城市轨道动力学知识点整理

1、1 轮轨系统是铁道车辆的核心内容2 铁路列车的两种形式：机车和车辆组成，机车提供牵引动力；没有专门机车提供动力，车辆具有牵引力3 簧上质量：将车体视为支撑于弹簧上的刚体(车体加载重)簧下质量：弹簧以下的质量，通常指轮对轴箱装置和大多数货车转向架侧架4 车体沿坐标轴及绕3个坐标轴振动时，分别给予下列名称(1) 伸缩振动：沿X轴方向作纵向振动(2) 横摆振动：沿y轴方向作横向振动(3) 浮沉振动：沿z轴方向作铅锤振动(4) 侧滚振动：车体绕x轴作回转振动(5) 点头振动：车体绕y轴作回转振动(6) 摇头振动：车体绕z轴作回转振动垂直振动：浮沉和点头振动的组合发生在车体铅垂平面xoz内横向振动：摇头

2、和滚摆振动的组合发生在水平平面xoy内纵向振动：伸缩运动沿车体纵向产生5轴重：车辆每一根轮轴能承受的允许静载(货车21123125客车14t15tl6tl7t轴距：同一转向架下两轮轴中心之间的纵向距离客车/动车组2.52.7m轻轨车辆轴距一般为2.02.3m货车转向架为2.0m)车辆定距：同一车辆两转向架之间的纵向距离，车辆定距决定了车辆长度和载客量(客车/动车组25m，轻轨13m,货车9m)轴箱悬挂：将轴箱和构架在纵向、横向和垂向联结起来、并使两者在这三个方向的相对运动收到相互约束的装置。一般包括轴箱定位装置和轴箱减振器中央悬挂：将车体和构架/侧架联结在一起的装置，具有衰减车辆系统同振动、提

3、高车辆运行平稳性和舒适性的作用轮对冲角：垂直于轮轨接触点处钢轨切线方向，与轮轴轴线之间形成的夹角，其大小反映了车辆曲线通过能力大小以及难易程度曲线通过：车辆通过曲线时，曲线通过能力的大小，反映在系统通过指标上，主要表现在车辆轮轨横向力，轮对冲角以及轮轨磨耗指数等的大小上6 铁道车辆动力学性能一般由转向架性能决定转向架主要功能：(1)提高车辆运行的平稳性与安全性(2)支撑车体，承受并传递车体轮轨间的各种载力及作用力，并使轴重均匀分配(3)车体与转向架之间可以相对转动，便于通过曲线(4)缓和车辆与线路之间的作用，减小振动和冲击7 研究车辆运动的目的：了解车辆各部分的位移以及车轮作用在轨道上的力；知

4、道车辆的振动状态(自由振动和强迫振动)8车辆系统动力性能动力性能平稳性稳定性(安全性)曲线通过能力涉及方面旅客乘坐舒适性装运货物的完整性防止蛇形运动稳定性防止脱轨稳定性防止车辆倾覆稳定性防止脱轨稳定性防止车辆倾覆稳定性磨耗性能评价指标乘坐指标临界速度、脱轨系数、减载率、倾覆系数、轮轨横向力、轮贵州行李、磨耗指数9铁路运输最基本要求：列车运行安全性(主要涉及车辆是否会脱轨和倾覆)车辆脱轨主要分为爬轨脱轨(随着车轮转动，车轮轮缘逐渐爬上轨头引起的脱轨最常见)、跳轨脱轨、掉道脱轨指标：脱轨系数轮重减载率，倾覆系数脱轨系数分为两类：(1)不考虑作用时间的脱轨系数，是将测量或计算得到的轮轨垂向力瞬间值作

5、为轮重值而使用的脱轨系数；(2)考虑时间作用的脱轨系数：不考虑轮重测量或计算波形中产生的剧烈波动仅考虑较平缓部分的值作为轮重值轮缘角越大，脱轨系数临界值越大，摩擦系数越大，脱轨系数临界值越小10我国脱轨系数安全限定值指标GB5595-85TB/T2360-9395J01-L(M)脱轨系数第一限度合格标准第二限度安全裕度良好合格<1.2<1.00.80.9<0.811,轮重减载率最亏本的安全指标值脱轨系数但不充分，；理由是(1) 轮重较小时与其对应的横向力一般较小，计算脱轨系数时受到轮重和横向力测量误差影响较大，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

