車輛運(yùn)行安全性課件

1、車輛運(yùn)行安全性1 第五章第五章 車輛運(yùn)行安全性車輛運(yùn)行安全性 前言前言: 車輛運(yùn)行安全性只有在輪軌處于正常接觸狀態(tài)時(shí) 才能得到保證。由于車輛在線路上運(yùn)行時(shí)受到各種力 的作用，在最不利的組合情況下，可能破壞車輛正常 運(yùn)行的條件，使輪軌分離，從而造成車輛脫軌或傾覆 事故，這就稱為車輛失去運(yùn)行安全性車輛失去運(yùn)行安全性。 本章就是研究車輛安全運(yùn)行的條件及其評(píng)定指標(biāo)， 分析其影響因素，提出改善的措施，以確保車輛運(yùn)行 安全 車輛運(yùn)行安全性2 第一節(jié)第一節(jié) 輪對(duì)脫軌條件與評(píng)定指標(biāo)輪對(duì)脫軌條件與評(píng)定指標(biāo) 一、脫軌的過程及其分類一、脫軌的過程及其分類 在通常情況下，當(dāng)車輛在直線上運(yùn)行時(shí)，車輪的踏面 和鋼軌頂面相

2、接觸。 當(dāng)車輛通過曲線時(shí)，輪對(duì)將承受著車體傳來的側(cè)向力 (它是由于離心力、側(cè)向風(fēng)力及橫向振動(dòng)慣性力等引起的)。 在側(cè)向力作用下，前輪對(duì)的外側(cè)車輪輪緣緊靠鋼軌。 車輛運(yùn)行安全性3 . 前輪對(duì)的外側(cè)車輪在側(cè)向力Q作用下，可能形成輪緣根部的圓弧與軌頭側(cè)面的 圓弧部分接觸, 出現(xiàn)爬軌趨勢，如圖（）所示。 . 如果輪緣與軌頭接觸點(diǎn)達(dá)到輪緣圓弧面上拐點(diǎn)（即輪緣根部圓弧與頂部圓弧半 徑方向改變的那點(diǎn)時(shí)），就出現(xiàn)了臨界狀態(tài)如圖（）所示。 . 如此時(shí)輪重還不夠大，則在側(cè)向力Q作用下，車輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繼續(xù)往上爬， 超過臨界狀態(tài)后，輪緣頂部的圓弧部分和軌頭頂面接觸，直至車輪完全爬上 鋼軌，如圖（）所示，并使車輪落出

3、軌外，形成輪緣在軌枕上滾切 的脫軌現(xiàn)象脫軌現(xiàn)象。 車輛運(yùn)行安全性4 1 爬上鋼軌爬上鋼軌: 隨著車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使輪緣逐漸爬上軌頭而引起的脫軌，稱 為爬上鋼軌。爬上鋼軌多數(shù)發(fā)生于低速通過小半徑曲線時(shí)。 2 跳上鋼軌跳上鋼軌: 當(dāng)車輪承受過大的沖擊載荷時(shí), 使車輪跳離鋼軌而引起脫 軌，稱為跳上鋼軌。跳上鋼軌則多數(shù)發(fā)生于高速運(yùn)行時(shí)。 3 車輪掉入軌道內(nèi)側(cè)車輪掉入軌道內(nèi)側(cè): 車輛在線路上運(yùn)行時(shí)，如果它對(duì)鋼軌的側(cè)向力過大，可 能是使鋼軌橫向移動(dòng)，引起軌距擴(kuò)大，從而使車輪掉入軌道 內(nèi)側(cè)、造成車輛脫軌事故。特別是車輛在不良線路上高速運(yùn) 行通過曲線時(shí)，會(huì)有這種情況發(fā)生。 車輛運(yùn)行安全性5 二脫軌條件與評(píng)定指標(biāo)二脫

4、軌條件與評(píng)定指標(biāo) 為了鑒別車輛脫軌情況，就要分析車輛脫軌時(shí)的受力情況，并找出 其臨界條件。評(píng)定脫軌的指標(biāo)很多，目前我國車輛部門主要采用脫軌系脫軌系 數(shù)數(shù)和輪重減載率輪重減載率兩項(xiàng)指標(biāo)。 脫軌系數(shù)與輪對(duì)脫軌條件脫軌系數(shù)與輪對(duì)脫軌條件 1）車輪在脫軌臨界狀態(tài)時(shí)的受力情況（）車輪在脫軌臨界狀態(tài)時(shí)的受力情況（ 如圖如圖所所示示 ） 車輛運(yùn)行安全性6 當(dāng)車輪在側(cè)向力Q作用下，在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還沿著軌頭側(cè)面往上爬，踏面抬起， 而在輪重等諸力的作用下達(dá)到平衡狀態(tài)，即車輪處于企圖向下滑而滑不下來的狀態(tài)。 若將各力分別向輪軌接觸點(diǎn)的切線方向和法線方向投影，則得脫軌的臨界條件： （51） 車輛運(yùn)行安全性7 求解聯(lián)立方

