62第二章铁道车辆动力学性能PPT课件
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GB5599-85规定，客车用距离1、2位心盘一侧横向 偏离1m处地板面上、货车用在1或2位心盘内侧距心盘中 心线小于1000mm的车体底架中梁下盖板上的的横向及 垂向加速度，来统计计算客货车垂直、横向平稳性指标， 最大加速度和平均加速度。新造客车、货车的横向及垂 向平稳性指标应满足GB5599-85的良好标准。
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)。
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
Sperling等人提出影响车辆平稳性的两个重要因素：
za （1）位移对时间的三次导数：加速度变化率
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
1m
地板面上布置测点
后转向架中心
前进方向
前转向架中心
GB5599-85 客车测点
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
<1m 底架中梁下盖板上布测点
后转向架中心
前进方向
前转向架中心
GB5599-85 货车测点
4. 相关标准
[1] GB T 5599-1985 铁道车辆动力学性能评定和试 验鉴定规范；
[2] 200 km/h及以上动车组动力学性能试验鉴定方法 及评定标准。
[3] TB T 2542-2000 铁路机车车辆振动试验方法 （JIS E4031-1994）；
[4] TB T3058-2002 铁路应用 机车车辆设备冲击和 振动试验(IEC 61373:1999)； IEC国际电工委员会；JIS 日本工业标准；
2. 车辆运行安全性
（一）倾覆系数 （二）脱轨系数
（1）车轮脱轨系数 （2）轮对脱轨系数 （3）轮重减载率 （4）车轮跳轨 （5）横向力允许限度 （三）柔度系数 （四）车辆曲线通过性能
2.1 铁道车辆动力学性能概述
3. 转向架主要部件的动强度
转向架的摇枕、构架（侧架） 动力系数 疲劳破坏
2.1 铁道车辆动力学性能概述
第二章 铁道车辆动力学性能
第一节 铁道车辆动力学性能概述 第二节 车辆运行平稳性 第三节 车辆运行稳定性（安全性） 第四节 转向架主要部件的动强度 第五节 车辆蛇行运行稳定性
整体概况
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概况2
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概况3
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后转向架中心
前进方向
前转向架中心
2.2 平稳性评定标准
二、舒适性(Nmv)指标：
舒适性指标的计算方法和Sperling指标计算方法不同。 • 首先得到各测点的纵向、横向和垂向加速度时间历程； • 对时间历程按5s分成至少60个数据段； • 再对每数据段进行傅立叶变换和频域加权（或滤波）； • 求每段数据各方向的最大加速度； • 对各方向各段加速度最大值取95%的最大值，再按以下公
6 5 0 / f 2 单减
1
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
W to t(W 1 1 0W 2 1 0 W n 1)0 .1
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
我国主要采用Sperling的平稳性指数来评价车辆的平 稳性等级。
将反映冲动和反映振动动能两项的乘积作为衡量标准来 评定车辆运行品质
z 0 2 f3 z 0 2 f2 2 f5 z 0 3
W 10 2f5z0 3 F f 2 .7 10 z0 3f5 F f 0 .819 0 a f3F 6 f
az0 2z02f2 加速度幅值，cm/s-2
F f
zma xz02f3
z 在一定意义上代表力的变化率 ，F ma
F的增减变化引起冲动的感觉。
（2）振动时动能的大小：
z z0sint
1 2 M cz 2 1 2 M cz02 1 2 M cz0 2f2 E d
z02f
2
2Ed Mc
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
2.1 铁道车辆动力学性能概述
4. 相关标准
[4] UIC 518 铁路车辆动力学性能、行车安全性、轨 道疲劳和运行品质的试验及验收；
[5] UIC513 铁道车辆旅客振动舒适性评定指南;
[6] AAR M-1001 新造货车运用性能的试验和分析 ；
[7] EN 14363 铁路应用— 铁路机车车辆运行特性验 收试验— 运行特性试验和静态试验
UIC国际铁路联盟；AAR 美国铁路协会。
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GB5599-
85；UIC513；ISO2613；日本、英国等各国的评价标 准。
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
平稳性指标
2.0
1.9
1.8
横向平稳性指标
垂向平稳性指标
1.7
1.6
1.5
1.4 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
运行速度/(km/h)
车辆平稳性指标和车速的关系
2.2 平稳性评定标准
二、舒适性(Nmv)指标：
• 舒适性指标分简化方法和完全方法，一般仿真计算采 用简化方法。其测点如下图：
根据人体对振动疲劳感受不同，由实验获得的频 率修正函数
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
f Ff
垂 0.5-5.9
向 振
5.9-20
动 >20
0.325f 2 单增 4 0 0 / f 2 单减
1
横 0.5-5.4向 振ຫໍສະໝຸດ 5.4-26动 >26
0 . 8 f 2 单增
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
• 平稳性等级 平稳性指标分横向和垂向，平稳性等级是一样的。
客车 W<2.5 优 W<2.75 良好 W<3.0 合格
货车 W<3.5 优 W<4.0 良好 W<4.25 合格
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
2.1 铁道车辆动力学性能概述
1. 车辆运行平稳性
