动车组动力学性能暂规.doc

动力学性能试验鉴定方法及评定标准动力学性能试验鉴定方法及评定标准 目 次1范围42术语和定义43车辆坐标系44总则55试验条件56测量参数87评定指标108评定指标限度值12前 言 为2004年采购200km/h电动车组，特制定本200km/h电动车组动力学性能试验鉴定方法及评定标准。本规定制定中曾参考了以下文献： GB5599 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范 TB/T2360 铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准 UIC518 铁道车辆试验与鉴定 UIC513 铁道车辆旅客振动舒适性评定指南 prEN 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本文件由铁道部科学研究院车辆研究所负责起草。动力学性能试验鉴定方法及评定标准1 范围1.1 本标准规定了采购200km/h电动车组在中国铁路线路上进行动力学性能试验鉴定的方法和评定标准。2 术语和定义2.1 铁道车辆（Railway Vehicles）在轨道线路上运行的车辆统称，包括机车、客车、动车组中的动车、拖车等。2.2 运行参数最高运营速度 Vlim 铁道车辆运营的最高速度；单位：km/h。Vlim200km/h允许欠超高 h0铁道车辆通过曲线时允许最大未被平衡的超高；单位：mm。3 车辆坐标系3.1 车辆动力学试验的坐标系车辆动力学试验的坐标系为右手坐标系，如图1所示。列车前进方向为x轴，车辆向上为z轴。在试验中，被试车辆试验运行方向应唯一规定，进而可以分为正向运行和反向运行。图1车辆动力学试验的坐标系3.2 测点命名规则首先沿x方向，车辆纵向依次进行顺位命名，如图1中的j。进而依xz平面对称，命名车侧，如图1中的k。动力学试验中，每个测点都以测点符号和下标jk命名。如P12、Q12、等。4 总则4.1 一般原则4.1.1 铁道车辆动力学性能的鉴定必须通过线路试验的方法进行，不能通过模拟试验的方法来代替。4.1.2 试验前应确认下列参数：线路等级、维修养护等级和几何质量特性。车辆技术参数。运行试验区段特性；如直线、大半径曲线和小半径曲线。车辆状态；如空车、重车等。5 试验条件试验运行条件应包括速度、欠超高、曲线半径等各种组合。5.1 试验区段试验区段分为：直线、大半径曲线、小半径曲线、正向通过道岔和侧向通过道岔。5.1.1 直线区段和特大半径的曲线区段5.1.1.1 试验速度： 试验最高速度Vmax1.1Vlim ； 试验应在最高速度下分若干速度级，速度级增量为10km/h或20km/h。速度控制容许偏差为5km/h。5.1.1.2 欠超高： h 40mm5.1.1.3 采样段数：每个速度级采样段数 N 255.1.1.4 每段采样长度：若 Vlim 200km/h, 则 l =250m ；若 Vlim 200km/h, 则 l =500m ；每段采样长度容差为10。5.1.1.5 由所采样段组成的区段最小长度：LNl 10 km。5.1.2 大半径曲线区段圆曲线和缓和曲线分别处理。5.1.2.1 试验速度： 试验最高速度Vmax1.1Vlim ； 试验应在最高速度下分若干速度级，速度级增量为10km/h或20km/h。速度控制容许偏差小于5km/h。5.1.2.2 欠超高： h 1.10 h0欠超高容许偏差应小于0.05h0。5.1.2.3 采样段数l 圆曲线区段：每个速度级采样段数 N 25。l 缓和曲线区段：所有选定曲线上的全部缓和曲线都进行采样。5.1.2.4 每段采样长度l 圆曲线区段：若 Vlim 160km/h, 则 l =100m ；若160km/h 200km/h, 则 l =500m 。每段采样长度容差为10。由所采样段组成的区段最小长度：LNl 10 km。l 缓和曲线区段每条缓和曲线作为一个采样段。5.1.3 小半径曲线区段曲线按照其半径分为两类分别处理。