，称为水平不平顺。
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水平不平顺影响车辆横向振动,两股钢轨 轨顶的水平误差，变化不可太骤。在轨道 上分为两种情况:水平差和三角坑。
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(2)轨距不平顺 铁路实际轨距与名义轨距之间有一定偏
差，称为轨距不平顺。轨距不平顺影响车 轮接触几何参数，在线性假设中不考虑它 的影响。 (3)高低不平顺
量，即按等差级数递减
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4、能量法求解任意阻尼的自由振动 根据能量守恒原理，在一定时间内，系统内部
能量变化量应等于作用在系统上所有外力所做的 功。在现有车辆悬挂系统中，在下面条件下振动 系统的能量变化主要表现在振幅变化。
安装减振器后车体自由振动仍按正弦或余弦规 律变化
振动频率十分接近无阻力时的固有频率
具有二系悬挂装置转向架车辆垂向自由振 动、垂向强迫振动车辆横向振动 车辆横向振动
铁路轨道设计中的稳定性分析
铁路轨道设计中的稳定性分析嘿，朋友！说起铁路轨道，您可能首先想到的是火车在上面风驰电掣的样子。
但您知道吗，在这看似简单的轨道背后，有着至关重要的稳定性问题。
就拿我之前的一次经历来说吧。
有一回我坐火车回老家，一路上晃晃悠悠，那颠簸的感觉就像坐过山车似的。
当时我就在想，这轨道是不是出啥问题啦？后来一打听，才知道是因为这段轨道的稳定性不够好。
咱们先来聊聊铁路轨道为啥要讲究稳定性。
您想想，火车那么重，跑得又那么快，如果轨道不稳定，稍微有点偏差，那后果可不堪设想。
这就好比咱们走在一条坑坑洼洼的路上，一不小心就得摔个大跟头。
那影响铁路轨道稳定性的因素都有啥呢？首先，地质条件就是个大问题。
要是轨道下面的地基不结实，比如是松软的泥土或者容易滑坡的山坡，那轨道能稳得住才怪呢！我记得有一次看到新闻，说是因为一处轨道下面的地质发生变化，导致轨道变形，火车不得不紧急停车，耽误了好多人的行程。
再说说轨道的结构设计。
这就好比咱们盖房子，框架得搭得结实。
轨道的轨距、轨枕的间距和类型等等，都得精心设计。
要是轨距一会儿宽一会儿窄，轨枕的间距不合理，那火车跑起来能顺溜吗？有一回我在一个小火车站附近看到工人在检修轨道，他们拿着各种工具，仔细测量轨距和轨枕的间距，那认真劲儿就像是在雕琢一件艺术品。
还有一个重要的因素，那就是列车的荷载。
不同类型的火车，重量和速度都不一样，对轨道的压力也不同。
如果轨道承受不了这么大的压力，时间一长，就容易出现问题。
就像一个人一直背着很重的东西，迟早会累垮一样。
为了保证铁路轨道的稳定性，工程师们可是费了不少心思。
他们要进行大量的计算和模拟，就像在玩一场超级复杂的拼图游戏。
从轨道的材料选择，到施工工艺的把控，每一个环节都不能马虎。
比如说在选择轨道材料的时候，要考虑钢材的强度和韧性。
强度不够，容易变形；韧性不好，容易断裂。
施工的时候，工人师傅们要严格按照标准来操作，每一颗螺丝都要拧紧，每一段轨道都要铺设得平整。
轨道车辆的振动与稳定性分析
轨道车辆的振动与稳定性分析在现代社会，轨道交通成为人们出行的主要方式之一。
无论是地铁、电车还是高铁，轨道车辆的振动与稳定性都是需要重视和研究的重要问题。
本文将就轨道车辆的振动与稳定性进行分析。
首先，我们需要了解轨道车辆振动的原因。
轨道车辆的振动主要来自两个方面：一是轨道对车辆的激励作用，二是车辆本身的特性。
对于激励作用而言，轨道的不平整度是主要因素之一。
轨道不平整度会导致车轮与轨道之间的相对运动，从而引发车辆振动。
此外，轨道的弯曲也会对车辆产生侧向力，引起车辆摆动。
而对于车辆本身的特性来说，车轮与轨道之间的间隙、车厢的刚度以及悬挂系统的设计等都会对车辆的振动特性产生影响。
接下来，我们来讨论轨道车辆的稳定性。
轨道车辆的稳定性可以分为纵向稳定性和横向稳定性。
纵向稳定性主要指的是车辆在加速和减速过程中的稳定性。
在车辆加速时，车辆前部会受到向后的加速度作用，而车后部受到向前的加速度作用。
这种加速度差异会导致车辆发生摆动，从而影响乘客的乘坐体验。
因此，要保证车辆的纵向稳定性，就需要在车辆设计和悬挂系统设计上做出相应的优化。
横向稳定性主要指的是车辆在转弯过程中的稳定性。
在车辆转弯时，车轮受到的侧向力会引起车辆向外侧偏移。
