第二章铁道车辆动力学性能
列车动力学复习资料
1. 列车振动的六个自由度指哪六个振动？其中哪些振动属于纵向振动？哪些属于横向振动？哪些属于垂向振动？2. 铁道车辆动力学性能包括哪三个方面？3. 车辆车辆安全性主要涉及到哪两个方面？4. 评价车辆安全性的主要指标有哪三个？5. 脱轨的方式有哪些？6. 脱轨系数的定义与推导。
脱轨系数的高低对安全性的影响？7. 评价车辆的平稳性指标主要有哪些？8. sperling 指标考虑了哪些因素对舒适度的影响。
9. 依据下图分析人体垂向、水平方向的敏感频率范围。
-2垂直方向均方根加速度/m .s8.06.35.04.02.0 1.0频率/Hz-2水平方向均方根加速度/m .s 8.06.35.04.02.0 1.0频率/Hz10.依据上图分析超高的设置？什么是欠超高？什么是平衡速度？什么是过超高？11.什么是滚动圆直径？12.国内轮缘间隙的计算？13.在运营中使用的车轮踏面类型有哪两类？14.等效锥度的推导？15.轮对重力刚度是定义在哪个运动前提下的？对轮对这种运动的影响如何？是正刚度还是负刚度？16.轮对重力角刚度是定义在哪个运动前提下的？对轮对这种运动的影响如何？是正刚度还是负刚度？17.轮对质量对轮轨动力间的影响是有利的还是不利的？18.轮对低动力设计方法包括哪几个方面？19.轮轨接触状态通常有哪两种形式？20.对车辆动力学影响较大的轮轨接触几何参数有哪些？21.通过下图，分析锥形踏面和磨耗型踏面对蛇形运动和曲线通过能力的影响。
22.轨道的三大薄弱环节是社么？23.赫兹接触理论把接触的两个物体视为弹性体，其接触斑形状假定为什么？影响接触斑大小的因素有哪些？24.理解轮轨蠕滑现象。
25.轮轨滑动包括刚性滑动和弹性滑动。
26.蠕滑的大小用什么表示？27.蠕滑理论主要解决哪三者间的关系？28.carter理论是两维滚动接触理论，给出了纵向蠕滑系数。
29.J-V理论是三维滚动接触理论，给出纵向和横向蠕滑系数。
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
第86页/共110页
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
第二章铁道车辆动力学性能
1 2
M c z2
1 2
Mc z02
1 2
Mc z0 2f
2
Ed
z0
2f
2
2Ed Mc
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
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
z02f 3 z0 2f 2 2f 5 z03
W
10
注意单位
2.2 平稳性评定标准
五、客车在曲线上舒适性及其指标：
（一）未平衡的离心加速度及其标准：
我国铁路用限制欠超高的形式来保证列车 通过曲线 时的安全性和旅客舒适。规定： （1）等级较高的线路上，客车欠超高小于70mm； （2）一般线路上，欠超高小于90mm； （3）既有线上提速，某些线路的欠超高小于110mm。
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：
SV 2 hd gR h Vh
h hd gR
S
m/s2
3.6 h hd 9.81 R km/h
1500
Vh 曲线限速，km/h；
h, hd 实设超高、欠超高，mm；
R 曲线半径，m。
2.2 平稳性评定标准
舒适性和平稳性指标的差异 1. 测量点和测量的加速度不同； 2. 计算方法不同； 3. 评价方法(有无纵向)和等级不同；
2.2 平稳性评定标准
三、 最大加速度：
GB5599-85规定： 货车车体： 横向最大振动加速度<0.5g； 垂向最大振动加速度<0.7g。
我国规定用最大加速度来确定货车的限制速度。在 100km的试验区段内，按规定标准测定货车通过直道、弯 道、车站侧线时的最大振动加速度，在货车限制速度范围 内超限加速度不应大于3个。若超限加速度大于3个，则应 重新规定试验货车的限制速度。
