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
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
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
[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。