关于客车转向架的脱轨和轮重减载问题.doc

关于客车转向架的脱轨和轮重减载问题张洪 ,杨 国 桢(同济大学 铁道与城市轨道交通研究院 ,上海 200331)摘 要 :对客车转向架的脱轨和轮重减载问题进行了分析讨论 ,说明了在准静态条件下轮重减载率与脱轨系数的关系 ;对国内外的脱轨安全标准进行了比较和评述 ,提出了准静态和动态 2 种脱轨安全标准的概念 ,并提出不断完善我国 脱轨安全标准应用的建议 。关键词 :客车转向架 ;脱轨 ;轮重减载 ;安全标准中图分类号 : U270 . 331文献标识码 : A在提速和高速客车转向架动力学试验中 ,多次出现轮重减载率超过 GB/ T 5599 1985铁道车辆动力 学性能评定和试验鉴定规范规定的限度问题 ,引起有关方面的重视和关注 。对脱轨问题的研究已经有 100 多年的历史 ,二次 大战以后 ,欧洲 、日本和美国都进行了大量的研究工 作 ,制定了相应的脱轨安全标准 。我国在 20 世纪 70 年代初开始了对脱轨问题的理 论和试验研究 。到 80 年代中期 ,制定了相应的脱轨安 全性标准 。90 年代曾发生过多次货车在直线上的脱 轨事件 ,引起有关方面的高度重视 。自 90 年代中期铁 路大规模提速以来 ,脱轨安全性一直是客货车新产品 开发中最为关注的问题之一 。根据发生脱轨的过程不同 ,可分为 3 类不同的脱 轨 :爬轨脱轨 、跳轨脱轨和挤轨脱轨 。对于车轮爬轨的安全标准 ,法国学者在 1896 年根 据简单静力平衡关系所提出的 Na dal 公式 ,到目前为 止仍然具有实用意义 ,是各国制定脱轨安全标准的基本依据 。轮重减载率实际上是由 Na dal 公式派生出来的一 个评价脱轨安全性的辅助指标 ,所以在讨论轮重减载 时 ,依然需要从了解 Na dal 公式着手 。本文试图就有关客车转向架的脱轨和轮重减载问题进行分析讨论 ,同时对国内外的脱轨安全标准进行 比较和评述 。个车轮脱轨的条件是 :Q1 t a n- (1)P11 +t a n式中 : Q1 作用在爬轨车轮轮缘上的侧向力 ;P1 作用在爬轨车轮上的垂直力 , 简称轮重 ;轮轨之间的摩擦因数 ;轮缘角 。图 1 爬上钢轨时的力平衡Q1这就是 Na dal 公式 ,脱轨系数 P1 的允许限度决定于轮缘角和轮轨摩擦因数。我国机车车辆标准踏面轮缘角= 70°, 实测的结果为= 68°70°, 取摩擦因数 = 01 32 01 35 , 脱轨 的条件则为 : Q1 11 2P11 . 2轮对脱轨的条件对于轮对组成的脱轨条件 ,除了脱轨一侧的轮轨 作用力以外 ,还需要考虑另一侧踏面与钢轨之间的作 用力 ,如图 2 所示 ,由力平衡关系 :1轮重减载允许限度的计算公式1 . 1车轮爬轨的条件由图 1 轮轨接触点处作用力的平衡图可得出 ,单H Q1 - Q2( 2)Q1 = t a n1 - 1P1 1 +1 t a n1t a n2 +2Q2收稿日期 :2003207216 ;修订日期 : 2005203215得出轮对脱轨的条件应是 :1 . 4轮重减载率对脱轨安全性的影响表示轮对脱轨条件的式 ( 3) 可以写成 : Q1 P2 t a n2 +2H -( 3)P1 P1 P1 1 - 2 t a n2式中 : H 作用在一条轮对上的横向力 ;Q1 、Q2 作用在左右车轮上的水平力 ; P1 、P2 作用在左右车轮上的垂直力 ;1 、2 左右车轮与钢轨之间的摩擦因数 ;H + P2 Q1( 5)1P1P1P1t a n2 +2其中2 = 1 - 2 t a n 2H + P2为表 述 方 便 , 把称 为“轮 对 脱 轨 系2P1P11 、2 左右轮轨接触点的切线与水平线的夹角 ,1 是轮缘角 ,2 是踏面与钢轨接触 点的倾角 。