曲线半径R范围：400m R 600m为一类；曲线半径R范围：250m R 400m为另一类。圆曲线和缓和曲线分别处理。5.1.3.1 试验速度： 试验最高速度Vmax1.1Vlim ； 试验应在最高速度下分若干速度级，速度级增量为10km/h。速度控制容许偏差应小于5km/h。5.1.3.2 欠超高： h 1.10 h0欠超高容许偏差小于0.05h0。5.1.3.3 采样段数l 圆曲线区段：采样段数 N 50。l 缓和曲线区段：所有选定曲线上的全部缓和曲线都进行采样。5.1.3.4 每段采样长度l 圆曲线区段：l =100m ；每段采样长度容差为10。l 缓和曲线区段：每条缓和曲线作为一个采样段。5.1.4 正向通过道岔5.1.4.1 试验速度： 试验最高速度Vmax 1.1Vlim ；试验应在最高速度下分若干速度级，速度级增量为10km/h或20km/h。速度控制容许偏差应小于5km/h。5.1.4.2 采样段数：每个速度级采样段数 N 155.1.4.3 每段采样长度： 正向通过的每一个道岔区作为一个采样段。5.1.5 侧向通过道岔5.1.5.1 试验速度： 试验最高速度Vmax1.1Vlim ； 速度控制容许偏差应小于5km/h。5.1.5.2 采样段数：所有选定的侧向通过道岔上全部都进行采样。采样段数N 10。5.1.5.3 每段采样长度： 侧向通过的每一个道岔区作为一个采样段。5.2 试验车辆5.2.1 机械特性（静态和动态）5.2.1.1 鉴定试验时所使用的车辆特性应经过核查，确认其状态正常、符合规定的特性要求。必要时在试验台上进行预先试验，以检查主要的参数（刚度、磨擦力矩、阻尼、相对摩擦系数、等），保证车辆状态在容差范围之内。5.2.1.2 对于空气弹簧悬挂车辆，出于安全的考虑，应补充进行空气簧放气后的运行试验，以确认空气弹簧无气状态的限速值。5.2.2 载荷状态5.2.2.1 机车试验应在整备状态下进行。5.2.2.2 客车和动车组车辆试验应在空车状态下进行。5.2.3 车轮踏面做鉴定试验时，采用设计确定的和正常磨耗的车轮踏面， 5.3 编组和运行方向5.3.1 原则5.3.1.1 试验列车编组和运行方向应能覆盖被试车运营当中所有可能遇到的运用工况。为简化试验可以只进行经过试验证明是最不利的运用工况。5.3.1.2 试验列车为专列方式运行。5.3.2 在列车中的位置对于动车组或无法改变编组的列车组，应在报告中说明被试车辆种类及其在列车中的位置。5.3.3 运行方向一般试验应在两个运行方向上进行。如果不能在两个方向进行试验，则按照转向架走行方向进行试验。装备有测试传感器的转向架放在已经过试验表明是最为不利的位置。5.3.4 钢轨状态钢轨表面状态一般应是干燥的。钢轨的状态、气候条件、试验时间都必须在试验报告中说明。6 测量参数6.1 轮轨力轮轨接触的横向力Q和垂向力P采用测力轮对方法测量，测力轮对应安装在一个转向架两个端轴上。6.2 加速度6.2.1 车体横向加速度Ay和垂向加速度Az6.2.1.1 机车安装在车体端梁中央。6.2.1.2 司机室安装在司机座椅下地板上。6.2.1.3 客车安装在1、2位转向架中心偏向车体一侧1000mm的车内地板上。6.2.2 转向架构架横向加速度AyG6.2.2.1 安装在测量轮轨力转向架构架上，位置在对应一个轴箱之上的构架端部。6.2.3 部件上的横向加速度Ay*、垂向加速度Az*6.2.3.1 牵引电机加速度安装在其重心线附近的壳体上。6.2.3.2 齿轮箱加速度安装在其重心线附近的壳体上。6.3 弹簧动挠度D6.3.1 一系弹簧垂向动挠度DzF6.3.1.1 测量一系弹簧动挠度的位移传感器安装在一系弹簧垂直方向两侧。6.3.1.2 测力轮对两侧都应安装。6.3.2 二系弹簧横向动挠度DyB和垂向动挠度DzB6.3.2.1 测量二系弹簧横向动挠度的位移传感器安装在车体和转向架构架之间。6.3.2.2 测量二系弹簧垂向动挠度的位移传感器安装在二系弹簧垂直方向两侧。6.3.2.3 装有测力轮对的转向架都应安装。