广州地铁电客车运行平稳性测试及评价

欧凯 程志全

摘要 地铁电客车作为城市公共交通的最重要的运输工具，应具备良好的运行平稳性。本文对国内外轨道交通行业列车运行平稳性指标的测试方法及评价等级进行研究，并以广州地铁四号线Ll型电客车为研究对象，在四号线运营线路上开展平稳性测试试验，对采集数据进行处理和计算。试验结果表明，广州地铁四号线电客车的横向与垂向运行平稳性均为优。

【关键词】地铁车辆 电客车 加速度 平稳性

1 引言

随着社会经济发展，人们生活水平的不断提高，对日常出行质量的要求也越来越高，尤其是城市轨道交通行业。随着广州地铁线网的不断发展，人们乘坐地铁出行的频率越来越高，对列车运行平稳性的振动性能要求越来越高。

列车运行平稳性是综合反映列车车辆振动性能的一项重要技术指标，是列车车辆运行品质的体现。目前，国铁上对列车动力学性能通常采用平稳性指标进行评价，而在城市轨道交通地铁行业内，研究地铁电客车运行平稳性相对较少。影响地铁电客车运行平稳性有许多因素，如地铁轨道线路不平顺、车轮轮廓变形、垂向油压减振器及横向油压减振器阻尼、空气弹簧刚度、轮轨接触关系等，本文将采用测试电客车的平稳性指标的方法，来对广州地铁电客车的运行平稳性进行评价。

2 计算方法及评价等级

在进行列车运行平稳性测试时，采用车辆SPerling平稳性指标，可以评价列车运行品质及旅客乘坐舒适度，用于评价广州地铁电客车运行平稳性指标可按下式计算：

式中：

w--平稳性指标;

A--振动加速度，g;

f-一振动频率，Hz;

F（f）一一频率修正系数（见表1）

以上计算的电客车运行平稳性指标仅适用于单一频率的振动，在电客车实际运行过程中，无论横向振动还是垂向振动，均为随机振动，包含许多频率。因此在进行采集数据处理过程中，首先需要滤波，滤除干扰频率，然后进行快速傅里叶（FFT）频谱分析，计算出每一频率上的平稳性指标，并对一定频率范围内的各频率下的运行平稳性指标进行加权计算，最后得出横向和垂向的总平稳性指标。

在进行列车运行平稳性评价时，广州地铁电客车运行平稳性指标可按表2评价。

3 试验方法

本次试验车辆为广州地铁四号线Ll型车，试验列车大修中更换一系弹簧，二系空气弹簧，轮对无擦伤，牵引系统、制动系统、走行系统、供电系统和转向架系统性能良好，状态正常。本次试验列车采用ATO模式运行，载荷状态为AWO（空载）。

试验线路为广州地铁四号线运营线路，起点站为黄村站，车陂、车陂南、万盛围、官洲、大学城北、大学城南、新造、石暮、海傍、低涌、东涌、黄阁汽车城、黄阁、蕉门，终点站为金洲站，全长约46km。列车按正常载客停站的ATO模式全程运行四号线两个往返，上下行各试验两次，可用于试验数据的重复性对比，最高运行速度为80km/h。

根据GB 5599-85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的要求，测量点要求安装在距1位转向架中心一侧lOOOmm的车体地板面上，每个测量点为测定电客车车体垂直和横向加速度的加速度传感器，如图1所示。

本次试验采用kistler 8762A5 SN2033828三向加速度传感器来测量电客车垂向振动加速度、横向振动加速度及纵向加速度，量程为±5g。由于列车纵向加速度受启动及制动的影响较大，故在试验中DEWESoft数据采集器DEWE-43及配套采集软件，仅采集横向加速度、垂向加速度及列车运行速度。

4 数据处理

列车按ATO正常运营情况运行，使用数据采集器及采集软件被测列车相关数据，软件设置采样频率为1000Hz，数据按每个区间保存。试验完成后，对测试数据进行处理、分析，得出试验结果，根据试验结果对照各项评价指标，对被测车辆进行评价。

（1）对采集数据进行40Hz滤波;

（2）设置采样时间为18s，按时间采样间隔18s进行分段;

（3）将测试数据经A/D转换并计算，得到用实际物理量表示的离散数据Ai （i=l、2一n）：

（4）将{Ai}进行FFT变换并计算其频谱;5测试结果及分析

通过对四号线上下行各区间的平稳性指标加权计算，可计算出各区间的横向平稳性指标最大值Wh、横向平稳性指标W。最大值。

5.1 上行

四号线上行各区间两次的横向平稳性指标值和垂向平稳性指标值如表3所示。对比两次黄村至金州上行各区间横向和垂向的测试数据，可以看出重复性较好，试验受外界影响较小。

四号线上行所有区间的横向和垂向平稳性指标均小于2.5，根据表2的电客车运行平稳性等级，可评价四号线上行平稳性等级为优级。在表3中可以看到，在万盛围至官洲区间、大学城北一大学城南区间、新造至石暮区间，电客车横向平稳性最大，非常接近于2.5，这是由于这三个区间的轨道线路的不平顺，轨距、水平、三角坑超限较多引起的;各区间电客车的垂向平稳性均比横向平稳性小，在万盛围.官洲区间、新造.石暮区间、低涌.东涌区间，垂向平稳性最大，这是由于这三个区间的轨道线路的不平顺，轨向超限较多引起的。

5.2 下行

四号线下行各区间两次的横向平稳性指标值和垂向平稳性指标值如表4所示。对比两次黄村至金州上行各区间横向和垂向的测试数据，可以看出重复性较好，试验受外界影响较小。

四号线下行所有区间的横向和垂向平稳性指标均小于2.5，根据表2的电客车运行平稳性等级，可评价四号线下行平稳性等级为优级。在表3中可以看到，在蕉门.黄阁区间、低涌一海傍区间、石暮.新造区间，电客车横向平稳性最大，非常接近于2.5，这是由于这三个区间的轨道线路的不平顺，轨距、水平、三角坑超限较多引起的;各区间电客车的垂向平稳性均比横向平稳性小，在蕉门.黄阁区间、低涌一海傍区间、石暮.新造区间，垂向平稳性最大，这是由于这三个区间的轨道线路的不平顺，轨向超限较多引起的。

6 结论

（1）本试验结果充分表明，广州地铁四号线Ll型电客车运行平稳性属于优级。

（2）同一列车在不同区间的横向平稳性指标及垂向平稳性指标不同，表明电客车的运行平稳性指标不仅仅被车辆自身影响，而且还被轨道线路不平顺的影响，尤其小半径曲线段。横向平稳性指标主要是被轨距、水平、三角坑项目超限情况影响，垂向平稳性指标主要是被轨向项目超限情况影响。

（3）在相同曲线段，横向平稳性指标比垂向平稳性大，表现为电客车的左右晃动，是影响电客车运行品质的重要因素。

参考文献

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