数”, 并以 Qw 表示 , 即P1QwH + P2=( )62P1P1 P11 . 4 . 1轮对上的横向力 H = 0 的情况当准静态通过曲线时 , H = 0 ,则式 (6) 可表示为 :Qw0 = P2( )72P1P1 P P由于 P1 = P ( 1 -P ) , P2 = P ( 1 + P ) , 则式 ( 7)可以写成 :图 2 轮对脱轨的作用力计算简图 P关于摩擦因数1 、2 的取值 , 一般来说 , 轮缘上的接触点表面光洁度较差 , 而且常有锈污 ; 而踏面和钢轨 顶面的接触点 , 由于连续滚压 , 光洁度较高 , 所以通常取1 >2 。1 . 3由于轮重减载而脱轨的条件当左右轮重的减载过大时 , 即使轮轴横向力 H 极Qw0( 8)=2 PP1Qw0 P Q1取 t a n2 = 1/ 20 ,2 = 01 25 , P = 11 2 , 则与P1P1的关系如图 3 所示 ,它是轮对脱轨系数与轮重减载率的关系曲线 。小也可能脱轨 。在图 2 中 , 如果P2 µ P1 , 则当H = 0时 , 由于右侧轮子踏面与钢轨之间存在很大的摩擦力 ,仍可阻止轮对向右侧移动 , 从而使左侧轮缘爬上钢轨 。 其脱轨的条件为 :Q1 Q2即t a n1 - 1t a n2 +2( P - P)( P + P)1 +1 t a n11 - 2 t a n2经整理后 , 脱轨的条件应是 : t a n1 - 1 - t a n2 +2 P 1 t a n 1 1 -2 t a n 21 +( 4)P t a n1 - 1 t a n2 +2 1 . 爬轨侧车轮减载 ;2 . 非爬轨侧车轮减载 。图 3 当 H = 0 时轮重减载对脱轨安全性的影响+1 +1 t a n1 1 - 2 t a n2式中 : P 平均轮重 , P = 1 ( P1 + P2 ) ;2 P 轮重减载量 , P = 1 ( P1 -图 3 中曲线 1 表示爬轨侧车轮减载时的情况 。可以看到 ,爬轨侧车轮的减载对轮对脱轨系数有显著影P2 ) ;2 P PQw0 P 轮重减载率 。响 ,特别是当> 01 6 以 后 ,快 速增 加 ; 当=PPP1P式 ( 4) 中 , 若取1 = 70°,1 = 01 36 , t a n2 = 1/ 20 ,201 8 时 ,轮对脱轨系数 Qw0 已超过限度值的 1 倍多 。图P1 P= 01 25 , 则脱轨的条件应是01 6 。 P中曲线 1 与 Q1 = 11 2 的交点处 , = 01 6 , 这正是式PP1P1 +P1 -P(4) 在该点的解析表达式 。图中曲线 2 表示非爬轨侧车轮减载时的情况 ( 此 时爬轨侧车轮为增载) ,可以看到 ,这种情况下轮重减载率越大越安全 。1 . 4 . 2轮对上的横向力 H 0 的情况从式 (6) 轮对脱轨系数的公式中能够看出 ,轮对脱在国内外研究脱轨实例的过程中 ,人们认识到 ,有一些因素使车轮侧向力 Q1 增大 , 有一些因素使轮重Q1P1 减小 , 这 2 类因素都使脱轨系数增大 , 从而加大P1 脱轨的危险性 。欧洲 、日本和北美在研究分析大量货 车脱轨的事故中发现 , 由于轨道和车辆结构参数引起 P轨系数 Qw 不仅与 P的轮重减载率过大 , 往往是造成货车脱轨的主要原P 有关 , 还与轮对横向力 H 的大小P因 。也就是说 , 在一定的条件下 , 当车辆悬挂系统的参 数对线路扭曲和缺陷的适应性很差时 , 就会出现轮重P1和方向有关 , 如图 4 所示 。可以看到 , 当作用在轮对上 P的横向力 H > 0 时 , 即使< 01 6 , 仍有脱轨的可能 , PP如图中曲线 1 、2 所示 ; 而当 H < 0 时 , 即横向力 H 指减载率明显增大 。