车辆动力学基础
车辆动力学基础第一章1．车体在空间的位置由6个自由度的运动系统描述。
浮沉、摇头、点头、横摆、伸缩、侧滚2．轴重：铁道车辆的轴重是指车辆每一根轮轴能够承受的允许静载。
3．轴距：是指同一转向架下两轮轴中心之间的纵向距离。
4．轴箱悬挂：是将轴箱和构架在纵向、横向以及垂向联结起来、并使两者在这三个方向的相对运动受到相互约束的装置。
5．中央悬挂：是将车体和构架/侧架联结在一起的装置，一般具有衰减车辆系统振动、提高车辆运行平稳性和舒适性的作用。
6．曲线通过：曲线通过是指车辆通过曲线时，曲线通过能力的大小，反映在系统指标上，主要表现为车辆轮轨横向力、轮对冲角以及轮轨磨耗指数等的大小上。
7．自由振动：是指在短时间内，由于某种瞬间或过渡性的外部干扰而产生的振动，其振动振幅如果逐渐变小，该系统将趋于稳定；相反，若振幅越来越大，则系统将不稳定。
第二章1．车辆的动力性能主要包括运行稳定性（安全性）、平稳性（舒适性）以及通过曲线能力等。
2．车辆脱轨根据过程不同大体可分为爬轨脱轨、跳轨脱轨、掉道脱轨。
3．目前我国车辆部门主要采用脱轨系数和轮重减载率两项指标。
4．当横向力作用时间t小于0.05s时，用0.04/t计算所得的值作为标准值。
5．不仅仅依靠脱轨系数来判断安全性的原因：（1）轮重较小时与其对应的横向力一般也较小，计算脱轨系数时受到轮重和横向力的测量误差的影响就较大，因此要获得正确的脱轨系数比较困难。
（2）垂向力较小时，使用该垂向力和与其对应的横向力得到的脱轨系数很容易达到脱轨限界值；另一方面，单侧车轮轮重减小时，另一侧车轮轮重一般会增大，此时极小的轮对冲角变化会导致较大的横向力，从而加大了脱轨的危险性。
（3）根据多次线路试验来看，与其说脱轨系数值较大容易导致列车脱轨，还不如说轮重减少的越多越容易导致列车脱轨。
6．评价铁道车辆乘坐舒适性最直接的指标就是车体振动加速度。
第三章1．轮对的组成：轮对由一根车抽和两个相同的车轮组成。
高铁车辆动力学性能分析
高铁车辆动力学性能分析第一章：引言高铁是一种新型的快速交通工具，具有高速度、高质量、高效率、高安全等特点。
高铁车辆动力学性能分析是保证高铁安全、可靠运行的重要技术之一。
车辆动力学性能分析主要包括运动学和动力学方面的问题，车辆的设计、制造和运营都需要依赖于动力学模型和数学分析。
第二章：高铁车辆运动学分析2.1 高铁车辆的结构特点高铁车辆是一种复杂的动力学系统，其结构包括了车头、车身、车底、车轮、车轴、制动系统、悬挂系统、传动系统等各个组成部分。
高铁车辆的车体有重要的作用，它负责承载车轮载荷、传递车轮和地面的反作用力、保证车内乘客稳定、舒适的旅行。
2.2 运动学特征运动学是研究高铁车辆运动规律的学科。
高铁车辆的初始速度和加速度、刹车距离、车体倾斜等都是运动学问题。
高铁车辆的最高速度、加速度、制动距离等与车辆的设计、铁路线路环境、运行方式等息息相关。
运动学分析是基于车辆的物理参数进行的，因此它的结果可以为车辆运行加强保障作用。
第三章：高铁车辆动力学分析3.1 动力学特点动力学研究高铁车辆的加速、减速、曲线运行、冲击、摆振等动力学性能。
高铁车辆的动力学特点与车辆的质量、惯量、弹性、阻尼和车轮-轨道间的作用力有关。
高铁车辆的速度、加速度、轨道几何、弯道倾角和曲率、轮轴接触力、轴承摩擦力等都是影响动力学性能的因素。
动力学分析是车辆运行安全的重要保障。
3.2 动力学模型为了研究车辆的动力学特性，需要建立一种车辆动力学模型，这个模型可以描述和预测车辆在各种工况下的运动状态和行为。
车辆动力学模型包括刚体模型、弹性模型、多体系统模型等三种。
刚体模型是将高铁车辆看作一个整体，其结构和形态是不变的。
弹性模型是在刚体模型的基础上增加了车体和地面之间的弹性接触面。
多体系统模型把车辆看作是由一系列刚体组成的机构系统，这种模型允许车辆进行更加复杂的运动。
