[限值,货车,铁路]探究铁路货车蛇行失稳评判限值

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1、探究铁路货车蛇行失稳评判限值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（

2、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1.1国内的方法和标准我国目前采用的GB55991985《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TB170612013《高速铁路工程动态验收技术规范》中规定，对高速动车

3、组构架横向加速度采用0.5〜10Hz滤波处理后，其峰值连续6次以上大于等于81ns-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GB55991985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。该方法依据侧架横向加

4、速度有效幅值aeO.5g和能量集中率0.8,（即侧架横向加速度80$集中在2〜4Hz频率范用内）对铁路货车的蛇行失稳进行评判。文献提出了采用基于车辆横向加速度在强迫振动频率范围内的移动均方根值及在蛇行振动频率范围内的移动均方根值对铁道车辆蛇行失稳进行评判的方法。1.2国外的方法和标准澳大利亚铁路行业安全标准委员会（RISSB）于2009年3月颁布了AS7509.22009《铁道机车车辆动力学性能第2部分：铁道货车》，对车辆的蛇行运动工况及判据予以了说明，即针对运用磨耗状态的空车，在测试速度为110舟设计速度的条件下，对车体横向加速度用10Hz的截止频率

5、进行低通滤波，在连续5s以上的时间内，以其平均峰值是否超过0.35g作为评判限值。在美国联邦铁路局（FRA）颁布的车辆安全评价标准中，采用转向架横向加速度在。〜10Hz内2s滑动窗的有效值大于3.92ms-2识别车辆的蛇行失稳.。在美国标准AARM-10012007《ManualofStandardsandRecommendedPracticesDesign,Fabrication,andConstructionofFreightCars））中，对空车在直线线路上蛇行运动的蛇行稳定性提出了车体横向加速度在15Hz滤波情况下最大的峰值不超过14.71ms

6、-2、标准差不超过1.28ms-2的要求。在标准UIC5182005《铁道车辆动力学性能运行安全性运行品质和轨道疲劳的试验、验收规范》中规定，用力和加速度方法评判车辆的稳定性。UIC515规定：对轴箱上方的构架横向加速度进行连续测试，并用10Hz低通滤波后，加速度峰值连续6次以上达到或超过8〜101ns-2时，则判定转向架蛇行失稳。在标准EN143632005中规定，对车辆的横向加速度采用10Hz截止频率低通滤波（而且采样频率至少200Hz）,然后结合导向力和轴向力等综合分析车辆的蛇行稳定性。在标准TSIL842008中采用构架加速度幅值法评判车辆的蛇

7、行失稳，这是由于不同形式的转向架，其加速度幅值不同。对轴箱上方的构架横向加速度进行实时连续监测和采样，用3〜9Hz的带通滤波进行滤波后，加速度峰值连续10次以上达到或者超过限定值8ms-2时，则可评判其蛇行失稳。1.3总结分析总结国内外关于铁道车辆蛇行失稳评判方法和标准可知：①滤波截止频率：中国、澳大利亚及UIC/EN均采用的是10Hz,美国则同时采用了10和15Hz,而TSI采用的是3〜9Hz;②判定限值：中国和TSI采用的是横向加速度的峰值，澳大利亚采用的是平均峰值，美国在10和15Hz滤波截止频率下分别采用的是有效值和峰值。分析认为，国内外既有方

8、法和标准没有针对铁路货车蛇行失稳评判方面的具体规定。2实例分析在分析多次试验数据样本时均发现：