因此 , 为了确保脱轨安全性 , 除P PQ1 P了 P1 这个指标以外 , 他们还研究并规定了。确定向非脱轨侧车轮时 , 即使> 01 6 , 也可能不发生脱PP轨 , 如图中曲线 4 、5 所示 。 P轮重减载率的安全标准 , 最重要的意义在于 , 要从P轨道和车辆结构的参数方面来保证脱轨系数 Q1 不要P1超过相应的限度 , 所以从车辆转向架设计的角度来讲 , PP 是值得十分重视的一个参数 。虽然欧洲 、日本 、美 P P国都重视控制轮重减载率, 但是把 P 作为一个怎P样的评价标准的具体做法 ,却存在很大的差别 。2各国评价脱轨安全性的标准2 . 1欧洲标准2 . 1 . 1脱轨系数1984 年公布 、1987 年修订的 U IC 515客车走行 部分车辆规程规定 ,在准静态条件下 :1 . H = 0 . 4 P ; 2 . H = 0 . 2 P; 3 . H = 0 ; 4 . H = - 0 . 2 P ; 5 . H = - 0 . 4 P 。图 4 横向力 H 和减载率P/ P 对轮对脱轨系数的影响通过以上分析 ,说明了在准静态或速度不高的情况下 ,轮重减载率与脱轨系数存在如下关系 : Q1 11 2P1但同时注明要待国际铁路联盟试验所最后确定这 个数值 。根据 O R E 的研究 , U IC 518铁路机车车辆验收运行技术试验( 草案) 规定 ,移动区间为 2 m 的动态 脱轨系数平均值为 :(1) 脱轨系数 Q1 是评定脱轨安全性的基本指标 ,P1 PQ1而轮重减载率 P 是在特定条件下由脱轨系数 P1 派生出来的辅助性指标 。 P( 2) 轮重减载率 P 对于轮对爬轨有重要的影响 ,Q1P1 smv < 01 8 P P过大的 P 对脱轨安全性不利 , 所以 , 将轮重减载率P在开行了高速列车的法国国营铁路 ( SN C F) 、德国联邦铁路和瑞典国铁等西欧国家 ,是按照以下数据 分析方法对脱轨系数进行分析的 。(1) 按测量区间长度为 2 m 、步进测点间隔为 01 5m 计算移动平均值 。(2) 计算一定距离区间的累积发生频度 ,求出相 当于累积发生概率为 991 85 %的数值 。(3) 在图上绘出走行速度与 991 85 %累积发生概作为衡量脱轨安全性的指标之一是必要的 。 P( 3) 轮对脱轨的条件不仅与 P 有关 , 还与横向力H 的大小和方向密切相关 , 所以在应用轮 重减 载率 PP 指标时 , 应该把准静态和动态条件区别开来 。 P1 . 4 . 3轮重减载率 P 的重要意义率数值的关系 ,从而确定速度的影响 。对于低速运行时 ,在极端工况下 ,脱轨系数的最大 值按照 ER R I B55 R P8货车在曲线上预防脱轨 通过曲线条件标准规定为 :以上关系示于图 5 。直至现在 , 日本仍用它作为车辆脱轨的安全标准 。Q1 11 2P12 . 1 . 2轮重减载率 P欧洲十分重视轮重减载对脱轨的影响 ,但只把P作为静态或准静态时的评定指标 ,不作为动力学试验中脱轨安全性的评价指标 。早在 20 世纪 70 年代初 , O R E 的 B255 委员会就 建议在 7 的扭曲轨道上轮重减载率应满足 : P 01 6P从欧洲购买的地铁车辆转向架规定必须进行 2 个 试验 。试验 A :抬高转向架的一个轮子 ,使其高出轨面631 5 mm ,转向架中其他轮子不能 与钢 轨脱 离 ; 试验 B :抬高转向架的一个轮子 ,使其高出轨面 50 mm ,其 他任何轮子的减载率不得超过 60 % 。2 . 2 北美标准图 5 脱轨系数 Q/ P 的允许限度这个标准是根据理论分析和模型试验研究得到的 。对于爬轨脱轨 ,轮缘角按当时日本国铁的标准为= 60°, 摩擦因数取 = 01 3 , 按 Na dal 公式计算得 Q1P1= 01 95 , 考虑 20 %的安全裕量 ,定为 01 8 。