地铁车辆动力学响应稳定性和平稳性测试方法

2021-02-10赵宗耀罗曦春

设备管理与维修 2021年24期

赵宗耀，罗曦春

（1.北京城建设计发展集团股份有限公司，云南昆明 650500；2.云南京建轨道交通投资建设有限公司，云南昆明 650500）

0 引言

根据交通运输部2019 年第1 号文的要求，在城市轨道交通工程初期运营前需进行安全评估工作，其中车辆动力学响应测试是安全评估工作的重点，车辆动力学响应的测试结果将作为安全评估工作的重要依据。

车辆动力学响应测试又分为运行稳定性试验和运行平稳性试验，根据设计和相关技术标准在规定速度范围内对系统功能、动态性能和系统状态进行测试，验证轨道、车辆等系统的功能或性能，检查、复验工程质量，指导轨道、车辆等相关子系统调整和优化，减少线路轮轨系统缺陷，保障新建线路运营安全性和舒适性。

1 车辆运行稳定性测试

1.1 测试内容

根据相关标准及文件要求，对车辆动力学响应—车辆运行稳定性进行测试，主要测试参数包含脱轨系数D、轮重减载率U、轮轴横向力H 等，检验其结果是否满足标准要求。

（1）脱轨系数D。车辆运行时，在线路状况、运用条件、车辆结构参数和装载等因素最不利的组合条件下可能导致车轮脱轨。评定防止车轮脱轨稳定性的指标用“脱轨系数”，为作用在车轮上的横向力Q 和作用在车轮上的垂向力P 的比值。

在整条线路区段上划分多个样本区段，每个区段的长度为200 m，使用轮轨力检测系统对每个样本区段进行检测，取每个区段的最大值作为该区段的脱轨系数值，整条线路区段的脱轨系数以散点图的方式呈现，即可评估整条线路区段的质量情况。

（2）轮重减载率U。轮重减载率定义为减载侧车轮的轮重减载量与减载和增载侧车轮的平均静轮重之比。车辆在高速运动过程中，车轮在振动过程上下运动，轮对间的轮重会发生增减变化，轮重减小一侧即使横向力很小（甚至没有），也有可能与车轮发生横向相对位移而发生脱轨，轮重减载率是判断脱轨风险的另一个指标。

轮重减载率的检测和输出方式与脱轨系数相同，都可以评价车载在轨道上运行的稳定性。

（3）轮轴横向力H。轮轴横向力为左右两侧轮轨横向力的矢量和，用于评定车辆在运行过程中是否会因为过大的横向力而导致轨距扩宽或线路出现严重变形等。轮轴横向力的大小与轨道的几何尺寸状态有密切关系。

1.2 测试方法及设备安装方式

在Tc 车上安装一条测力轮对。采用测力轮对方法，需对轴端和辐板进行加工，轮对与采集系统之间信号传输通过集流环完成（图1、图2）。

图1 测力轮对

图2 测试结构示意

测力轮对需要进行测力标定。根据GB 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》和TB/T 2360—1993《铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准》中的间断测试标准。在标定台上，利用仿轨面加力头，在车轮踏面范围，依次施加垂向与横向力，统计测试结果，得到测力轮对的垂向力比例系数为Kpp、垂向力对横向力桥的干扰系数为Kqp、横向力比例系数为Kqq、横向力对垂向力桥的干扰系数为Kpq，代入实测系数间断点的计算方程，实现测试信号与轮轨接触力的换算方法。

如图3 所示，两条测力轮对分别换装在被试车辆Tc 和Mp的1 位轴位置，用于轮轨力的测量。

图3 测力轮对位置

1.3 判定标准

车辆运行稳定性评判标准见表1。

表1 车辆运行稳定性评判标准

2 车辆运行平稳性测试

2.1 测试内容

测试车辆运行平稳性指标及转向架构架、轴箱振动加速度，检验评估其指标是否符合标准的要求，验证轨道状态能否满足乘客乘坐舒适性要求。

(1)提升新一代信息技术的集成应用水平一方面，企业应加强管理创新，推动管理模式向流程化、网络化、社会化转变，为新一代信息技术的集成应用奠定良好基础；另一方面，企业应面向虚拟工厂、设计与制造集成、管理与控制集成、智能经营决策等特定工业场景，加快研发和应用覆盖组织、流程、技术、数据等全要素，囊括设备、软件、网络、平台等的系统性解决方案。

使用加速度传感器对车辆运行平稳性进行检测，将线路总区段按每200 m 进行划分，划分为一个个的样本检测区段，计算出平稳性指标，以散点图或数据表的形式输出样本报表，并可根据里程准确定位。