第四章：高铁车辆动力学模拟4.1 建立动力学模型建立高铁车辆动力学模型是动力学分析的基础。
铁路货车动力学性能试验标准对比
技术装备铁路货车动力学性能试验标准对比王鼎，苗晓雨，熊芯（中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，北京100081）摘要：随着我国铁路货车提速，机车车辆动力学性能评定和试验鉴定需使用改进的试验方法，以提高试验质量。
对比GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》与GB/T5599—2019《机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》的异同点，从试验条件、评定指标和测试数据处理等方面，将动力学性能试验数据分别按照2个标准中的试验方法进行数据处理，对处理后的结果进行对比分析，包括运行稳定性、运行品质、运行平稳性对比分析，并对货车动力学性能试验提出建议。
关键词：铁路货车；动力学性能；性能试验；标准对比；试验数据中图分类号：U266.2 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）08-0082-09DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.05.25.0040 引言GB/T 5599—2019《机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》（简称2019版标准）于2019年12月10日发布，2020年7月1日正式实施，代替了GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（简称1985版标准）［1-2］。
2019版标准在1985版标准的基础上，对动力学性能试验评定指标等级限值、数据处理方法以及采样要求进行修改。
30多年来，我国铁路货车的动力学性能指标执行1985版标准，由于该标准制定时铁路货车的运行速度较低，在近几年铁路货车提速、提高轴重的大背景下，有必要使用改进的试验方法以提高试验质量［3-5］，更好地服务于货车行业的发展。
2019版标准改进后的试验方法与1985版标准有何区别，以及2019版标准动力学性能的评定方式对铁路货车动力学性能的评价有哪些影响，值得进行对比分析研究。
首先从试验条件、试验方法、数据处理方法等几方面对2019版标准和1985版标准进行对比；其次详细分析2019版标准动力学性能的评定方法对铁路货车动力学性能评价的影响；再次使用动力学性能试验实际数据分别按照2个标准的数据处理方法进行数据处理，并对得到的结果进行对比分析，最后提出更有利于2019版标准实施的建议。
第2章 CRH2型动车组转向架
CRH
第一节 转向架结构概要及主要参数
HTY
BOGIE
动 力 转 向 架
13
CRH 第一节 转向架结构概要及主要参数 HTY
BOGIE
横向液压减震器
驱动装置
高度调整阀
牵引电机
构架
盘型制动装置 （基础制动装置）
驱动轮对
一系悬挂装置 轴箱
二系悬挂装置
抗蛇形减震器
动力转向架总图
14
CRH
HTY
第一节 转向架结构概要及主要参数
设计）进行设计，按JIS E 4502标准进行生产。为提高车 轴的疲劳安全性，采用高频淬火热处理和滚压工艺。 为了在保证强度的同时减轻质量，轮对的车轴采用空心车 轴，镗孔径60mm,材料为S38C，轴颈直径φ130 mm， 超声波探伤检测。
26
CRH 第二节转向架主要部件组成及性能
HTY
BOGIE
31
CRH HT第Y 二节 转向架主要部件组成及性能
BOGIE
1.轴箱体结构 轴箱体为钢结构，材质采用铸钢SC450（JIS G 5101）
32
CRH HT第Y 二节 转向架主要部件组成及性能
BOGIE
2.前盖与橡胶盖 轴箱前盖采用铝合金铸件AC4CH-T6（JIS H 5202） 在前盖的前端开口部分装有橡胶盖，防止水、灰尘