新干线高速 转向架车轮的轮缘角虽然为 70°, 理论上可以放宽限 度 ,但是考虑到动车组的运行速度很高 ,所以仍然采用 以上标准 。跳轨脱轨的标准是以运行模拟 、模型试验为基础 ,将横向力作用时间定为 01 05 s 以下 。当初这些研究 分析都是以两轴货车为对象进行的 ,后来推广到客货转向架车辆上 。这个标准虽然在日本一直沿用至今 ,但在 20 世纪90 年代 ,随着测试技术的改进 ,例如在研究了车轮抬脱轨系数 : Q1 11 0P1 QWei n stoc k 指标 :11 011 5(9)P动态轮重减载率 : P 01 9PWei n stoc k 建立了稳态曲线通过模型 , 就单轮对 脱轨标准进行研究 ,认为综合考虑轮缘贴靠侧和非贴靠侧的横向力和垂直力之比 Q 可用于判断脱轨的发P生 ,并指出当 P1 < P2 时 ,轮对不脱轨的条件为 : Q1升量与脱轨系数 P1 的作用时间之间的关系以后 ,将脱Q1Q2Q轨系数超过 01 8 、作用时间在 15 m s 以下作为安全标准的暂时方案提出 ,如图 6 所示 。(10)+<+NadalP1P2P根据式 (10) 制定了以式 (9) 表示的脱轨安全标准 。2 . 3日本标准2 . 3 . 1脱轨系数日本在 20 世纪 60 年代中后期 ,把脱轨安全标准 作为超重点课题进行了为时 2 年的研究 ,对脱轨系数 规定了如下允许限度 。横向力作用时间较长的场合 (爬上钢轨) 为 :图 6 脱轨安全标准的暂行方案 Q1 01 82 . 3 . 2轮重减载率P1横向力作用时间较短的场合 (跳上钢轨) 为 : P日本静态轮重减载率与欧洲一样 ,也取01 6 。P除了静态轮重减载率限度以外 ,日本还规定了动Q1 01 04 1P1式中 : t 横向力作用时间 。t P态轮重减载率限度01 8 作为辅助安全标准 。据P称提出这个限度没有理论上的根据 ,但是参考了在脱轨试验上的试验结果 。2 . 4我国标准在 GB/ T 5599 1985 第 3 . 3 . 2 条中规定 ,在线路 上运行动力学性能试验鉴定时 ,脱轨系数应符合以下 条件 :准静态的脱轨系数限度 ,主要用于低速通过曲线和扭曲线路时 , 在极端工况下作为计算和试验标准 。 也就是说 ,在考虑到最不利条件的可能组合时 ,应保证Q1 11 2 ,如欧洲 ER R I B55 R P8 标准所规定的那样 。P1准静态的轮重减载率限度 ,主要反映车辆的设计参数 、结构 、制造公差和重心偏移等因素对扭曲线路的 适应性 ,所以它可以作为静态试验的依据 。如前所述 , 欧洲提供的城轨车辆产品技术条件 ,就规定要进行静 态轮重减载率试验 。3 . 2 动态脱轨安全标准运行试验中的动态脱轨安全标准 ,在欧洲和日本第一限度Q1 11 2P1第二限度Q1 11 0P1关于 轮 重 减 载 率 的 标 准 , GB/ T 5599 1985 第3 . 3 . 3条规定如下 :轮重减载率试验时 ,车辆应在通过 9 号单开道岔 以及低速通过小半径曲线的条件下测定 ( 横向力为 0 或近于 0) 。Q1都取 P1 01 8 ,它比静态标准要小 ,这主要是考虑到应该留有足够的安全裕度 。因为在运行试验中 ,通常不会遇到最不利条件可能组合的极端情况 。虽然在欧洲 和日本都取 0 . 8 作为安全限度 ,但是在数据测试和处理方面 ,两者仍然有显著的区别 。关于动态的轮重减载率 ,欧洲和日本 、美国完全不第一限度 P 01 65P P 01 6第二限度P除上述 国 家 标 准 外 , 我 国 为 研 制 高 速 列 车 , 在1995 年形成了高速 试验 列车 客 车强 度及 动力 学规 范(95J 01 M) 的报批稿 ( 以下简称高速规范) ,其 中规定脱轨安全性标准为 : P同 。