为了保证车辆的横向稳定性，需要合理设计轮轨间的阻尼和刚度，并确保车轮与轨道的紧密接触。
当考虑到轨道车辆的振动和稳定性问题时，除了得出基本的原理和模型外，还需要进行相应的数值模拟和实验验证。
数值模拟可以通过建立车辆-轨道系统的动力学模型，了解振动特性和稳定性。
模拟结果可以用来指导实际车辆的设计和改进。
而实验验证则可以通过在实际轨道上运行车辆，并通过传感器记录振动数据来验证模拟结果的准确性。
除了振动和稳定性方面的研究外，还有其他与轨道车辆相关的问题值得关注。
例如，轨道车辆的噪音问题也是一个重要的研究领域。
高速列车在高速运行时会产生较大的噪音，影响乘客的舒适感。
因此，减少轨道车辆的噪音也是车辆设计和运营的一个重要目标。
第二章铁道车辆动力学性能
2.2 平稳性评定标准
五、客车在曲线上舒适性及其指标：
（二）曲线限速及提速措施： 摆式列车
Vh
h hd ht R
11.8
km/h
2.2 平稳性评定标准
五、客车在曲线上舒适性及其指标： （三）车辆通过缓和曲线时的舒适度标准： 我国铁路铁路设计标准规定：
（1）一般线路： V
max
amax ≤ 0.00027 V Cp
当用平均最大加速度评定速度 稳性等级时，采用下列公式：
单位： cm/s
2
V ≤100km/h的货车平
amax ≤ 0.00135 V Cf 垂向振动： amax ≤ 0.00215 V Cf
横向振动：
2.2 平稳性评定标准
四、平均最大加速度：
运行平稳 性等级 优 0.025
2.2 安全性评定标准
一、车辆抗倾覆稳定性及其评估标准：
车辆在运行时受到各种横向力的作用，如风力、离心力、
线路超高引起的重力横向分量以及横向振动惯性力等，从而
造成车辆的一侧车轮减载，另一侧车轮增载。如果各种横向 力载最不利组合作用下，车辆一侧车轮与钢轨之间的垂向力 减少到零，车辆有倾覆的危险。
2.2 安全性评定标准
2.2 平稳性评定标准
平稳性主要是指客车上旅客的乘坐舒适度、货
车上装运货物的完整性。主要的评价参数是车体上规 定位置的各方向的振动加速度，将其统计处理后得 到评价指标值。 各国都有自己的评价体系，例如我国的GB559985；UIC513；ISO2613；日本、英国等各国的评价标 准。 我国现在采用改变了的Sperling指标，在高速车 和出口车辆平稳性计算中还采用Wz值(Sperling指标)、 Nmv值(舒适度指标)。
轨道交通车辆动力学基础二PPT课件
Q 0.04 Pt
我国对轮轨瞬时冲击而造成车轮跳轨的脱轨系数无明确规定。
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（四）根据轮重减载率评定车轮抗脱轨稳定性 ：
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H 0
H Q1 P2 t ana2 2 P1 P1 P1 1 2 t ana2
Q1 tana1 1 P1 1 1 tana1
道钉应力为屈服极限时的限度：
Q 29 0.3Pst
屈服点：钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继 续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
弹性极限：指金属材料受外力（拉力）到某一限度时，若除去外力，其变形（伸长）即消失而
恢复原状
跳轨：在高速情况下，由于轮轨之间的冲击力造成车轮 跳上钢轨，这种脱轨方式称跳轨。
掉轨：当轮轨之间的横向力过大，使轨距扩宽，使车轮落 入轨道内侧而脱轨。特别是车辆在不良线路上高速 运行和长大货物车通过曲线时，会有这种情况。
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（一）根据车轮作用于钢轨的横向力Q评定车轮抗脱 轨稳定性：
Psin a Q cosa N
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线路严重变形的限度：
对于木轨枕：
H 0.8510 Pst1 Pst 2
2
对于混凝土轨枕：
H 0.8515 Pst1 Pst 2
2
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三、柔度系数及其标准：
