廣州地鐵電客車運行平穩性測試及評價

歐凱 程志全

摘要 地鐵電客車作為城市公共交通的最重要的運輸工具，應具備良好的運行平穩性。本文對國內外軌道交通行業列車運行平穩性指標的測試方法及評價等級進行研究，并以廣州地鐵四號線Ll型電客車為研究對象，在四號線運營線路上開展平穩性測試試驗，對采集數據進行處理和計算。試驗結果表明，廣州地鐵四號線電客車的橫向與垂向運行平穩性均為優。

【關鍵詞】地鐵車輛 電客車 加速度 平穩性

1 引言

隨著社會經濟發展，人們生活水平的不斷提高，對日常出行質量的要求也越來越高，尤其是城市軌道交通行業。隨著廣州地鐵線網的不斷發展，人們乘坐地鐵出行的頻率越來越高，對列車運行平穩性的振動性能要求越來越高。

列車運行平穩性是綜合反映列車車輛振動性能的一項重要技術指標，是列車車輛運行品質的體現。目前，國鐵上對列車動力學性能通常采用平穩性指標進行評價，而在城市軌道交通地鐵行業內，研究地鐵電客車運行平穩性相對較少。影響地鐵電客車運行平穩性有許多因素，如地鐵軌道線路不平順、車輪輪廓變形、垂向油壓減振器及橫向油壓減振器阻尼、空氣彈簧剛度、輪軌接觸關系等，本文將采用測試電客車的平穩性指標的方法，來對廣州地鐵電客車的運行平穩性進行評價。

2 計算方法及評價等級

在進行列車運行平穩性測試時，采用車輛SPerling平穩性指標，可以評價列車運行品質及旅客乘坐舒適度，用于評價廣州地鐵電客車運行平穩性指標可按下式計算：

式中：

w--平穩性指標;

A--振動加速度，g;

f-一振動頻率，Hz;

F（f）一一頻率修正系數（見表1）

以上計算的電客車運行平穩性指標僅適用于單一頻率的振動，在電客車實際運行過程中，無論橫向振動還是垂向振動，均為隨機振動，包含許多頻率。因此在進行采集數據處理過程中，首先需要濾波，濾除干擾頻率，然后進行快速傅里葉（FFT）頻譜分析，計算出每一頻率上的平穩性指標，并對一定頻率范圍內的各頻率下的運行平穩性指標進行加權計算，最后得出橫向和垂向的總平穩性指標。

在進行列車運行平穩性評價時，廣州地鐵電客車運行平穩性指標可按表2評價。

3 試驗方法

本次試驗車輛為廣州地鐵四號線Ll型車，試驗列車大修中更換一系彈簧，二系空氣彈簧，輪對無擦傷，牽引系統、制動系統、走行系統、供電系統和轉向架系統性能良好，狀態正常。本次試驗列車采用ATO模式運行，載荷狀態為AWO（空載）。

試驗線路為廣州地鐵四號線運營線路，起點站為黃村站，車陂、車陂南、萬盛圍、官洲、大學城北、大學城南、新造、石暮、海傍、低涌、東涌、黃閣汽車城、黃閣、蕉門，終點站為金洲站，全長約46km。列車按正常載客停站的ATO模式全程運行四號線兩個往返，上下行各試驗兩次，可用于試驗數據的重復性對比，最高運行速度為80km/h。

根據GB 5599-85《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規范》的要求，測量點要求安裝在距1位轉向架中心一側lOOOmm的車體地板面上，每個測量點為測定電客車車體垂直和橫向加速度的加速度傳感器，如圖1所示。

本次試驗采用kistler 8762A5 SN2033828三向加速度傳感器來測量電客車垂向振動加速度、橫向振動加速度及縱向加速度，量程為±5g。由于列車縱向加速度受啟動及制動的影響較大，故在試驗中DEWESoft數據采集器DEWE-43及配套采集軟件，僅采集橫向加速度、垂向加速度及列車運行速度。

4 數據處理

列車按ATO正常運營情況運行，使用數據采集器及采集軟件被測列車相關數據，軟件設置采樣頻率為1000Hz，數據按每個區間保存。試驗完成后，對測試數據進行處理、分析，得出試驗結果，根據試驗結果對照各項評價指標，對被測車輛進行評價。

（1）對采集數據進行40Hz濾波;

（2）設置采樣時間為18s，按時間采樣間隔18s進行分段;

（3）將測試數據經A/D轉換并計算，得到用實際物理量表示的離散數據Ai （i=l、2一n）：

（4）將{Ai}進行FFT變換并計算其頻譜;5測試結果及分析

通過對四號線上下行各區間的平穩性指標加權計算，可計算出各區間的橫向平穩性指標最大值Wh、橫向平穩性指標W。最大值。

5.1 上行

四號線上行各區間兩次的橫向平穩性指標值和垂向平穩性指標值如表3所示。對比兩次黃村至金州上行各區間橫向和垂向的測試數據，可以看出重復性較好，試驗受外界影響較小。

四號線上行所有區間的橫向和垂向平穩性指標均小于2.5，根據表2的電客車運行平穩性等級，可評價四號線上行平穩性等級為優級。在表3中可以看到，在萬盛圍至官洲區間、大學城北一大學城南區間、新造至石暮區間，電客車橫向平穩性最大，非常接近于2.5，這是由于這三個區間的軌道線路的不平順，軌距、水平、三角坑超限較多引起的;各區間電客車的垂向平穩性均比橫向平穩性小，在萬盛圍.官洲區間、新造.石暮區間、低涌.東涌區間，垂向平穩性最大，這是由于這三個區間的軌道線路的不平順，軌向超限較多引起的。

5.2 下行

四號線下行各區間兩次的橫向平穩性指標值和垂向平穩性指標值如表4所示。對比兩次黃村至金州上行各區間橫向和垂向的測試數據，可以看出重復性較好，試驗受外界影響較小。

四號線下行所有區間的橫向和垂向平穩性指標均小于2.5，根據表2的電客車運行平穩性等級，可評價四號線下行平穩性等級為優級。在表3中可以看到，在蕉門.黃閣區間、低涌一海傍區間、石暮.新造區間，電客車橫向平穩性最大，非常接近于2.5，這是由于這三個區間的軌道線路的不平順，軌距、水平、三角坑超限較多引起的;各區間電客車的垂向平穩性均比橫向平穩性小，在蕉門.黃閣區間、低涌一海傍區間、石暮.新造區間，垂向平穩性最大，這是由于這三個區間的軌道線路的不平順，軌向超限較多引起的。

6 結論

（1）本試驗結果充分表明，廣州地鐵四號線Ll型電客車運行平穩性屬于優級。

（2）同一列車在不同區間的橫向平穩性指標及垂向平穩性指標不同，表明電客車的運行平穩性指標不僅僅被車輛自身影響，而且還被軌道線路不平順的影響，尤其小半徑曲線段。橫向平穩性指標主要是被軌距、水平、三角坑項目超限情況影響，垂向平穩性指標主要是被軌向項目超限情況影響。

（3）在相同曲線段，橫向平穩性指標比垂向平穩性大，表現為電客車的左右晃動，是影響電客車運行品質的重要因素。

參考文獻

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