62第二章铁道车辆动力学性能PPT课件
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铁道车辆基本知识课件
控制系统
控制系统包括各种传感器、控制电路和控制器等部件，用于控制车 辆的启动、加速、减速和停车等操作。
铁道车辆维护与检修
03
定期检修制度
01
定期检修制度是确保铁道车辆安全运行的重要措施，通 过定期对车辆进行检修，可以及时发现和解决潜在的安 全隐患，提高车辆的使用寿命和可靠性。
02
定期检修制度包括日常检查、定期保养和计划维修等环 节，这些环节相互配合，共同确保铁道车辆的安全性和 可靠性。
在进行维护保养时，需要使用符合规 定的工具和设备，并确保工具和设备 的清洁和完好。同时，需要定期对车 辆进行清洁和除尘，以保持车辆的外 观和内部清洁。
铁道车辆发展趋势与新技术
04
智能化与自动化
智能化调度系统
利用大数据和人工智能技术，实现列车运行计划的智能化编制和调 度指挥的自动化，提高运输效率。
铁道车辆的特点
01
载重能力强
铁道车辆通常具有较大的载重能力，能够承载大量货物 或乘客。
02
运行稳定性好
铁道车辆在轨道上运行，具有较好的稳定性，能够保证 运输安全。
03
运输效率高
铁道车辆的运输效率较高，能够实现大量货物或乘客的 快速运输。
铁道车辆的应用场景
01
02
03
货物运输
铁道车辆广泛应用于货物 运输，包括煤炭、钢铁、 石油等大宗物资。
规定了铁路建设、运营、维护等过程中的安全要求和保障措施，以确保铁路运输安全。
《铁路法》
对铁路运输、建设、经营等活动进行规范，保障铁路运输的公平竞争和公众利益。
《铁路交通事故应急救援和调查处理条例》
规定了铁路交通事故的应急救援、调查处理等方面的程序和要求。
行业标准与规范
控制系统包括各种传感器、控制电路和控制器等部件，用于控制车 辆的启动、加速、减速和停车等操作。
铁道车辆维护与检修
03
定期检修制度
01
定期检修制度是确保铁道车辆安全运行的重要措施，通 过定期对车辆进行检修，可以及时发现和解决潜在的安 全隐患，提高车辆的使用寿命和可靠性。
02
定期检修制度包括日常检查、定期保养和计划维修等环 节，这些环节相互配合，共同确保铁道车辆的安全性和 可靠性。
在进行维护保养时，需要使用符合规 定的工具和设备，并确保工具和设备 的清洁和完好。同时，需要定期对车 辆进行清洁和除尘，以保持车辆的外 观和内部清洁。
铁道车辆发展趋势与新技术
04
智能化与自动化
智能化调度系统
利用大数据和人工智能技术，实现列车运行计划的智能化编制和调 度指挥的自动化，提高运输效率。
铁道车辆的特点
01
载重能力强
铁道车辆通常具有较大的载重能力，能够承载大量货物 或乘客。
02
运行稳定性好
铁道车辆在轨道上运行，具有较好的稳定性，能够保证 运输安全。
03
运输效率高
铁道车辆的运输效率较高，能够实现大量货物或乘客的 快速运输。
铁道车辆的应用场景
01
02
03
货物运输
铁道车辆广泛应用于货物 运输，包括煤炭、钢铁、 石油等大宗物资。
规定了铁路建设、运营、维护等过程中的安全要求和保障措施，以确保铁路运输安全。
《铁路法》
对铁路运输、建设、经营等活动进行规范，保障铁路运输的公平竞争和公众利益。
《铁路交通事故应急救援和调查处理条例》
规定了铁路交通事故的应急救援、调查处理等方面的程序和要求。
行业标准与规范
车辆系统动力学第二讲
图2-2（b）中各作用力分别向轮对接触点A的切线方 向和法线方向投影，可得： N=Pcos +Qsin T=Psin -Qcos （2-1）
Q——作用于轮缘上的横向力； P——作用于车轮上的垂向力； N——钢轨对车轮的法向反力； T——钢轨对车轮的切向反力； ——车轮轮缘角。
国际铁路联盟UIC规定Q/P≤1.2；德国ICE高速列 车试验标准Q/P≤0.8；日本既有线铁路提速试验 标准也规定Q/P≤0.8,；北美铁路则规定Q/P≤1.0.