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欧洲铁路联盟（UIC）标准规定： 确定动态限界、防止车辆与沿线固定设备和移动设备
轨系数： 容许值：
Q 1.2 P
安全值： Q 1.0 P
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地铁列车行车稳定性优化研究
地铁列车行车稳定性优化研究随着城市发展的不断壮大，地铁交通成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
然而，在高峰时段，地铁列车的高速行驶和频繁停靠之间的转换，给乘客带来了明显的不适感。
因此，研究地铁列车行车的稳定性优化成为一个重要课题。
地铁列车在行驶过程中，必须保持良好的稳定性，以确保乘客的安全和舒适。
影响地铁列车稳定性的主要因素有几个方面。
首先，线路的质量和形状对列车的稳定性有着重要的影响。
不平整的轨道或弯曲的线路会使列车在行驶过程中产生颠簸和晃动。
因此，铁路公司需要定期检查和维护轨道，以保证其质量。
其次，列车本身的设计和制造也对稳定性起着决定性作用。
合理的车辆设计和安装减震装置可以有效地降低噪音和震动，提高乘客的乘坐体验。
同时，列车车厢的重量和重心位置也会对稳定性产生影响，因此，需要合理调整车辆的结构参数和布局。
第三，驾驶员的驾驶技能和行驶经验对地铁列车的稳定性有着重要的影响。
良好的驾驶技术和准确的判断能力可以降低列车在车站停靠过程中产生的晃动和冲击。
为了优化地铁列车的行车稳定性，一些改进方案已经提出并实施。
首先，通过提高轨道的质量和形状，可以降低列车在行驶过程中的颠簸和晃动。
轨道的平整度越高，列车行驶的稳定性就越好。
其次，改进列车的设计和制造工艺，减少噪音和震动的产生。
采用减震装置、隔音材料和新型轮轨材料可以有效地降低列车行驶时产生的振动和噪音。
同时，通过合理调整车辆的重心位置和布局，可降低列车在转弯时的倾斜和晃动。
最后，铁路公司可以加强驾驶员的培训和管理，提高其驾驶技能和对道路情况的判断能力。
合理的行车速度控制和良好的刹车操作可以降低列车在车站停靠过程中的冲击和晃动。
未来，人们对地铁列车行车稳定性的要求会越来越高。
随着地铁运输的不断发展和城市建设的推进，地铁线路和列车的数量会不断增加。
因此，我们需要进一步研究和优化地铁列车的行车稳定性，以提高乘客的出行体验和安全性。
同时，随着智能技术的不断进步，人工智能和自动化系统在地铁列车运行中的应用也会变得越来越广泛。
铁道车辆平稳性分析
铁道车辆平稳性分析1.车辆平稳性评价指标1.1 sperling平稳性指标欧洲铁路联盟以及前社会主义国家铁路合作组织均采用平稳性指数来评定车辆的运行品质。
等人在大量单一频率振动的实验基础上提出影响车辆平稳性的两个重要因素。
其中一个重要因素是位移对时间的三次导数,亦即（加速度变化率）。
若上式两边均乘以车体质量,并将之积改写为，则。
由此可见,在一定意义上代表力F的变化率的增减变化引起冲动的感觉。
如果车体的简谐振动为(||（1）影响平稳性指数的另一个因素是振动时的动能大小,车体振动时的最大动能为：（2）所以：（3）sperling在确定平稳性指数时,把反映冲动的和反映振动动能的乘积作为衡量标准来评定车辆运行平稳性。
车辆运行平稳性指数的经验公式为：（4）式中——振幅（cm）；f——振动频率（Hz）；a——加速度,其值为：；——与振动频率有关的加权系数。
对于垂向振动和横向振动是不同的，具体情况见表1。
表1 振动频率与加权系数关系公式公式以上的平稳性指数只适用一种频率一个振幅的单一振动,但实际上车辆在线路上运行时的振动是随机的,即振动频率和振幅都是随时间变化的。
因此在整理车辆平稳性指数时,通常把实测的车辆振动加速度按频率分解,进行频谱分析,求出每段频率范围的振幅值,然后对每一频段计算各自的平稳性指数,然后再求出全部频率段总的平稳性指数：（5）Sperling平稳性指标等级一般分为5级，sperling乘坐舒适度指标一般分为4级。
但在两级之间可按要求进一步细化。
根据W值来评定平稳性等级表见表2表2 车辆运行平稳性及舒适度指标与等级我国也主要用平稳性指标来评定车辆运行性能，但对等级做了简化，见表3。