2024/8/7
5
CRH
编组改进
HTY
BOGIE
E2-1000动车组采用了8动2拖的列车编组，设计速度
315km/h，列车总功率9600kW；
CRH2型动车组运营速度200km/h，列车编组改为4动4 拖，列车总功率仅为4800kW；
动车组可以采用2列（16辆）联挂运行，能够适合我国长 距离大运输量的运输模式；
62第二章铁道车辆动力学性能PPT课件
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
高速列车车辆动力学性能模拟与分析
高速列车车辆动力学性能模拟与分析近年来，随着高速列车技术的不断发展，高速列车已成为现代交通工具中的主力军之一。
高速列车的车辆动力学性能对于保障行车安全、提高行车效率起着至关重要的作用。
本文将对高速列车车辆动力学性能进行模拟与分析，探讨其在运动过程中的特点和影响因素。
一、高速列车运动的基本原理高速列车运动的基本原理是基于牛顿力学定律和运动学原理。
在运动过程中，列车受到多个力的作用，包括牵引力、阻力、惯性力等。
牵引力是由电力机车或动车组提供的，它使列车产生正向加速度；阻力包括曲线阻力、空气阻力、轮轨摩擦阻力等，它们使列车产生负向加速度；惯性力是由列车的运动状态改变所产生的，它具有一定的惯性导致列车产生加速或减速的效果。
二、高速列车动力学模拟方法为了准确模拟高速列车的动力学性能，我们可以利用计算机仿真软件进行模拟。
通过输入列车的初始状态，包括重量、速度、加速度等参数，以及列车所受力的大小和方向，仿真软件可以计算列车的受力情况和运动轨迹。
根据模拟结果，可以分析列车的运动状态、速度变化以及各个力的相互作用等。
三、高速列车动力学性能分析1. 速度特性分析高速列车的速度是其最重要的性能指标之一。
通过动力学模拟，我们可以获得列车在不同条件下的速度曲线，进而分析列车速度的变化规律。
例如，在起始阶段，列车的速度将逐渐增加直到达到最大速度；在制动过程中，列车的速度将逐渐减小直到停下来。
根据速度曲线，我们可以评估列车的加速度、减速度、最高速度等指标。
2. 加速度影响因素分析列车的加速度是影响运行时间和能耗的重要因素之一。
通过模拟与分析，可以研究不同载荷、牵引力、阻力等参数对列车加速度的影响。
例如，增加牵引力可以提高列车的加速度，减少运行时间；增加载荷会使列车加速度降低，增加能耗。
3. 制动性能分析高速列车的制动性能直接关系到行车安全和乘客舒适度。
通过模拟与分析，可以研究不同条件下列车的制动距离和制动时间。
例如，改变制动力的大小或者系统的制动策略可以影响列车的制动性能。
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。
第15页/共25页
（四）根据轮重减载率评定车轮抗脱轨稳定性 ：
第16页/共25页
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
第20页/共25页
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
第21页/共25页
三、柔度系数及其标准：
第22页/共25页
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
第12页/共25页
铁道车辆动力学基本认识
2
h)
h(X)
功率谱密度：
2 hi
hi
每个成份的方差还与频率间隔有关，功率谱轨密道度可x消除偶然性。
每个成份的方差与有效值的平方是相等的，而幅值又是有效值的 2 倍
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
locked slip region
横向也是一样
(为什么有一块滑动区?)
z
由此产生的蠕滑力与蠕滑率成正比
x z
当切应力超过法向应力与摩擦系数之积,
由此而进入滑动区.