6.4 辅助测量参数为描述车辆的走行安全和动态性能以及在必要时解释车辆的某些特性，还可以进行一些辅助的测试。应按照每种情况的需要确定辅助测试点，并在试验大纲和试验报告中详细说明。6.5 测试参数的记录所有测试信号原始数据都应记录，记录信号可以是模拟量或数字量，记录媒介可以是磁带机、计算机等。7 评定指标7.1 运行稳定性车辆运行稳定性指标按脱轨系数、轮重减载率、横向力允许限度和轮轨最大垂向力等指标评定。7.1.1 脱轨系数7.1.1.1 脱轨系数用于评定车辆的车轮轮缘在横向力作用下是否会爬上轨头而脱轨。7.1.1.2 脱轨系数定义为爬轨侧车轮作用于钢轨上的横向力Q与其作用于钢轨上的垂向力P的比值；即脱轨系数 Q/ P。7.1.2 轮重减载率7.1.2.1 轮重减载率是评定在特定工况下因轮重减载过大而引起脱轨的另一种脱轨安全指标。7.1.2.2 轮重减载率定义为轮重减载量P与该轴平均静轮重的比值。即：轮重减载率 ；式中：；7.1.3 轮轴横向力7.1.3.1 轮轴横向力用于评定车辆在运行过程中是否会因为过大的横向力而导致轨距扩宽或线路产生严重变形等。7.1.3.2 轮轴横向力用H表示。7.1.4 横向稳定性采用转向架构架横向加速度评价转向架的运行稳定性。7.1.5 轮轨最大垂向力7.1.5.1 轮轨最大垂向力用于评定车辆在运行过程中是否会因为过大的轮轨垂向力而导致钢轨破坏或线路产生严重变形等。7.1.5.2 轮轨最大垂向力用Pmax表示7.2 运行平稳性运行平稳性分别按舒适度指数NMV或平稳性指标W。7.2.1 舒适度指标NMV【1】 UIC 513 的简化方法。7.2.1.1 乘坐舒适度用于评定旅客和司机的舒适性。7.2.1.2 乘坐舒适度指标按下式计算：式中： NMV 舒适度指标； a 加速度的均方根值； wd,wb 此上标与按加权曲线d,b的频率加权值有关； iP95 这些下标与界面及统计概率有关：i=X,Y,Z表示加速度传感器纵向，横向， 垂向的敏度方向；P 表示地板面；95 表示分布概率分位点95。7.2.1.3 舒适度指标等级表1 舒 适 度 等 级 划 分 表 舒 适 度 等 级舒 适 度 指 标评 定1 级 N1 非 常 舒 适2 级1N2 舒 适3 级 2N4 还 算 舒 适4 级4N5 不 舒 适5 级 N5 非 常 不 舒 适7.2.2 平稳性指标【2】 GB5599规定的方法。7.2.2.1 平稳性指标按下式计算： (28)式中：W 平稳性指标； A 振动加速度，g； f 振动频率，Hz； F(f) 频率修正系数，见表6。表6 频 率 修 正 系 数 表垂 直 振 动横 向 振 动0.5 5.9 HzF(f)=0.325f20.5 5.4 HzF(f)=0.8f25.9 20.0HzF(f)=400f25.4 26.0HzF(f)=650f2 20.0HzF(f)=1 26.0HzF(f)=17.2.2.2 平稳性指标等级表7 平 稳 性 指 标 等 级 表平稳性等级平稳性指标W评 定客车、动车组车辆机车1 级2.52.75优2 级2.52.752.753.0良好3 级2.753.03.03.45合格7.3 运行品质7.3.1 车辆的运行品质用车体振动加速度Ay、Az进行评价。7.3.2 车体振动加速度Ay、Az是车辆振动特性的客观度量参数。8 评定指标限度值8.1 运行稳定性各指标应小于下列限值：8.1.1 脱轨系数评定限值（Q/ P）lim 0.8 8.1.2 轮重减载率评定限值当速度 160km/h时： （）lim 0.65 当速度 160km/h时： （）lim 0.65 （准静态）（）lim 0.80 （动态）8.1.3 轮轴横向力评定值Hlim （10P0/3）其中 P0是静轴重，单位为kN；n 对于机车、客车、动车组车辆：1；8.1.4 轮轨最大垂向力的限值Plim 170kN8.1.5 横向稳定性评定8.1.5.1 评定原理横向稳定性评定是用构架横向加速度来监测转向架是否发生了不能迅速衰减的连续横向振荡。对于不同型式的转向架发生不能迅速衰减的连续横向振荡的加速度幅值可能不同。8.