表3 车辆运行平稳性指标与等级对sperling评价方法的分析：1.该评价方法仅按照某一个方向的平稳性指标等级来判断车辆的性能是不全面的,需要同时考虑垂向与横向振动对人体的生理及心理的相互影响,因为有时根据垂向振动确定的平稳性指标等级与根据横向振动确定的平稳性指标等级存在较大的差异。
城市轨道交通列车运行控制系统中的列车运行稳定性分析
城市轨道交通列车运行控制系统中的列车运行稳定性分析随着城市化进程的不断加快，城市轨道交通作为一种高效、环保的交通方式，得到了越来越多城市的关注和采用。
而在城市轨道交通系统中，列车的运行控制系统起着至关重要的作用，其稳定性直接影响着列车的运行安全性和运行效果。
因此，对城市轨道交通列车运行控制系统中的列车运行稳定性进行分析是至关重要的。
首先，我们需要了解城市轨道交通列车运行控制系统的组成和原理。
通常，城市轨道交通列车运行控制系统由列车自动控制系统、信号与通信系统、能源供给系统、车辆监控系统等多个子系统组成。
其中，列车自动控制系统是保证列车按照既定时刻表进行行驶的核心部分。
其通过接收到来自信号系统的列车位置、速度等信息，来控制列车的加速、减速、制动等操作。
在进行列车运行稳定性分析时，我们需要考虑以下几个方面的因素。
首先，列车的速度与加速度对列车运行的影响。
在列车运行过程中，合理控制列车的速度和加速度是确保列车安全平稳运行的重要因素。
过高的速度和加速度不仅会导致行车过程中的冲击和振动加剧，还可能引发列车脱轨等严重事故。
因此，在设计列车运行控制系统时，需要根据线路条件、列车类型等因素，合理设置列车的最高速度和最大加速度。
其次，信号系统的准确性和及时性。
在城市轨道交通列车运行控制系统中，信号系统起着至关重要的作用，它通过向列车发送指令和信息，控制列车运行状态。
信号系统的准确性和及时性直接影响着列车的运行稳定性。
如果信号系统存在错误或者信息传递不及时，就可能导致列车的停车不准确、列车之间的距离过近等问题，进而影响到列车的运行稳定性。
另外，轨道的平整度和线路的弯曲角度也对列车运行稳定性有重要影响。
城市轨道交通列车在行驶过程中，会受到轨道的凹凸不平和线路的弯曲角度的影响。
过大的凹凸、过小的弯曲角度都可能导致列车的晃动、噪音增大，严重时还可能导致列车脱轨等事故。
因此，在设计轨道和线路时，需要确保轨道平整度良好，并根据列车类型适当设置线路的弯曲角度，以保证列车的运行稳定性。
轨道安全舒适性指标
1.安全性、稳定性评判标准方面（1）脱轨系数：Q/P ≤ 0.80；Q—轮轨横向力P—轮轨垂向力350km/h的CRH2型动车组检测结果，三辆车最大脱轨系数分别为0.44、0.61和0.39，均小于0.8。
350km/h的CRH3型动车组检测结果，三辆车最大脱轨系数分别为0.59、0.55和0.42，均小于0.8。
（2）轮重减载率：ΔP/P≤ 0.80；350km/h的CRH2型动车组检测结果，三辆车平均最大轮重减载率为0.56，小于0.8。
350km/h的CRH3型动车组检测结果，三辆车平均最大轮重减载率分别为0.53，小于0.8。
（3）轮轴横向力：H （10＋P0/3）kN式中：P0表示静轴重350km/h的CRH2型动车组检测结果，三辆车最大轮轴横向力分别为29.78、36.73和22.16 kN，均小于允许值（67 kN）。
350km/h的CRH3型动车组检测结果，三辆车最大轮轴横向力分别为41.61、41.68和39.62kN，均小于允许值（67 kN）。
（4）横向稳定性:采用10Hz滤波处理，峰值连续振动6次以上大于等于10 m/s2不合格。
350km/h的CRH2型动车组检测结果，三辆车的构架横向加速度最大均不超过0.8m/s2。
350km/h的CRH3型动车组检测结果，三辆车的构架横向加速度最大均不超过0.8m/s2。
2.舒适性评判标准方面（1）车体振动加速度（垂直、横向加速度）350km/h的CRH2型动车组检测结果，三辆车垂向加速度的最大平均值分别为2.25、1.18和1.08 m/s2，横向加速度的最大平均值分别为1.08、0.59和0.49 m/s2，均小于2.5 m/s2。
350km/h的CRH3型动车组检测结果，三辆车垂向加速度的最大平均值分别为2.25、2.06和2.06m/s2，横向加速度的最大平均值分别为0.59、0.4 9和0.49 m/s2，均小于2.5 m/s2。
城市轨道交通系统的运行稳定性与可靠性研究
城市轨道交通系统的运行稳定性与可靠性研究随着城市化的进展，城市轨道交通系统的运行稳定性与可靠性成为了现代城市发展中重要的课题。