可以这样来理解欧洲的观点 ,因为轮重减载率P01 60 是在准静态条件下推导得来的 ,所以在准静态条件下给予充分的注意 ,制定相应的试验要求 。在动Q1 01 8当横向力作用时间 t > 01 05 s 时 P态情况下 ,因为存在一个横向力 ,如果把01 60 作P1PQ1 01 041当横向力作用时间 t < 01 05 s 时Q 1P1t为动态脱轨安全性的限定标准 ,必定会造成与 P 互相1轮重减载率为特定工况下的另一种脱轨安全指标 ,规定试验鉴定车辆轮重减载率应符合 : P矛盾的情况 ,所以其不主张规定 P 的动态标准 。 P 01 60至于日本和美国的观点 ,我们可以这样来理解 ,虽P PQ 1然轮重减载率是在一定条件下从派生出来的 ,PP1关于脱轨安全标准的讨论3 P但是确实是影响脱轨安全性的重要因素之一 ,在脱P轨的实例和脱轨试验中 ,造成脱轨时都伴随着较大的3 . 1准静态脱轨安全标准比较各国的脱轨安全标准可以看到 ,实际上存在 准静态脱轨安全标准和动态脱轨安全标准这 2 个既有 区别又互相联系的概念 。在准静态的情况下 ,基于 Na dal 公式 ,轮对爬轨的 安全限度为 : P动态轮重减载 ,因而在运行试验中 ,把轮重减载率P作为一个辅助指标加以控制是有利于安全的 。 P P关于轮重减载率 P 的动态限度值 ,若规定PQ1 11 201 60 ,在理论上是没有依据的 ,在实际中也是难于做到P1P的 。但是从动态安全性的角度考虑 ,若取= 1 ,即轮 P 01 60PP虽然进一步的理论研究认为上述限度是偏于保守 的 ,但是对脱轨这样一个关系到运行安全性的重要限 度 ,留有适当的裕量是有必要的 。P重为 0 也是不允许的 ,所以= 1 的动态限度值可以PP理解为在危险限度 P = 1 的基础上取一个较小值 ,留出一定的安全裕量 。日本取 P 01 8 ,美国取01 9 。P PQ1现的过大值 , 而不大 , 应进行原因分析和检查 ;PPPP1 P3 . 3我国客车产品开发中脱轨安全标准应用情况我国对脱轨标准的制定和应用有一个不断认识和 完善的过程 。GB/ T 5599 1985 中的有关规定 ,实际 上是在准静态的基础上制定的 ,把它作为动态测试和 计算标准可能欠妥 。在高速规范中 ,脱轨系数参照 了日本标准 ,但轮重减载率作为动态限度似乎过严 。 在准 高 速 客 车 开 发 以 前 , 动 力 学 试 验 中 均 按GB/ T 5599 1985 执行 , 由于速度不高 , 没有太大问(3) 有可能通过的测试发现转向架的工作状态或线P路的局部结构不正常 。前面提到日本在 20 世纪 90 年代提出的脱轨安全Q1标准暂行方案 ,若 P1 超过 01 8 时 , 脱轨系数的作用时间应不超过 01 015 s ,他们把轮重为 0 时 ,看作相当于 P Q1脱轨系数超过 01 8 。这就是说 ,超过 11 0 的时P1P间不能超过 01 015 s 。从中可以看到 ,历来主张测量动态轮重减载率的日本是如何将轮重减载率作为辅助安 全标准来掌握的 。题 。从准高速客车的动力学试验开始 ,取 Q1 11 0 和P1 P 01 60 作为安全限度 ,试验中时而出现两者之间P4结论和建议 P相矛盾的情况 ,有时 Q1 不大 ,但超过限度 。高速动P1P Q1(1) 在准静态条件下 ,脱轨系数 P 11 2 和轮重 PQ1车组试验时 , P 超标及与 P1 矛盾的情况愈来愈明显 。1 P减载率< 01 6 是车辆爬轨脱轨安全性的 2 个重要在“先锋号”和“中华之星”动车组进行高速试验时 ,脱轨PP P系数限度按照高速规范执行 ,但轮重减载率 P 则由评价标准 。