6、和与其对应的横向力得到的脱轨系数很容易达到脱轨临界值；单侧车轮轮重减小时，另一侧车轮轮重会增大，此时极小的轮对冲角变化会导致较大的横向力，增加脱轨的危险性(3) 与其说脱轨系数值较大容易导致列车脱轨，不如说轮重减少的越多12我国减载率安全限定值指标GB5599-198595J01-L(M)减载率第一限度合格标准第二限度安全裕度<0.65<0.60<0.613抗倾覆稳定性：在自重和外载荷作用下抵抗倾覆的能力14用于评估车辆乘坐舒适性的加速度采集位置，位于转向架中心上方横向1m的车板地板上15为什么曲线部分要设置超高？为部分或全部平衡车辆系统所受的离心力16轮对由一根车轴和两个相

7、同的车轮组成，对轮对的要求：(1)应该有足够的强度，以保证在容许的最高速度和最大载荷下运行2) 不仅能适应车辆直线运行,，又能顺利通过曲线和岔道，具备抵抗脱轨能力3) 应具备阻力小耐磨性好的优点，可以减小驱动牵引力和延长使用寿命17轮缘：保持车辆沿钢轨运行，防止车轮脱轨的重要部分车轮名义直径：车轮在离轮缘70mm处的圆称为滚动圆，滚动圆的直径称为车轮名义直径18轮对内侧距：影响行车安全和行车平稳性车轮踏面斜度：可以减小运行阻力，减轻轮轨间磨耗，有利于避免脱轨现象车轮踏面主要作用：便于曲线通过；可自行对中；踏面磨耗沿宽度方向比较均匀车轮踏面应具有条件：良好的抗蛇行运动稳定性；良好的防止脱轨的安全

8、性；轮轨间磨耗少，磨耗均匀，外形变化小；易于曲线通过；轮轨间接触应力小；旋修车轮时无益磨耗少，切削去掉部分质量小；车轮踏面类型：圆柱形踏面，锥形踏面，凹形踏面19复原力F与轮对横移量y之比称为等效重力刚度yw重力角刚度：作用在左右车轮上的轨道横向力对轮对产生的力矩与摇头角之比20轮对低动力设计方法：减小簧下质量(采用空心车轴，采用合理尺寸小轮径车轮)采用合理的车轮踏面；采用弹性车轮；严格控制车轮质量，降低车轮动不平衡质量21与锥形踏面相比磨耗性踏面具有哪些优点？延长了镟轮里程，减少了镟轮时的车削量;在同样的轴重下，接触面积增大，接触应力较小；在同样的接触应力下，容许更大的轴重;减少了曲线上的轮

9、缘磨耗22为什么说轮对有摇头角时更容易产生两点接触？车当轮对摇头时，大半径车轮较早发生轮缘贴靠轨底坡影响轮轨初始接触位置和轮轨接触角,从而对轮轨接触几何关系影响较大24轮轨接触几何参数：左右轮实际滚动半径r，r;左右轮在轮轨接触点处的踏面曲率半径和r左轨右轨在轮轨接触点处的轨头截面曲率r和r左wlwrrlrr右轮在轮轨接触点的接触角；轮轨侧滚角；轮对中心上下位移25轮轨蠕滑：具有弹性的钢制车轮在弹性的钢轨上以一定速度滚动时，在车轮与钢轨的接触面间产生相对微小滑动26横向蠕滑力与纵向蠕滑率无关，纵向蠕滑力与横向蠕滑率无关27直行轮对自旋现象：车轮向左右方向移动时将产生左右滑动，一侧滚动圆半径变大

10、，另一侧变小，半径大的车轮试图多走，但连接在同一根车轴上，半径较大的车轮向着被拉回的方向方向滑动，半径较小的车轮向行进方向滑动，同时车轮也绕着垂直轴作回转运动，该回转运动使接触面上产声回转滑动28车体和转向架垂直载荷：车辆自重，载重；横向载荷：风力，离心力；纵向载荷：牵引力，制动力车辆运行性能主要决定于悬挂装置以及各种拉杆、定位装置等结构形式的选择是否合理，设计参数选用是否恰当铁道客车车辆一般采用轴箱悬挂和中央悬挂。轴箱悬挂的主要目的是使车辆系统具有优良的运行稳定和曲线通过能力；中央悬挂的主要目的是保持车辆系统具有良好的乘坐舒适性。轴箱悬挂装置主要由轴箱弹簧、垂向减震器和定位装置组成轴箱定位装