如何保证城市轨道交通的正常运营，确保乘客的安全和便利性，已经成为城市规划者和运营商们的重要任务。
首先，城市轨道交通系统的运行稳定性需要有完善的设计和规划。
在建设之初，需要全面考虑线路的布局、车站的设置以及线网的连接性。
合理规划的线路可以减少换乘次数，提高运输效率。
同时，设计良好的车站可以方便乘客出入，有效减少拥堵现象。
此外，线网的连接性也是保证运行稳定性的重要因素。
合理的线网连接可以实现各线路之间的平衡，减少运营风险。
其次，城市轨道交通系统的可靠性需要有科学的管理和维护体系。
运营商需要建立健全的维护体系，及时检修、保养和更换设备。
轨道交通系统的设备大量依赖电子和机械技术，需要定期检验和升级，以确保设备的性能和安全。
此外，为了确保轨道交通系统的可靠运行，运营商还需要制定合理的调度计划和运输方案，确保列车的正点率和乘客的舒适度。
另外，城市轨道交通系统的运行稳定性与可靠性还需要考虑应急措施的设置。
对于突发事件的处理，需要建立紧急救援机制和完善的应急预案。
同时，车站和车厢内应配备完善的安全设施，包括灭火器材、报警设备等。
此外，城市轨道交通运营商还需要与公安、消防等部门建立紧密的合作关系，共同维护交通安全。
城市轨道交通系统的运行稳定性与可靠性研究还需要结合新兴技术的应用。
随着科技的发展，各种智能化技术被应用于城市轨道交通系统的运行和管理中。
比如，通过物联网技术，对关键设备进行实时监测和诊断，可以提前预警并解决潜在问题。
同时，人工智能技术的应用也可以帮助运输规划和调度更加智能化，进一步提高运行的稳定性和可靠性。
总之，城市轨道交通系统的运行稳定性与可靠性的研究是现代城市发展中的重要问题。
通过合理的设计和规划、科学的管理和维护、完善的应急措施以及新兴技术的应用，可以保证城市轨道交通系统的高效运行，为城市居民提供便利、安全、舒适的出行方式。
基于SIMPACK的轨道车辆平稳性研究
基于SIMPACK的轨道车辆平稳性研究轨道车辆的平稳性是指车辆运行过程中其不发生横向晃动，纵向振动，侧向追跑等不稳定状态的能力。
因为大多数轨道车辆行驶在高速路面上，因此需要保持较高的平稳性，以确保行车安全和乘员舒适度。
本文基于SIMPACK软件，对轨道车辆平稳性进行研究。
首先，我们需要对轨道车辆的平稳性有一个基本了解。
轨道车辆的运行是由车辆结构、车轮、钢轨、地基等多个因素共同作用而成的，而其中对于车辆平稳性最为关键的因素是悬挂系统和运动学参数（如侧向重心高度、侧偏角、横向质量分布等）。
针对轨道车辆的平稳性问题，我们选择使用SIMPACK软件进行模拟分析。
SIMPACK是一种用于模拟机械系统行为的虚拟模型开发软件，它可以模拟复杂机械系统的行为特征和可靠性，是目前最先进和应用最广泛的机械系统仿真软件之一。
在使用SIMPACK软件进行轨道车辆平稳性研究时，我们首先需要建立车辆的虚拟模型。
该模型应包括车体结构、悬挂系统、车轮、钢轨等关键部件，并应根据实际情况对车辆的运动学参数进行设定。
接下来，我们可以通过对该模型进行运动学分析，确定车辆前进方向上的各种运动状态（如横向、纵向、侧向运动以及转动等状态），从而得出车辆的平稳性指标。
比如，可以利用SIMPACK软件计算出车辆的加速度、车辆减速度、发动机扭矩、刹车力和悬挂系统的响应等指标。
为了更好地研究轨道车辆的平稳性问题，我们还可以进一步考虑车辆运行过程中的不同工况。
例如，我们可以模拟车辆在正常运行、急刹车、急加速、转弯等不同情况下的平稳性变化，以检验车辆在各种工况下的平稳性表现。
最终，我们还需要对模拟结果进行分析和整理，以对车辆平稳性进行评估。
在模拟结果方面，我们可以利用SIMPACK软件提供的结果输出功能，得到车辆在不同工况下的平稳性相关指标。
同时，针对这些指标，我们还可以通过数据分析工具进一步进行统计分析，得出车辆平稳性的整体水平和各项指标的得分情况。
总之，利用SIMPACK软件可以对轨道车辆的平稳性进行较为全面和深入的研究。
铁道铁车辆运行平稳性的研究分析
铁道铁车辆运行平稳性的研究分析摘要本文以对影响地铁车辆走行部平稳性的分析为切入点，提出了优化地铁车辆走行部运行时的平稳性，保障列车车辆运行舒适度的措施和建议。
在研究时，通过深入细致的数据分析和现场调研，结合地铁车辆实际，首先对列车实际运行平稳性的现状进行了分析，通过建立预测模型对地铁车辆走行部运行时的平稳性进行预测，揭示列车运行时震动和晃动过大影响乘客乘坐列车舒适度，阐述提高列车平稳性的必要性。