locked slip region
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
220km/h 220km/h
20km/h
20km/h
SELF-ASSESSMENT REPORT FOR THE ASSESSMENT OF UNDERGRADUATE TEACHING
临界速度
9
蛇行运行是衰减还是发散的分界点 线性临界速度: VA,HOPF分叉点 非线性临界速度: VB,拐点 实际临界速度: VA~VB, 与初始状态决定
轨道车辆动力学内容
16
车辆系统动力学分析
线性系统分析
非线性系统分析
静平衡位置
+静平衡位置
抗干扰能力+平稳性
频 域 谱 密 度 方 差 分 析
极限环计算
曲线/任意线路通过
抗干扰能力+平稳性
随 机 激 励
高速列车的轨道动力学性能研究
高速列车的轨道动力学性能研究随着现代铁路技术的不断进步和发展，高速列车作为铁路系统的重要组成部分，受到了广泛的关注。
高速列车除了要具备高速运行的能力，还需要在不同的轨道环境下具备较好的运行动力学性能。
因此，高速列车的轨道动力学性能研究成为了现代铁路技术发展的一个重要研究方向。
一、高速列车的轨道动力学性能高速列车的轨道动力学性能主要包括车辆动力学、车辆稳定性和轨道与车辆之间的相互作用。
其中，车辆动力学指的是车辆在轨道上的运动学和动力学特性，包括速度、加速度、曲率、侧向力等。
车辆稳定性则指的是车辆在高速运行过程中的稳定性，车辆稳定性好，可以减少因车辆失稳而引起的安全事故。
轨道与车辆之间的相互作用则是指车辆在轨道上的振动、噪声等问题，这些问题会影响旅客的舒适度和乘坐体验。
二、高速列车轨道动力学性能研究的现状目前，世界范围内对高速列车轨道动力学性能研究的关注度越来越高，研究方法也很多样化。
例如，采用实验方法来研究车辆、轨道和结构的相互作用；利用数学模型和计算方法对车辆的运行轨迹和动力学特性进行建模和分析；应用计算机仿真技术，来模拟车辆在轨道上的运动过程，以及不同运行条件下的车辆稳定性等问题。
三、高速列车轨道动力学性能研究的意义高速列车的轨道动力学性能研究是现代铁路技术发展的一个重要方向。
研究高速列车的运行轨迹、动力学特性和相互作用，可以揭示高速列车运行中的机理和规律，同时也能提高高速列车的运行效率和安全性，降低运行成本。
此外，对高速列车轨道动力学性能的研究还有助于指导高速列车的设计和制造，推进高速列车技术的不断创新和进步。
四、高速列车轨道动力学性能研究的未来展望未来，在高速铁路技术的发展中，我们需要进一步深化对高速列车轨道动力学性能的研究。
首先，可以继续改进接触力模型，提高计算方法的精度和适用性。
其次，通过大量实验数据对模型进行参数校验和优化，提高模型的准确性和可靠性。
最后，可以利用数据挖掘和机器学习技术，对高速列车的轨道动力学性能进行更加深入的研究和分析。
探究铁路货车蛇行失稳评判限值
探究铁路货车蛇行失稳评判限值本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！铁路货车车轮踏面具有一定的锥度，这会在车辆运行中引起轮对的自激振动，一般表现为前、后转向架强烈的反相位横移和车体强烈的摇头，俗称蛇行失稳。
现有资料表明：我国铁路货车在运行状态不良、特别是空车运行时，在直线线路上高速运行的过程中易发生主频为2～3Hz的蛇行失稳，严重影响列车的运行安全性。
目前，国、内外针对铁路车辆蛇行失稳有不同的评判方法和标准，这些方法和标准主要是基于各国自己的试验数据并结合理论推导而得到的。
文献通过数值仿真，对比分析了采用不同方法和标准评判高速动车组蛇行失稳的适用性。
然而对于铁路货车而言，由于其自身的特殊性(主要是轴重大、速度相对较低、结构中非线性因素较多等)，相关研究成果很少，是否能够简单地套用既有评判方法和标准分析其蛇行失稳，值得研究。
本文通过对比分析既有国内外各种评判铁路车辆蛇行失稳的方法和标准，在探索各个标准之间的差异和联系的同时，为制订适用于我国铁路货车蛇行失稳评判的相关规范，开展铁路货车蛇行失稳评判限值的研究。
1既有的评判方法和标准国内的方法和标准我国目前采用的GB5599—1985 《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中对货车蛇行失稳评判的相关方法和限值未做要求。
在TB17061—2013 《高速铁路工程动态验收技术规范》中规定，对高速动车组构架横向加速度采用～10Hz滤波处理后，其峰值连续6次以上大于等于8m·s-2 (注：如无特殊说明，均使用引用文献或标准中原有加速度单位)的为不合格(即产生蛇行失稳)。
该标准是参照UIC相关标准制定的。
目前我国在铁道车辆动力学试验过程中也多参照此方法和标准进行。
此外，相关学者还提出了振动能量法的概念，以此研究货车蛇行失稳，这是对车辆横向振动状态在统计意义上的反映，是通过大量的试验数据和理论分析，并结合现有GB5599—1985的评定标准(主要是针对车体加速度的评判要求)和信号处理技术，提出的分析车辆(转向架)振动性能的有效方法。
铁道车辆动力学
振动周期为：
2 2 T1 p1 p 1 D2
两次相邻振动的振幅之比为：
zmi Ae nti nT e 1 e n ti T1 zmi1 Ae
——对数衰减率，即对前后两次振幅比取自然对数。