第二章 车辆系统动力学指标 及评估标准
主要内容：
第一节 铁道车辆系统动力性能
第二节 车辆运行安全性及评判标准 第三节 车辆运行平稳性及评价标准
重点
介绍目前常用的Sperling评价方法以及 ISO标准。
第一节 铁道车辆系统动力性能
高速铁路动态安全性和运行舒适性的评价标准将直接 影响线路结构设计的安全性。衡量这些性能的主要指 标如下表。
我国制定的脱轨系数标准见下表。表中的第一限 度为合格标准，第二标准为增大了安全裕度的标 准。
2)、考虑作用时间的脱轨系数
在JR标准中，还考虑了轮轨间发生冲击时车轮的脱轨安 全性问题。考虑横向冲击力的作用时间t大于0.05s以上 时，以0.8作为标准值，若作用时间小于0.05s,将 Q/P=0.04/t所得的值作为标准值。
1）、不考虑作用时间的脱轨系数
脱轨系数最初由法国科学家Nadal提出，他是根据 爬轨侧车轮在脱轨临界状态时轮轨接触点上力的平 衡条件，推倒出的表达式。 假设车轮与钢轨接触点位于轮对中心线垂直平面内 （无轮对冲角），图2-2（a）所示的车轮处于脱轨 临界状态时的钢轨受力关系，接触斑处车轮受力如 图2-2（b）。
一、防止蛇行运动的稳定性
工学铁道车辆工程铁道车辆的运行性能PPT教案
第85页/共110页
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
第9页/共110页
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
第10页/共110页
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。
第5页/共110页
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。
第6页/共110页
(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
第30页/共110页
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
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
第9页/共110页
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
铁道车辆基本知识幻灯片
10/12/2020
14
• (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 。
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• 在高速客运专线上 复线的线间距及隧道
截面积较普通线路大。因需考虑空气动力
学问题。
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29
二、车限的使用
• 1、确定及校核机车车辆的外形尺寸 • 车限是一个和线路中心线垂直的极限横断
面轮廓。 • 竖直高度均从轨面祘起 • 横向宽度均从中垂线向两侧计祘 • 某侧半宽超限即为超限。
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柳厂
• （涂刷在两外端墙的右下角）
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• 货车类型，敞车标记
• 02.11 01.5
成贵
• 08.11 99.11 眉厂
• （涂刷在两外侧墙的左下角）
• 辅修及轴检标记
• 辅修标记
•
3－15 9－15都
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标记：运用、检修、产权、其他
检修：货车厂修9年、客车8年，段修客货车1.5年，辅修货车6个月轴检：滚动轴承为6个月、滑动轴承3个月。
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36
第六节、线路构造概要
• 线路的组成： • 路基、轨道、桥隧建筑物 • • 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;
《铁路牵引动力》PPT课件
(二) 柴油机 1.组成 ① 固定部件 — 机体、机座、气缸套、 主轴承 ② 运动部件 — 活塞组、连杆、曲轴 ③ 配气机构 ④ 燃油系统 ⑤ 润滑冷却系统 ⑥ 进排气系统
10
§2.2 内燃机车
2.柴油机的分类 (1)按气缸排列方式分 ① 直立式
② V型 ③ 对动式
(2)按空气进入汽缸的特点分 ① 非增压式
第二章 铁路牵引动力
本章要点： 内燃机车组成 传动装置 柴油发动机工作原理 电阻制动 电气化铁道供电系统 电力机车组成 再生制动
h
1
§2.1 牵引动力概述
一.类型： a.蒸汽：我国已淘汰
b.内燃：主要动力方式
c.电力：主要动力方式
h
2
§2.1 牵引动力概述
二.我国牵引动力概况
▪50年代以蒸气机车牵引为主。 ▪60～70年代，内燃电力得到了发展。 ▪80～90年代，内燃电力取代了蒸汽。 ▪90年代向货运重载，客运高速化发展。 ▪目前，我国内燃机车为东风型系列，电 力机车为韶山系列。
② 增压式
h
11
§2.2 内燃机车
(3)按柴油机工作方式分 ① 二冲程式 — 活塞在气缸中运行一个来回完
成一个工作循环。 ② 四冲程式 — 活塞气缸运行两个来回完成一
个工作循环。
冲程：活塞在气缸中运行单边的距离。 工作循环：进气，压缩，燃烧膨胀，排气。
h
12
§2.2 内燃机车
3.柴油机工作原理
(1)进气冲程(图a)。活塞自上止点向下运动，配 气机构打开进气阀，新鲜空气进入并充满汽缸。
n
m
M=CmφIs=CmKIS2 Cm—电动机转矩常数；
K —系数。
0
Is
h
10
§2.2 内燃机车
2.柴油机的分类 (1)按气缸排列方式分 ① 直立式