关键词：车辆走行部；平稳性；分析研究；前言随着列车运行速度的提高, 其动态运行环境发生了质的变化, 对行车安全性和平稳性提出了更加苛刻的要求, 使车辆系统面临着许多新的动力学研究课题[ 1 ]，当今世界铁路运输业蓬勃发展，中国铁路交通发展迅猛。
21世纪，中国铁路逐渐跨入以“高速客运，重载货运”为特征的新时代。
随着铁路现代化的发展，传统的运输系统将不断面临许多新难题：行车速度越高，安全问题越突出；既要保证高速列车不倾覆、不脱轨，又要保证机车车辆运行平稳、舒适；车辆在运行过程中产生各种振动，影响旅客乘坐的舒适性和装运货物的完整性。
所以铁道车辆运行的平稳性是非常重要的，列车客流的更大和速度的更高会对车辆有所影响。
铁道车辆在受到影响后势必会对乘客乘坐的舒适性和安全性造成影响，现有的技术渐渐的在失去保证舒适和安全的能力，不能更好的满足乘客对舒适与安全的需求。
因此，在新形势下，有必要研究铁道车辆的运行平稳性能，使得列车运行更加能满足当今社会对公共交通工具的要求。
1 造成铁道车辆运行振动过大的因素分析1.1轨道线路对列车运行振动的影响各种振动是影响车辆运行品质的主要因素，影响振动的因素分为以下四个。
1.1.1与轨道有关的激振因素钢轨接头处的轮轨冲击由接头处速度方向变化引起的冲量S（1）q：簧下质量△V：速度变化量：接触时速度θ：前后轮轨接触点与轮心所张的角1.1.2轨道的垂向变形轨头处的垂向变形大于轨道中间的垂向变形（10%－15%），在有缝轨道上轮轨接触点轨迹用半个正弦波简化：（2）2:一根钢轨的端部与中部下沉量之差 :轨条长度t:自某初始位置经历的时间V：车辆运行速度2.1.3轨道的局部不平顺轨道的局部不平顺包含轨道超高、顺波、横向变化、曲率半径变化、轨距变化、通过叉辙、局部磨损、局部隆起或下沉、温度引起的涨轨等1.1.4轨道的随机不平顺不平顺：实际轨道中心线与理想轨道中心线的偏差。
最新第十章 铁道车辆的运行性能精品课件
轮对的蛇行(shéxíng)运动的周T期为2
2
V
br0
0
蛇行运动的波长
L TV 2
br0
0
y0:轮对中心偏离轨道(guǐdào)中心的初始 值；
y:轮对中心相对轨道(guǐdào)中心的横移量；
b:同一轮对左右车轮滚动圆跨距的一半；
r0:车轮名义滚动圆半径；
V：车辆运行速度 ；
无弄在直线或曲线上，容许偏差为 最宽不超过6㎜，最窄不小于2㎜。 （3）高低不平顺 轨道中心线上下的不平顺称为高低不平顺。 产生(chǎnshēng)这类不平顺的原因： 路基捣固坚实程度、扣件松动、钢轨磨耗等。
第九页，共48页。
长度在4m以下的高低不平顺会引起轮轨间很大的 作用力。
（长度在100－300mm范围内有3mm的高低不平顺， 当车辆以90km/h通过(tōngguò)时，由不平顺产生 的轮轨冲击力可达300kN左右，为轮轨静压力的三 倍。而且很难用轨道检查车测得。）
第四页，共48页。
2 a:一根钢轨的端部与中部下沉量之差
Lr:轨条长度 t:自某初始位置(wèi zhi)经历的时间 V：车辆运行速度
第五页，共48页。
3、轨道的局部(júbù)不平顺
轨道超高 顺波 横向变化 曲率半径变化 轨距变化 通过叉辙 局部磨损 局部隆起(lónɡ qǐ)、下沉 温度引起的涨轨
保障运行安全有如下方面的条件：
主要包括：防止蛇行运动的稳定性；
防止脱轨的稳定性；
4.6-6.5
3.1-4.5
≤4
不能长期运 ≥0.65
≥0.36
≥6.5
≥4.6
≤5
行
长期运行危 ≥ 0.7
轨道车辆运动稳定性与参数优选61页PPT
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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轨道车辆运动稳定性与参数优选
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
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弹簧越柔软则可使乘坐越舒适，但却会 影响缓冲橡胶的耐久性，而且还会降低 运行的稳定性。
转向架参数与车辆动力学性能的定性关系
对于自激振动系统，当车辆的运行速度略超过某 一最低临界速度值，系统中就开始失稳。系统一 旦失稳，随着速度的提高，失稳程度也越严重。