由此可以看出，具有线性阻尼的自由振动，每振动 一次其幅值按 的比例逐渐缩小。
2
设方程有解e
t
方程的特征方程为： 2 方程的通解为：
p 0
2
得：＝ ip
z c1e c2e
ipt
ipt
由欧拉方程 e cos pt i sin 并经过三角函数的变换后，可得
ipt
pt
z A1 cos pt A2 sin pt A sin pt 若t 0时 z z0 z z0
2 1
微ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方程解为：
z 若 t 0 时， z 0
则
f st z A1 cos p1t A2 sin p1t 1
z0
f st A1 z0 1
A2 0
所以
f st f st z z0 cos p1t 1 1
2
z0 p arctan z 0
p K M g f st
1 T f
p f 2
max z
Ag f st
p为振动的固有频率，取决于静挠度。 max 振动加速度幅值，取决于静挠度和振 z 幅。静挠度大，则频率低，加速度小。
式中A为自由振动的振幅，振幅大小取决于车辆振动 的初始条件：初始位移和初始速度（振动频率）。
则方程的特解为：
z0 z z cos pt A sin cos0pt A cos sin pt A sin pt p
铁道车辆基知识
(2) 车辆尺寸参数
车辆定距：车辆两转向架中心之距。一 般在18000㎜之内。
转向架轴距：同一转向架最前位轮轴中 心线与最后位轮轴中心线 之间的距离。
我国新造货车二轴转向架轴距 1750㎜。 我国新造客车二轴转向架轴距 2400㎜。
车辆最大高度：指车辆顶部最高点距钢轨水平面 之间的距离。
最大宽度：指车体最宽部分的尺寸。 以上两个尺寸均需符合机车车辆限界要求。
以确定该车辆一定不超限？ 12 我国铁路的标准轨距是多少？轨距具体是指钢
轨哪个部位间的距离？
13 轨距与轴距又何不同？各是什么？
我国准轨铁路的机车车辆限界GB146。1－ 83在横向基本属于无偏移限界，在垂向需 考虑钩高变化及弹簧的平均静挠度及垂向 均匀磨耗，故基本属于静偏移限界。
欧洲国际铁路联盟对动车 无动力客车及 货车制定了UIC动态限界
特殊路网使用特殊的限界如地铁。将1－6点 的内容包括进去。这种限界可称为‘动态 包络线限界’
铁路的等级：三级 Ⅰ级远期年货运量达15Mt; Ⅱ级远期年货运量达 7.5~15Mt; Ⅲ级年货运量小于7.5Mt;
一、线路基本结构
二、线路纵断面构造
1 限制坡度 2 变坡点与坡段长度 3 相邻坡段的连接 4 驼峰构造
机械化蛇峰
三、线路平面构造 直线 曲线 缓和曲线 道岔
四、高速旅客列车对线路的要求
(2) 车辆全长与换长 全长：该车两端钩舌内侧面间的距离 以m为单位； 换长：车辆全长除以11保留一位小数，
尾数四舍五入；
(3) 车辆定位标记 (4) 表示车辆（主要指货车）设备用途及
结构特点的各种标记；
(5)客车车种汉字标记及定员标记 。
各种标记
200mm宽色带红色：爆炸品 黄色：毒品
高速列车车辆动力学性能研究
高速列车车辆动力学性能研究第一章：前言高速列车是现代交通领域的重要组成部分，其安全、快速、舒适性能是各国交通工程师们长期追求的目标之一。
而作为高速列车的基本组成部分之一，车辆动力学性能对于列车的行驶稳定性和各项性能指标有着直接影响。
因此，对高速列车车辆动力学性能的研究成为了提高高速列车行驶性能的关键之一。
本文将对高速列车车辆动力学性能的研究进行系统总结和介绍，以期为该领域的研究和工程实践提供参考和借鉴，为实现高速列车的更高水平的行驶稳定性和行驶效率作出贡献。
第二章：车辆动力学性能概述车辆动力学性能，简称车辆性能，是指在特定道路或轨道条件下，车辆能够以安全、稳定、高效的方式运行的能力。
该项性能的评价指标主要包括行驶稳定性、平顺性、加速性、制动性、过弯性、设备质量、运行速度、能耗等。
将这些指标放到高速列车的运行环境下来看，车辆动力学性能的实现，一方面需要依靠先进的机械和控制技术来保证车辆在高强度运行下的高效、安全性能，另一方面也需要建立严谨的数学模型和仿真分析平台来加深对车辆性能的理解和研究。
第三章：高速列车车辆动力学性能研究现状近年来，随着高速列车技术的不断发展，车辆动力学性能研究取得了一系列的创新性成果。
其中，有不少研究成果基于时序环境中车辆运动方程和随机稳定性等模型，对列车进行了一系列仿真分析和实验研究，进一步揭示了列车行驶稳定性和各项性能指标的关系和影响机制。
此外，也有不少相关研究通过描述车辆弹性特性、车轮转向特性、轮轨附着力特性等方面，对车辆性能进行了较为全面深入的研究和分析。
总体上看，当前高速列车车辆动力学性能研究已经相对成熟，但仍需要进一步深入研究，以期不断推进高速列车的行驶稳定性和各项性能指标的提升。
第四章：高速列车车辆动力学性能研究方向基于对现有高速列车车辆动力学性能研究的总结和分析，可以将高速列车车辆动力学性能研究的方向分为以下几个方向：1.高速列车行驶稳定性列车行驶稳定性是列车动力学性能的核心之一。
货物列车动力学性能评定标准的研究与建议方案(续一)——轮轨横向力评定标准
货物列车动力学性能评定标准的研究与建议方案(续一)——轮
轨横向力评定标准
翟婉明
【期刊名称】《铁道车辆》
【年(卷),期】2002(040)002