其中 , 轮重减载率是在特定条件下由PPQ101 6 放宽到 01 8 ,试验中仍然偶尔出现 P 超标的情况 。P 派生出来的安全标准 。1在动力学试验中 ,如何看待 P超标的问题 ,值得(2) 在动态条件下 ,脱轨安全性的标准是在 Q1 P仔细讨论 。我们认为判断一种转向架是否能保证脱轨P111 2 和 P < 1 的 基础 上 , 考虑 足够 的 安全 裕量 确定P的 。通 常 各 国 所 采 用 的 是 Q1 01 8 和 P < 01 8 安全 性 , 主 要 应 根 据 脱 轨 系 数 Q1 , 而 不 能 仅 仅 根 据P1P1P P 。如果 Q1 不 超过 限度 , 即 使偶 尔超 过 允 许 限 P01 9 ,还需要同时考虑到作用时间和累积频度 。在动态PP1P测试中 ,判断脱轨安全性的主要依据是脱轨系数 Q1 ,度 ,也应该认为是安全的 ; 反之 , 如果 Q1 超过限度 , 而P1P1 P P轮重减载率 P 应作为辅助性标准 。P 不超过允许限度 ,则应认为是不安全的 。(3) 各国脱轨安全性的标准都是在不断完善修订过程 中 形 成 的 , 我 国 也 不 会 例 外 。现 在 看 来 , GB/ T5599 1985 标准和高速规范中有关脱轨标准部分 都有进一步修订完善的必要 。建议在标准修订中 ,考虑规定脱轨安全性的准静态限度和动态限度 ,并规定相应的适用条件和工况 。(4) 由于轮重减载率是影响脱轨安全性的重要因 素 ,而且它与转向架的结构设计 、参数选择密切相关 ,与转向架的制造质量和组装状态相关 ,与线路条件密切相关 ,因此 ,建议建立一套车辆准静态条件下的轮重 减载率计算方法及静态试验方法和规范 。 P前面的分析表明 ,动态条件下 P 对脱轨的影响与 P轮轴横向力 H 的大小和方向有关 ,如果 P 超过允许限度 ,而横向力是向着有利于脱轨安全方向的 ,则其脱轨系数 Q1 不会太大 ,自然也就没有脱轨的危险 。P1 P如此说来 ,岂不是动态限度 P 是可有可无的吗 ?实际上 ,欧洲就是这么认为的 ,但我们认为测量动态的 PP 还是有必要的 ,它至少有以下用途 : (1) 如果同时测 P得 Q1 和都接近或超过允许限度 , 可以判定为轮重参考文献 :P1P减载率是影响转向架脱轨的主要因素 ; (2) 如果经常出 1 王福天. 车辆动力学 M . 北京 : 中国铁道出版社 ,1989 .文章编号 :100227602 ( 2005) 0620016204抗菱刚度对货车安全运行的影响及检修建议程海涛1 ,马松花2 ,于文涛2(1 . 中国北车集团四方车辆研究所 减振事业部 ,山东 青岛 266031 ;2 . 郑州铁路职业技术学院 ,河南 郑州 450052)摘 要 :以装用转 8A 型转向架的罐车为分析对象 ,介绍了影响三大件式转向架抗菱刚度的因素 ,结合动力学计算模型 ,分析计算了抗菱刚度数值对该转向架车辆蛇行运动规律和安全运行的影响趋势 ,为保证现有货车的安全运行提出 了检修建议 。关键词 :货车转向架 ;抗菱刚度 ;脱轨 ;检修中图分类号 : U270 . 331文献标识码 :B列车脱轨是安全运输中的问题之一 。近年发生列车脱轨的区段由小半径曲线区段转向平直区段 ; 速度 由低速 ( 30 k m/ h 以 下) 向 较 高 速 度 ( 70 k m/ h 80 k m/ h) 发展 ,空载货车尤其空罐车的脱轨占有较大的 比重 。虽然采用提速货车转向架可以减少脱轨事故的发生 ,但由于转 8A 型转向架的运用量仍然较大 ,为保 证铁路运输的安全 ,还应该从线路 、运用装载和车辆等 多方面进行改进 。从车辆的角度来说 ,找出影响车辆 技术状态的关键因素 ,并在运用检修中加以保证是较 为积极的措施 ,为此选取装用转 8A 型转向架的罐车作为分析对象 , 利用 N U CA R S 动力学分析软件计算 抗菱刚度对车辆蛇行运动和安全运行的影响 ,并根据 计算结果提出检修中能够实现的建议 。