11、置的基本要求是：在纵向和横向具有合适的定位刚度值，一般纵向刚度值大，横向刚度值小；结构简单可靠，无磨耗或少磨耗、制造检修方便、质量轻成本低轴箱弹簧装置一般由内圈弹簧、外圈弹簧、上定位板、下定位板、弹性垫调整垫组成轴箱定位装置主要结构形式：导框式、导柱式。橡胶堆式、拉板式、拉杆式、悬臂式定位29轴箱装置的基本功能：抑制蛇形运动。确保车辆运动的安全性和稳定性；联结轮对和构架；将车辆的垂直和水平载荷传递给轮对；保证良好的润滑性，减少摩擦，降低运行阻力；防止雨水、灰尘等异物侵入轴承。30转向架设置差压阀的目的是什么？保证转向架左右空气弹簧的压力差在规定范围内。当压力差超限时，差压阀开启，接通两侧附加空

12、气室，高压侧向低压侧充气；当压力差低于规定值时，差压阀关闭。当一侧空气弹簧破裂时，差压阀会使另一侧空气弹簧放掉空气，避免车体产生过大倾斜。31减振器的主要作用是加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶舒适性的器具32从动力学角度说明旁承的主要功能。1.增大转向架与车体之间的回转阻尼，以有效抑制转向架与车体的摇头蛇行运动，同时约束车体侧滚振动，提高货车在较高速度运行时的平稳性和稳定性。2、增加了车体在转向架上的侧滚稳定性。同时，为了防止货车曲线运行时车体发生过大倾角，采用刚性滚子来限制弹性旁承的压缩量。33车辆系统设置抗侧滚扭杆的目的是什么？依靠扭杆的扭转变形，限制车体的侧滚角度，使车体的沉浮

13、运动不受影响。34般可以采取哪些措施来提高车辆曲线通过能力？一系和二系摇头角刚度要小；一系横向刚度要大；短轴距；短的车辆定距；大轴重；大的踏面斜率；低的车辆重心高度35为降低车体振动频率，常采用的主要措施：车辆轻型化。车轮平滑化。通过采用弹性车轮、阻尼车轮和车轮踏面打磨等车轮平滑措施可有效降低车辆振动强度。采用重型钢轨和无缝线路36提高转向架临界速度，常轴箱悬挂常采取：车辆蛇形运动临界速度随转向架固定轴距的增加而单调上升；在摩擦系数小于0.3时，系统临界速度快速上升；大于03时，临界速度小幅下降轴箱横向悬挂距离；随着横向悬挂轴距的增加，临界速度有一定程度最大；车轮踏面斜度；减小踏面等效锥度可以

14、提高转向架蛇形临界速度37货车转向架要求：结构简单，工作安全可靠，运行性能良好，维护检修方便38摩擦式减振器特性：借摩擦面的相对滑动产生阻尼39心盘的主要功能：传递纵向力，支承车体垂向载荷，提供回转力矩，提高车辆抗蛇形运动稳定性40货车转向架菱形变位：前后轮对产生同相摇头及反相横摆蛇形运动，使左右侧架相对摇枕发生水平平面的同相角位移，使得三者在水平平面由长方形变为菱形41货车转向架主要结构：轮对轴箱装置，弹簧减振装置，侧架或构架，摇枕基础制动装置42货车转向架为什么不适合用液压减振器：液压减振器的制造和检修工艺质量要求高，一旦减振器失效，在弹簧系统中就没有阻力，所以只用于对振动性能要求较高的机车和客车上43国内抑制菱形变位：加装轴向弹性悬挂，中央弹簧采用两级刚度，增加抗菱刚度，减振斜楔加装耐磨衬板44车辆系统垂向振动：45共振临界速度：出现共振时的车辆运行速度。46蠕滑力：是由两个相互接触的弹性体在其接触斑范围内的应变力不同所引起的力47等效重力刚度:轮对有横移时，其横向复原力和横移量之比称为轮对等效重力刚度48粘着区:一般把轮轨之间的接触面分为两个区域，其中轮轨表面材料之间无滑动的区域称为粘着区49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50车辆的蛇行运动临