列車運(yùn)行速度對(duì)平穩(wěn)性的影響

寇麗君

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132200)

1 車輛動(dòng)力學(xué)軟件分析的目的和意義

車輛動(dòng)力學(xué)的相關(guān)問題，主要是由振動(dòng)引起的，研究車輛動(dòng)力學(xué)問題主要采用振動(dòng)分析方法。要解決振動(dòng)問題需要同時(shí)展開理論分析及實(shí)驗(yàn)研究工作。由于計(jì)算多體動(dòng)力學(xué)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，可以通過并行工程仿真技術(shù)，建立詳細(xì)的車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型，考慮各種復(fù)雜的邊界條件，有效的進(jìn)行車輛動(dòng)力學(xué)性能分析，預(yù)測其運(yùn)行安全性。

車輛動(dòng)力學(xué)軟件計(jì)算分析的目的如下：

(1)建立車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型化的概念，掌握動(dòng)力學(xué)方程建立的基本方法。

(2)了解車輛各個(gè)部分的位移及各部分的作用力。

(3)建立車輛直線運(yùn)行的平穩(wěn)性及舒適度。

(4)確定曲線通過的安全性。

2 評(píng)估車輛運(yùn)行平穩(wěn)指標(biāo)

列車在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)是產(chǎn)生乘坐不舒適的重要來源。人在振動(dòng)環(huán)境中不僅會(huì)產(chǎn)生疲勞，還會(huì)發(fā)生內(nèi)部器官及全身組織與外界振動(dòng)或諧振的可能，因此，對(duì)車輛平穩(wěn)性進(jìn)行評(píng)定具有重要意義。

當(dāng)高速列車運(yùn)行時(shí)，由于線路等原因，車輛會(huì)產(chǎn)生顛簸，影響乘客舒適度甚至乘務(wù)人員正常工作。我們用Sperling指標(biāo)來評(píng)價(jià)乘客和乘務(wù)人員乘坐的舒適度。Sperling指標(biāo)不是理論數(shù)據(jù)，而是根據(jù)大量列車運(yùn)行時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來測定平穩(wěn)性指標(biāo)。平穩(wěn)性指標(biāo)(W)包括運(yùn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)和舒適度評(píng)價(jià)。

式中a表示振動(dòng)加速度(cm/s2)、f表示振動(dòng)頻率(Hz)、H(f)表示與振動(dòng)有關(guān)的修正系數(shù)

在常用的頻率范圍內(nèi)，垂向和橫向的F(f)是不同的，如表所示。由車輛平穩(wěn)性指標(biāo)評(píng)定的平穩(wěn)性等級(jí)如表1所示

表1 頻率加權(quán)系數(shù)

3 結(jié)果分析

表2 軌道車輛橫向振動(dòng)加速度及平穩(wěn)性指標(biāo)

表3 軌道車輛垂向振動(dòng)加速度及平穩(wěn)性指標(biāo)

由表2和表3可以獲知，該車輛以90km/h速度運(yùn)行時(shí)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(wěn)性最大值為1.46，垂向平穩(wěn)性最大值為1.53，均小于2.5，故運(yùn)行等級(jí)為優(yōu)。而速度達(dá)到144km/h ,162km/h時(shí)，橫向平穩(wěn)性指標(biāo)分別為2.56和2.90，平穩(wěn)性等級(jí)依次為良好和合格。速度達(dá)到180km/h，其橫向平穩(wěn)性指標(biāo)最大值達(dá)到了3.30，平穩(wěn)性等級(jí)評(píng)定為不合格。依照平穩(wěn)性指標(biāo)的評(píng)定，該車輛的運(yùn)行速度應(yīng)低于162km/h。