（一）客车：旅客乘坐的舒适性 评价指标：平稳性指标、平均最大振动加速度、疲劳时间、 在曲线上舒适性、等舒适度曲线、动荷系数等指标
（二）货车：确保运送货物的完整性 评价指标：平稳性指标、最大振动加速度 平均最大振动加速度、动荷系数等指标
2.1 铁道车辆动力学性能概述
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)。
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
Sperling等人提出影响车辆平稳性的两个重要因素：
za （1）位移对时间的三次导数：加速度变化率
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
1m
地板面上布置测点
后转向架中心
前进方向
前转向架中心
GB5599-85 客车测点
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
<1m 底架中梁下盖板上布测点
后转向架中心
前进方向
前转向架中心
GB5599-85 货车测点
4. 相关标准
[1] GB T 5599-1985 铁道车辆动力学性能评定和试 验鉴定规范；
[2] 200 km/h及以上动车组动力学性能试验鉴定方法 及评定标准。
[3] TB T 2542-2000 铁路机车车辆振动试验方法 （JIS E4031-1994）；
[4] TB T3058-2002 铁路应用 机车车辆设备冲击和 振动试验(IEC 61373:1999)； IEC国际电工委员会；JIS 日本工业标准；
2. 车辆运行安全性
（一）倾覆系数 （二）脱轨系数
（1）车轮脱轨系数 （2）轮对脱轨系数 （3）轮重减载率 （4）车轮跳轨 （5）横向力允许限度 （三）柔度系数 （四）车辆曲线通过性能
2.1 铁道车辆动力学性能概述
3. 转向架主要部件的动强度
转向架的摇枕、构架（侧架） 动力系数 疲劳破坏
2.1 铁道车辆动力学性能概述
第二章 铁道车辆动力学性能
第一节 铁道车辆动力学性能概述 第二节 车辆运行平稳性 第三节 车辆运行稳定性（安全性） 第四节 转向架主要部件的动强度 第五节 车辆蛇行运行稳定性
整体概况
+ 概况1
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概况2
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概况3
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后转向架中心
前进方向
前转向架中心
2.2 平稳性评定标准
二、舒适性(Nmv)指标：
舒适性指标的计算方法和Sperling指标计算方法不同。 • 首先得到各测点的纵向、横向和垂向加速度时间历程； • 对时间历程按5s分成至少60个数据段； • 再对每数据段进行傅立叶变换和频域加权（或滤波）； • 求每段数据各方向的最大加速度； • 对各方向各段加速度最大值取95%的最大值，再按以下公
6 5 0 / f 2 单减
1
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
W to t(W 1 1 0W 2 1 0 W n 1)0 .1
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
我国主要采用Sperling的平稳性指数来评价车辆的平 稳性等级。
将反映冲动和反映振动动能两项的乘积作为衡量标准来 评定车辆运行品质
z 0 2 f3 z 0 2 f2 2 f5 z 0 3
W 10 2f5z0 3 F f 2 .7 10 z0 3f5 F f 0 .819 0 a f3F 6 f
az0 2z02f2 加速度幅值，cm/s-2
F f
zma xz02f3
z 在一定意义上代表力的变化率 ，F ma
F的增减变化引起冲动的感觉。
（2）振动时动能的大小：
z z0sint
1 2 M cz 2 1 2 M cz02 1 2 M cz0 2f2 E d
z02f
2
2Ed Mc
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
2.1 铁道车辆动力学性能概述
4. 相关标准
[4] UIC 518 铁路车辆动力学性能、行车安全性、轨 道疲劳和运行品质的试验及验收；
[5] UIC513 铁道车辆旅客振动舒适性评定指南;
[6] AAR M-1001 新造货车运用性能的试验和分析 ；
[7] EN 14363 铁路应用— 铁路机车车辆运行特性验 收试验— 运行特性试验和静态试验
UIC国际铁路联盟；AAR 美国铁路协会。
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GB5599-
85；UIC513；ISO2613；日本、英国等各国的评价标 准。
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
平稳性指标
2.0
1.9
1.8
横向平稳性指标
垂向平稳性指标
1.7
1.6
1.5
1.4 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
运行速度/(km/h)
车辆平稳性指标和车速的关系
2.2 平稳性评定标准
二、舒适性(Nmv)指标：
• 舒适性指标分简化方法和完全方法，一般仿真计算采 用简化方法。其测点如下图：
根据人体对振动疲劳感受不同，由实验获得的频 率修正函数
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
f Ff
垂 0.5-5.9
向 振
5.9-20
动 >20
0.325f 2 单增 4 0 0 / f 2 单减
1
横 0.5-5.4向 振ຫໍສະໝຸດ 5.4-26动 >26
0 . 8 f 2 单增
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
• 平稳性等级 平稳性指标分横向和垂向，平稳性等级是一样的。
客车 W<2.5 优 W<2.75 良好 W<3.0 合格
货车 W<3.5 优 W<4.0 良好 W<4.25 合格
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
2.1 铁道车辆动力学性能概述
1. 车辆运行平稳性
（一）客车：旅客乘坐的舒适性 评价指标：平稳性指标、平均最大振动加速度、疲劳时间、 在曲线上舒适性、等舒适度曲线、动荷系数等指标
（二）货车：确保运送货物的完整性 评价指标：平稳性指标、最大振动加速度 平均最大振动加速度、动荷系数等指标
2.1 铁道车辆动力学性能概述