列車運行速度對平穩性的影響

寇麗君

(吉林鐵道職業技術學院，吉林 吉林 132200)

1 車輛動力學軟件分析的目的和意義

車輛動力學的相關問題，主要是由振動引起的，研究車輛動力學問題主要采用振動分析方法。要解決振動問題需要同時展開理論分析及實驗研究工作。由于計算多體動力學的進步和計算機軟硬件技術的發展，可以通過并行工程仿真技術，建立詳細的車輛動力學計算模型，考慮各種復雜的邊界條件，有效的進行車輛動力學性能分析，預測其運行安全性。

車輛動力學軟件計算分析的目的如下：

(1)建立車輛動力學計算模型化的概念，掌握動力學方程建立的基本方法。

(2)了解車輛各個部分的位移及各部分的作用力。

(3)建立車輛直線運行的平穩性及舒適度。

(4)確定曲線通過的安全性。

2 評估車輛運行平穩指標

列車在運行過程中產生的振動是產生乘坐不舒適的重要來源。人在振動環境中不僅會產生疲勞，還會發生內部器官及全身組織與外界振動或諧振的可能，因此，對車輛平穩性進行評定具有重要意義。

當高速列車運行時，由于線路等原因，車輛會產生顛簸，影響乘客舒適度甚至乘務人員正常工作。我們用Sperling指標來評價乘客和乘務人員乘坐的舒適度。Sperling指標不是理論數據，而是根據大量列車運行時的實驗數據來測定平穩性指標。平穩性指標(W)包括運行品質評價和舒適度評價。

式中a表示振動加速度(cm/s2)、f表示振動頻率(Hz)、H(f)表示與振動有關的修正系數

在常用的頻率范圍內，垂向和橫向的F(f)是不同的，如表所示。由車輛平穩性指標評定的平穩性等級如表1所示

表1 頻率加權系數

3 結果分析

表2 軌道車輛橫向振動加速度及平穩性指標

表3 軌道車輛垂向振動加速度及平穩性指標

由表2和表3可以獲知，該車輛以90km/h速度運行時軌道車輛中心橫向的最大加速度為0.07，垂向加速度的最大值也為0.07，橫向平穩性最大值為1.46，垂向平穩性最大值為1.53，均小于2.5，故運行等級為優。而速度達到144km/h ,162km/h時，橫向平穩性指標分別為2.56和2.90，平穩性等級依次為良好和合格。速度達到180km/h，其橫向平穩性指標最大值達到了3.30，平穩性等級評定為不合格。依照平穩性指標的評定，該車輛的運行速度應低于162km/h。