【摘要】针对GB5599-1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中轮轨横向力评定标准所存在的缺陷及其在现阶段的不适应性,提出了修订轮轴横向力评定标准的建议方案、实施细则说明及其修订的理论依据.
【总页数】3页(P9-10,25)
【作者】翟婉明
【作者单位】西南交通大学,列车与线路研究所,四川,成都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】U270.1+1;U272
【相关文献】
1.A级住宅从方案设计起步——试论以《住宅性能评定技术标准》指导住宅方案设计 [J], 刘小丽;周建文;刘荣;张纪青
2.与住宅性能非标准化评定饯行--写在《住宅性能评定技术标准》宣贯之际 [J], 李晓莹
3.货物列车动力学性能评定标准的研究与建议方案(待续)--防脱轨安全性评定标准[J], 翟婉明
4.货物列车动力学性能评定标准的研究与建议方案(续完)——轮轨垂向力及车钩力
的评定标准 [J], 翟婉明
5.《住宅建筑规范》、《住宅性能评定技术标准》、《绿色建筑评价标准》三部国家标准开始实施 [J], ;
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[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
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
UIC国际铁路联盟；AAR 美国铁路协会。
第二章铁道车辆动力学性能
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。
650 / f 2
动
>26 1 第二章铁道车辆动力学性能
单增 单减
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
第二章铁道车辆动力学性能
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。
[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；
第二章铁道车辆动力学性能
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
第二章铁道车辆动力学性能
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
第二章铁道车辆动力学性能
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
第二章铁道车辆动力学性能
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
第二章铁道车辆动力学性能
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
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)
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0sint
1 2 M cz 2 1 2 M cz02 1 2 M cz0 2f2 E d
z02f
2 2Ed Mc
第二章铁道车辆动力学性能
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
前进方向
前转向架中心
第二章铁道车辆动力学性能
GB5599-85 货车测点
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
根据人体对振动疲劳感受不同，由实验获得的频 率修正函数第二章铁道车辆动力学性能
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
0.8 f 2
向 振
5.4-26
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)。
第二章铁道车辆动力学性能
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
第二章铁道车辆动力学性能
车辆平稳性指标和车速的关系
2.2 平稳性评定标准
（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
第二章铁道车辆动力学性能
2.1 铁道车辆动力学性能概述
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
第二章铁道车辆动力学性能
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
第二章铁道车辆动力学性能
2.1 铁道车辆动力学性能概述
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。
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。