擦阻尼力影响到车辆的临界速度 。在建立模型时假定车体 、摇枕 、侧架和轮对均为刚 体 。摇枕具有浮沉 、横移 、摇头及侧滚 4 个自由度 ; 侧 架具有浮沉 、横移 、纵向 、点头以及摇头 5 个自由度 ;轮 对具有浮沉 、横移 、摇头以及侧滚 4 个自由度 ; 车体具有浮沉 、横移 、点头 、摇头以及侧滚 5 个自由度 ;整个车 辆具有 1 个车体 、2 个摇枕 、4 个侧架和 4 个轮对 ,共计11 个体 ,49 个自由度 。 该货车模型中刚体之间的连接存在大量的非线性 ,不同刚体之间既存在连接间隙造成的几何非线性 ,又有干摩擦环节形成的动力非线性 。可以在 N U CA2RS 软件中选用相应的非线性连接单元以模拟真实连 接 。1 . 2轮轨接触模型轮轨部分是车辆轨道模型中较为关键的部分 ,是 动力学分析计算中的主要内容 。1 . 2 . 1轨道的弹性处理 轨道模型部分简化为弹簧支承的连续梁 ,计算中输入轨道的整体刚度和阻尼 1 。1 . 2 . 2轮轨接触几何关系 计算得出的左右轮滚动半径与名义半径之差和轮对横向偏移位置的关系见图 1 ,左右轮轮轨接触角与 轮对横向偏移位置的关系见图 2 。由图 1 和图 2 可以看 出 ,当轮对横向位移超过 10 mm 后 ,车轮滚动半径1 计算模型1 . 1车辆模型三大件转向架的结构主要由摇枕和 2 个侧架组 成 ;摇枕侧架间设有枕簧和减振斜楔 。大部分连接部 件之间靠摩擦定位 ,例如车体与转向架之间的心盘摩 擦定位 ,在每个摇枕两侧有间隙旁承 ,摇枕与侧架之间 的斜楔定位 ,侧架与轮对之间的摩擦定位等 。各摩擦 定位对保持转向架的性能非常重要 ,其摩擦效果或摩收稿日期 :2005202206作者简介 :程海涛 ( 19682) ,男 ,高级工程师 。 2 杨国 桢. 铁 道 车 辆 脱 轨 安 全 性 的 设 计 和 研 究 J .1974 , ( 11) : 8 26 ; ( 12) :12 32 .铁 道 车 辆 , 5 95J 01 M ,高速试验列车客车强度及动力学规范 S . 6 L . M . Sweet ,A . Kar mel . 根据持续时间计算爬轨脱轨的车轮载荷J . 国外铁道车辆 ,1988 , ( 1) : 40 46 . 7 石田 弘明 ,等. 铁道车辆脱轨安全性评定标准 J . 国外铁道车 辆 ,1996 , ( 5) :27 34 .(编辑 :田玉坤) 3 宫本 昌 幸. 铁道 车辆的 脱轨 机制 J . 国 外 铁 道 车 辆 , 1997 ,( 6) :36 43 . 4 GB/ T 5599 1985 , 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范 S .ABSTRACTThe Present Condit ion s and DevelopmentTrend of Freight Car Bogies in Our CountryYA N G Ai2guo ,et al .( male , bo r n i n 1965 , se nio r e ngi neer , Tech nicalEff ect of Dia mond Resistant Rigidity on Saf etyOperat ion of Fre ight Cars and Suggest ions f or Inspect ion and Repa irC H EN G Hai2t ao ,et al .