因此，车辆的运行速度可以容许超过共振的临界 速度，而绝对不能超过蛇行运动的临界速度。
车辆系统蛇行稳定性判定方法
线性方法： 特征值法 最小阻尼系数法
非线性方法： 极限环法
特征根法
V=150km/h
V=500km/h
在不同速度下，车辆系统对应不同的特 征值。当在某一速度下系统的特征值实 部出现负值且小于该速度时系统特征值 不出现负值，则该速度为系统对应的线 性临界速度。
最小阻尼系数法
第二节 自由轮对蛇行运动
自由轮对稳定性特性:
只要速度大于零，轮对的振幅将随着时间的延 续而不断扩大，因此自由轮对从运动的开始就 是失稳的；
在失稳工况下，轮对的振幅（横移）超过轮轨 间隙时，轮缘就开始打击钢轨，这将损害车辆 ，破坏线路，甚至可能造成行车事故；
自由轮对蛇行失稳程度与轮对的结构参数、蠕 滑系数有关。
自由轮对蛇行运动频率与波长
自由轮对蛇行运动频率 ：
自由轮对蛇行运动波长 ：
整车蛇行失稳
整车蛇行失稳形式
转向架车辆具有两种蛇行运动： 第一种：车体蛇行（车体摇晃激烈、频率较低）
方向 100 120 140 160 180 200 220 横向 2.28 2.35 2.43 2.58 2.64 2.73 2.83 垂向 2.56 2.74 2.89 2.97 3.03 3.12 3.23
参数对稳定性影响
对系统临界速度起决定性作用的参数主要是 轴箱纵向和横向定位刚度、抗蛇行减振器阻 尼和二系横向阻尼；
纵向刚度越大，一般脱轨系数也越大； 横向刚度越大，车辆曲线通过能力越弱；
轴箱定位刚度对平稳性指标影响
纵向刚度对横向和垂向平稳性指标无明显影响； 横向刚度对横向平稳性指标有一定的影响，对垂向平稳
性指标无明显影响；
2. 轴箱弹簧垂向刚度对临界速度影响
Wy Wz
轴箱弹簧垂向刚度对平稳性影响
更为紧凑和减轻重量，选用固定轴距总是力 求短些好。
减振器失效工况
抗蛇行减振器失效 二系横向减振器失效 二系垂向减振器失效 二系垂向减振器失效
整车抗蛇行减振器失效后系统动力学性能 1. 系统临界速度 Vcr= 452.87 km/h Vcr=257.16 km/h
2. 平稳性
方 向 100 120 140 160 180 200 220 横 向 1.98 2.05 2.07 2.12 2.20 2.23 2.28 垂 向 1.64 1.71 1.82 1.86 1.92 1.97 2.03
在一定范围内，二系横向阻尼值对系统 临界速度有明显影响；
对系统曲线通过性能几乎没有影响； 对系统垂向平稳性几乎没有影响； 对系统横向平稳性有明显影响；
6. 抗蛇行减振器阻尼对临界速度的影响
抗蛇行减振器阻尼对平稳性影响
对动力学性能影响特性
抗蛇行减振器阻尼值对车辆系统的临界速度影 响十分明显，在一定值范围内，阻尼值越大系 统临界速度也越高，但当超过一定范围后，阻 尼值增加系统临界速度不再增大；
参数对平稳性影响
对系统垂向平稳性影响起决定性作用的则主要 是垂向悬挂参数，如轴箱悬挂垂向刚度与减振 器阻尼、二系悬挂垂向刚度与减振器阻尼；
对系统横向平稳性影响起决定性作用的则主要 是横向悬挂与结构参数，如轴箱横向定位刚度 、二系悬挂横向刚度与跨距、横向减振器阻尼 等。
其它参数对平稳影响不是十分明显。
采用轮对弹性定位的转向架是抑制车体蛇行的措 施之一，同时对提高转向架的临界速度也极为有 效。
第三节 系统参数对系统性能影响
正常状态参数对系统性能影响 阻尼器失效状态对系统性能影响
一、正常状态参数对系统性能影 响
轴箱纵向和横向定位刚度 轴箱弹簧垂向定位刚度 轴箱垂向减振器阻尼 二系纵向与横向刚度 二系横向减振器阻尼 抗蛇行减振器阻尼
1. 轴箱定位刚度
无抗蛇行减振器时系统临界速度
无抗蛇行减振器时系统临界速度
轴箱定位刚度对系统临界速度影响
对动力学性能影响特性
在一定范围内，轴箱定位刚度越大，系统临 界速度越大，但在超过一定数值后，系统临 界速度增加率明显减小，并且在超过某一范 围后，临界速度反而有所减小；
轴箱纵向定位刚度对临界速度有决定性的影 响，轴箱横向定位刚度对转向架系统的临界 速度影响较轴箱定位纵向刚度小；
轴距、轴箱悬挂横向跨距、抗侧滚扭杆刚度 对系统曲线通过能力有一定的影响，但不十 分明显；
其他参数则对系统曲线通过几乎没有影响， 或者说系统所有的垂向悬挂参数对系统曲线 通过能力几乎没有影响。
车辆稳定性与曲线通过