② V型 ③ 对动式
(2)按空气进入汽缸的特点分 ① 非增压式
第二章 铁路牵引动力
本章要点： 内燃机车组成 传动装置 柴油发动机工作原理 电阻制动 电气化铁道供电系统 电力机车组成 再生制动
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1
§2.1 牵引动力概述
一.类型： a.蒸汽：我国已淘汰
b.内燃：主要动力方式
c.电力：主要动力方式
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§2.1 牵引动力概述
二.我国牵引动力概况
▪50年代以蒸气机车牵引为主。 ▪60～70年代，内燃电力得到了发展。 ▪80～90年代，内燃电力取代了蒸汽。 ▪90年代向货运重载，客运高速化发展。 ▪目前，我国内燃机车为东风型系列，电 力机车为韶山系列。
② 增压式
h
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§2.2 内燃机车
(3)按柴油机工作方式分 ① 二冲程式 — 活塞在气缸中运行一个来回完
成一个工作循环。 ② 四冲程式 — 活塞气缸运行两个来回完成一
个工作循环。
冲程：活塞在气缸中运行单边的距离。 工作循环：进气，压缩，燃烧膨胀，排气。
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§2.2 内燃机车
3.柴油机工作原理
(1)进气冲程(图a)。活塞自上止点向下运动，配 气机构打开进气阀，新鲜空气进入并充满汽缸。
n
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M=CmφIs=CmKIS2 Cm—电动机转矩常数；
K —系数。
0
Is
h
轨道交通车辆动力学基础(三)课件
05
轨道交通车辆动力学未来发展 展望
Chapter
新材料与新技术的应用
高强度轻质材料
采用新型的高强度轻质材料，如碳纤维复合材料，能够显著减轻 车辆重量，提高运行效率和节能减排。
耐磨材料
针对轨道和车辆部件的磨损问题，研发新型耐磨材料，提高车辆使 用寿命和安全性。
智能材料
利用智能材料，如形状记忆合金和光纤传感器，实现对车辆状态的 实时监测和自动调整。
随着科技的发展，车辆动力学研究逐 步完善，涉及更多复杂因素，如空气 动力学、弹性车轮和轨道结构等。
02
车辆动力学基本原理
Chapter
车辆动力学模型
车辆动力学模型概述
车辆动力学模型是描述车辆在轨道上运行时的动态特性的数学模型。它包括车辆的悬挂系 统、轮轨关系、车辆与轨道之间的相互作用等。
车辆动力学模型的建立
列车运行控制
安全保障
车辆动力学的研究有助于 提高列车运行控制的安全 性，预防和控制列车运行 过程中的安全风险。
节能优化
基于车辆动力学特性的分 析，可以对列车运行控制 进行节能优化，降低运营 成本和能源消耗。
调度管理
通过分析车辆动力学特性 ，可以提高列车调度管理 的效率，实现列车运行的 高效组织。
04
绿色环保与可持续发展
节能减排技术
研发和应用新型节能减排技术，降低车辆运行过程中的能耗和排 放，减轻对环境的影响。
清洁能源利用
利用清洁能源，如太阳能和风能，为轨道交通提供电力，减少对 化石燃料的依赖。
生态友好型设计
在轨道交通车辆设计和制造过程中，注重生态友好型设计，采用 环保材料和工艺，降低对环境的影响。
稳定性指标
稳定性指标是衡量车辆在运行过 程中的稳定性的指标。例如，蛇 行运动是列车在高速行驶时的一 种不稳定的运动状态，可以通过 测量蛇行运动的频率、振幅和相 位等参数来评估列车的稳定性。
轨道交通车辆动力学基础二PPT课件
对于侧向力作用时间小于0.05秒时为：
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。
第9页/共25页
（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
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。
第9页/共25页
（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
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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
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三、柔度系数及其标准：
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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
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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
+ 概况1
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概况2
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概况3
+ 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后。
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
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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