( male , bo r n i n 1968 , se nio r e ngi neer , Da mpi ng Dep a r t me nt of CN R Sif a ng Rolli ng Stoc k Re sea rc h In stit ut e , Qi ngdao 266031 , Chi na)Abstract : The t a nk ca r wit h Zh ua n 8A bo gie i s rega r de d a s t he a nal ysi s o bject . The f acto r s aff ecti ng t he dia mo nd re si st a nt ri gi dit y of t he t hree2piece d bo2gie s a re de scri be d. Wit h t he co mbi natio n of t he dy2na mic s calculatio n mo del , t he t re nd of eff ect of t he dia mo nd re si st a nt ri gi dit y val ue o n t he h unti ng mo2 tio n p at t er n a nd saf et y op eratio n of t he ca r wit h t he bo gie i s a nal yze d a nd calculat ed , i n o r de r to e n suret he e xi sti ng saf et y op e ratio n of f rei ght ca r s , t he sug2ge stio n s fo r i n sp ectio n a nd rep ai r a re give n .Key words : f rei ght ca r bo gie ; dia mo nd re si st a nt ri gi dit y ; derail me nt ; i n sp ectio n a nd rep ai rCe nt er of CN R Qiqi ha r Rolli ng Stock ( Gro up )L t d. , Qiqi ha r 161002 , Chi na)Abstract : The mai n st r uct ure a nd p e rfo r ma nce p a ra met er s of mai n t yp e f rei ght ca r bo gie s e xi sti ng i n o ur co unt r y a re de scri bed. The co nt e nt s of f ur t heri mp ro ve me nt a nd p erf ectio n of e xi sti ng bo gie s a re a n2alyzed. Wit h t he co mbi natio n of t he need of railwa y t ra n spo rt develop me nt , t he develop me nt t re nd of f rei ght ca r bo gie s i n o ur co u nt r y i s p ut fo r wa r d.Key words : f rei ght ca r bo gie ; st r uct ure ; t ec h ni2cal p a ra met e r ; reviewCo . ,The Present Condit ions , Existing Problemsand Development Tren d of Transport Equipment f or Fre