蛇行运动稳定性是衡量车辆（转向架）横向 动力学性能的一项十分重要的指标，但必须 兼顾车辆的曲线通过性能，因为转向架的主 要参数对稳定性和曲线通过性能两者的影响 通常相互矛盾。
对动力学性能影响特性
踏面斜率是影响蛇行运动临界速度的最重要参 数之一，仅次于轮对定位刚度。踏面斜率越大 系统临界速度越低；
为追求高的临界速度，日本新干线电动车组上 的车轮踏面曾降至0.025，但随之带来车轮踏 面旋削次数及旋削量增加的麻烦；
踏面斜率越大系统曲线通过能力越强； 踏面斜率在新设计转向架时可以选定，但经过
横向刚度对垂向舒适度指标无明显影响，对横 向舒适度指标有明显影响；
二系垂向刚度对临界速度和平稳性影响
对动力学性能影响特性
二系垂向刚度对系统稳定性无明显影响 ；
二系垂向刚度对系统横向舒适度指标无 明显影响，对垂向舒适度指标有较大影 响；
5. 二系横向阻尼对临界速度和平稳性影响
对动力学性能影响特性
对动力学性能影响特性
轴箱垂向刚度对车辆稳定性和曲线通过 能力无明显影响；
轴箱垂向刚度对横向和垂向平稳性指标 影响明显；
3. 轴箱垂向减振器阻尼对临界速度影响
轴箱垂向减振器阻尼对平稳性影响
对动力学性能影响特性
轴箱垂向减振器值对系统稳定性几乎没有影响 ；
轴箱垂向减振器值对曲线通过能力几乎没有影 响；
抗蛇行减振器阻尼对系统曲线通过能力无明显 影响；
抗蛇行减振器阻尼对横向平稳性有一定影响： 阻尼值越大，平稳性指标越小，乘坐舒适度越 好；
抗蛇行减振器阻尼对垂向平稳性几乎没有影响 。
7. 踏面斜率对临界速度的影响
踏面斜率越大系 统临界速度越低 ；
踏面斜率越大系 统曲线通过能力 越强；
，通常在较低速度下发生； 第二种：转向架蛇行（车体振动不很明显，转向
架激烈摇摆、频率较高），通常在较高 速度下发生；
整车蛇行失稳特性
装有刚性转向架或自由轮对的车辆，其蛇行运动 在本质上就是不稳定的。
轮对弹性定位的转向架式车辆，即使转向架与车 体之间不存在回转阻尼或回转复原弹簧，车体在 低速范围内也是稳定的。
固定轴距、轴箱悬挂横向跨距以及二系横向 刚度对临界速度也有一定的影响；
其他参数如一系悬挂垂向刚度与阻尼、二系 纵向刚度、二系悬挂垂向刚度与减振器阻尼 、止挡自由间隙与弹性刚度、抗侧滚扭杆刚 度等，对系统临界速度几乎没有影响。
参数对曲线通过能力影响
对于系统曲线通过能力起决定性作用的参数 ，仍主要是轴箱纵向和横向定位刚度；
一段时期后，大致稳定在0.15-0.25之间；
8. 蠕滑系数对临界速度的影响
对动力学性能影响特性
当蠕滑系数较小时临界速度也较低 ；
当超过一定值后上升趋势逐渐缓慢 ；
9. 固定轴距对临界速度的影响
对动力学性能影响特性
临界速度随着转向架固定轴距的增加而单调 上升；
固定轴距增加车辆曲线通过能力有所下降； 为了平衡曲线通过能力并且使转向架的结构
自激振动
系统内部的非振动能量转换为振动的激扰力 而产生的振动。
轮对上并未受到来自钢轨的激振力，因此蛇 行运动是一种自激振动。
低速时，自激振动的频率通常等于或接近系 统的自振频率，振幅取决于初始条件。
车辆蛇行运动的能量来自机车牵引力。
共振与失稳
对于强迫振动系统，只要激振力中的某一个频率 与该系统的自振频率中的某一个相等时就会发生 共振，超过共振临界速度后，共振现象就消失。
轴箱垂向减振器值对乘座舒适性有较大影响， 一般有减振器值越大，舒适性越好；
4. 二系纵向和横向刚度对临界速度影响
二系纵向和横向刚度对平稳性影响
对动力学性能影响特性
中央悬挂纵向和横向弹簧刚度对系统稳定性、 安全性和曲线通过能力有一定的影响；
纵向刚度对垂向和横向舒适度指标无明显影响 ；
轨道车辆运动稳定性与参数优选_图文.ppt
Hale Waihona Puke 第一节 蛇行运动与自激振动
蛇行运动： 具有一定形状踏面的铁道车辆轮对，沿着
平直钢轨滚动时会产生一种振幅有增大趋 势的特有运动——轮对一面横向移动、一 面又绕通过其质心的铅垂轴转动，这两种 运动的耦合，称为轮对的蛇行运动。 转向架蛇行运动（二次蛇行） 车体蛇行运动（一次蛇行）
轴箱定位刚度对曲线通过能力影响
横 向 轮 轨 力
轴箱定位刚度对曲线通过能力影响
垂 向 轮 轨 力
轴箱定位刚度对曲线通过能力影响
轮 对 摇 头 角 位 移
对动力学性能影响特性
轴箱定位刚度对系统轮轨力有一定的影响：随 着刚度的增大，系统轮轨横向和垂向力都有所 增加；
在小半径曲线上，纵向刚度对轮轨横向力影响 较大，在较大半径上，纵向刚度对轮轨横向力 影响较小；