5、程式（51）得 這是輪緣與軌頭接觸時(shí)的力的平衡方程式，它標(biāo)志車 輛脫軌的臨界狀態(tài)。如果實(shí)際的Q1/ P1 值大于上式右側(cè)的 計(jì)算值，車輪就向上爬；反之車輪就向下滑。 要使車輪脫軌，即車輪爬上鋼軌，則必須符合下列條車輪爬上鋼軌，則必須符合下列條 件件： （52） （53） 車輛運(yùn)行安全性8 2）脫軌系數(shù)及其影響因素）脫軌系數(shù)及其影響因素 比值比值Q1/ P1 即稱為脫軌系數(shù)即稱為脫軌系數(shù)，其值僅取決于輪緣角1和 輪軌間的摩擦系數(shù)1。 必須指出，式（）是一種最基本的脫軌條件，實(shí) 際情形往往比式（）要復(fù)雜得多。脫軌系數(shù)不僅與 1、1有關(guān)，而且還與輪軌沖角、曲線半徑、車輪直徑、 運(yùn)行速度以及輪軌之間的

6、蠕滑力等因素有關(guān)。 實(shí)用的Q1/ P1 值的允許限度常常是通過試驗(yàn)而不是通過計(jì) 算確定的。作為實(shí)際應(yīng)用，一般仍采用式（一）這個(gè) 基本關(guān)系式。 車輛運(yùn)行安全性9 車輛運(yùn)行安全性10 3) 輪對(duì)脫軌的條件輪對(duì)脫軌的條件 圖圖中假定左側(cè)車輪達(dá)到脫軌的臨界狀態(tài)，即左側(cè)車輪企圖下滑而滑不下來的狀態(tài)中假定左側(cè)車輪達(dá)到脫軌的臨界狀態(tài)，即左側(cè)車輪企圖下滑而滑不下來的狀態(tài)， 車輛運(yùn)行安全性11 由圖根據(jù)平衡條件可得下列關(guān)系式： （54） 車輛運(yùn)行安全性12 由式（）和1=十2關(guān)系，可得輪對(duì)脫軌的條件輪對(duì)脫軌的條件： （55） 因tga2很小可以略去不計(jì)，則式（一）可簡化得： (56) 比較式（一）和式（）可見，

7、車輪與輪對(duì)脫軌系數(shù)公式的形式 是相同的，即式（）中的（2P2 ）與式（）中的側(cè)向力 相當(dāng)。 車輛運(yùn)行安全性13 關(guān)于摩擦系數(shù)1、2 的取值，一般來說，輪緣上 1=680700的一點(diǎn)是不常和鋼軌側(cè)面接觸的，表面光潔度較 差，而且常有銹污，而踏面和鋼軌頂面的接觸點(diǎn)是經(jīng)常滾壓 的，光潔度較高，所以12 ，通常取，通常取1=1.22。 根據(jù)理論分析和試驗(yàn)研究，目前我國車輛科研部門建議我國車輛科研部門建議 采用的脫軌系數(shù)安全指標(biāo)采用的脫軌系數(shù)安全指標(biāo)為： Q1/ P1=1.2 危險(xiǎn)限度 （57） Q1/ P1=1.0 允許限度 脫軌系數(shù)不超過“危險(xiǎn)限度”是安全的，不超過“允許 限度”是希望達(dá)到的。對(duì)于新

8、設(shè)計(jì)的車輛來說，希望不超過 “允許限度”。 車輛運(yùn)行安全性14 由于輪重減載引起脫軌的條件由于輪重減載引起脫軌的條件 從上述分析可見，影響脫軌的主要參數(shù)為作用于車輪的垂 直力P和側(cè)向力Q，并且這兩個(gè)力是同時(shí)存在的。 產(chǎn)生脫軌的原因多半是由于側(cè)向力增大的結(jié)果產(chǎn)生脫軌的原因多半是由于側(cè)向力增大的結(jié)果。 當(dāng)左右側(cè)輪重偏載過大時(shí)，即使輪對(duì)側(cè)向力極小，也有當(dāng)左右側(cè)輪重偏載過大時(shí)，即使輪對(duì)側(cè)向力極小，也有 可能脫軌可能脫軌。 車輛運(yùn)行安全性15 在圖中，若若 21 ，當(dāng)，當(dāng) =時(shí)時(shí)，由于右側(cè)車輪踏面的 摩擦力仍可使左側(cè)輪緣爬上鋼軌。下面就討論由于輪重減載引起脫 軌的情況。 車輛運(yùn)行安全性16 （510） （511） （512） 車輛運(yùn)行安全性17 0.32時(shí)，P/P的允許限度為0.6。 車輛運(yùn)行安全性18 根據(jù)理論分析與試驗(yàn)研究，目前我國車輛研究部門建議我國車輛研究部門建議 采用的輪重減載率安全指標(biāo)采用的輪重減載率安全指標(biāo)為： (513) 車輛運(yùn)行安全性19 3 脫軌系數(shù)與輪重減載率的關(guān)系脫軌系數(shù)與輪重減載率的關(guān)系 脫軌系數(shù)與輪重減載率是在兩種不同情況下評(píng)價(jià)車輪脫 軌 的指標(biāo)；輪重減載率是脫軌系數(shù)的一種特殊工況，即是輪 對(duì)側(cè)向力為零時(shí)的脫軌系數(shù)的另一種表達(dá)形式。 在一般情況下，應(yīng)以脫軌