【正文】 是針對我國車輛且車速不太大的情況。當車輛一側(cè)車輪輪重減載至零時（P1=0），車輛達到傾覆的臨界狀態(tài)。表2不同的α值和μ值時K1值 直線車輪減載脫軌車輛在直線上運行時，由于車輪踏面為錐形和輪緣與鋼軌間存在間隙，當輪對中心在行進中偶而偏離直線軌道中心時，兩輪便以不同直徑的滾動圓在鋼軌上滾動，使輪對在行進中一面做橫向擺動，一面圍繞經(jīng)其中心的垂軸來回搖頭，形成蛇形運動的波形運動。K1 也是輪緣角α和輪軌摩擦系數(shù)μ 的函數(shù)，不同的α 值和μ 值時K1 值如表2。這時，導向輪在橫向力作用下，可能由于某種因數(shù)使車輪浮起離開軌面，形成輪緣的跟部與軌頭側(cè)面的圓弧部分接觸，出現(xiàn)爬軌趨勢，通過力學計算得輪對不脫軌的安全條件公式如下：H+μ2P2 /P1≤tanα1μ1/1+μ1tanα1式中：PP2曲線外軌、里軌承受的垂直輪重；μμ2輪對外、內(nèi)軌的輪軌摩擦系數(shù)；α1外輪軌緣傾角，假設(shè)里外軌的輪軌摩擦系數(shù)相同，則上式變?yōu)椋篐+μP2 /P1≤tanα1μ/1+μtanα1=K若輪對作用于外軌的橫向力H=0，則：μP2P1≤K，P2P1≤ K/μ這就意味著，即使沒有橫向力作用，若輪對里外輪軌相差太大，也有脫軌危險。輪重減載率為評定車輛在輪對橫向力為零或接近于零的條件下，因一側(cè)車輪嚴重減載而脫軌的安全性指標，與脫軌系數(shù)并用來對機車車輛/動車組脫軌安全性進行確認。目前我國車輛科研部門常采用脫軌系數(shù)的安全指標為95J01L(M)：Q1P1≤ 輪重對減載率 對于脫軌安全性指標來說最基本的是脫軌系數(shù)。但由于此問題的復雜性，已有脫軌評價標準存在一定局限性，因此，非常有必要從脫軌機理和判別準則方面進行更深入研究，找到脫軌的內(nèi)在規(guī)律，提出更加合理的輪對爬軌脫軌的判別準則。雖然自從1908年法國學者Nadal提出了著名的脫軌系數(shù)判別準則以來，已經(jīng)有近百年的歷史，廣大鐵路科研工作者對脫軌問題也進行了長期大量的研究，但這個問題目前仍然沒有得到很好解決，脫軌事故還是時有發(fā)生，因此，從機理上掌握輪對的脫軌規(guī)律，提出更加合理的脫軌判別準則是非常必要的。在介紹之前首先要了解下安全性和平穩(wěn)性的指標，即怎樣評價其安全性和平穩(wěn)性。在輪軌相互作用下，鐵道車輛線路是一個多自由度振動系統(tǒng)，其運動過程十分復雜。值得關(guān)注的是運用VB編程、數(shù)據(jù)庫等計算機技術(shù)做出具有良好操作性、直觀性的課程設(shè)計軟件，同時用MATLAB模擬車輛受激擾時的垂向振動。北京交通大學機械與電子控制工程學院車輛運行安全性和垂向振動的校核與計算XXXXXXXXXXXXXX摘要：既有線的提速及高速鐵路的修建，標志著我國鐵路邁上了一個新的臺階，同時列車運行的安全性和穩(wěn)定性問題也愈顯突出。關(guān)鍵詞：安全性；脫軌系數(shù)；減載率；傾覆系數(shù)；平穩(wěn)性[18]1引言實際的鐵路軌道不可能是絕對平直和剛性的，鐵路軌道上存在各種各樣的不平順，實際的車輪也不是一個理想幾何圖形。隨著列車運行速度的不斷提高，車輛各構(gòu)件振動加劇，運動件磨耗嚴重，輪軌間相互作用力加大。2安全性評價對于車輛安全性有這樣三個指標：脫軌系數(shù)，輪重對減載率和傾覆系數(shù)。輪對爬軌脫軌是脫軌的一種重要形式，主要發(fā)生于曲線軌道上，通常由于大的輪軌橫向力或大的輪重減載引起，其爬軌過程可以認為是準靜態(tài)的，即忽略輪對的慣性效應(yīng)。車輛在運行過程中，因橫向振動的慣性力及彈簧力等的作用而產(chǎn)生側(cè)向力Q，該側(cè)向力使車輪對可能形成輪緣根部的圓弧與軌頭側(cè)面的圓弧部分接觸，出現(xiàn)爬軌趨勢(圖la)；當側(cè)向力大到一定程度時，使作用于車輪上垂直力不足以阻止車輪上爬時，車輪進一步抬高，脫軌可能性增大；如果輪緣與軌頭的接觸點達到輪緣輪廓線的拐點，就出現(xiàn)臨界狀態(tài)(圖lb)，此時若橫向力稍稍增大，就會發(fā)生脫軌現(xiàn)象(圖lc)。但是，僅依靠脫軌系數(shù)來判定安全性，卻并不充分。設(shè)PP2為車輪實際載荷， P為輪對左右兩個輪載平均值，?P為輪重的減載量（軌道高度差引起），則P=(P1+P2)2?P=(P2P1)2定義△PP為爬軌側(cè)車輪的輪重減載率。里外輪重之比P2P1若滿足上式的條件，車輪不會脫軌，否則就有脫軌危險。 摩擦系數(shù)μ輪緣角α 70176。劇烈的蛇形運動不僅破壞列車運行的平穩(wěn)性，而且還破壞線路，甚至引起脫軌事故。此時，D=1。對列車提速及高速鐵路上的機車車輛，參考國內(nèi)外資料及現(xiàn)有研究成果，筆者提出各項評定指標如下： 脫軌系數(shù) Q1P1≤ 輪重減載率 △PP≤ 傾覆 數(shù) D 3平穩(wěn)性評價 在本次的課程設(shè)計中將通過建立車輛車體動力學模型并加適當激擾來模仿實際運用時的情況，運用MATLAB編程實現(xiàn)并得到車體垂向振動的加速度等量，以便于運動平穩(wěn)性指標來進行評價。對于狹義的乘坐舒適度說，僅限于與軌道狀態(tài)有關(guān)的車輛振動引起的人體感受，并將這種狹義的乘坐舒適度簡稱為“乘坐舒適度”。因此，車輛振動的大小處于線路質(zhì)量有關(guān)，還與車輛走形部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。而我國對于機車車輛/動車組運行的平穩(wěn)性（旅客乘坐舒適性）分別按平穩(wěn)性指標和車體振動加速度來評定。以上是根據(jù)單一頻率的等幅振動得到，F(xiàn)f是考慮到人體對各種振動頻率的敏感度不同而引入的一個系數(shù)。由于研究對象、目的、運用條件的不同以及認識的差異，不可能建立一個通用模型來研究所有的車輛系統(tǒng)動力學問題，而是根據(jù)研究范圍或目的的不同，分別建立不同的模型，每一模型則集中研究某一方面的問題。動力學研究目的多種多樣，但無論整體的簡要研究到局部的詳細研究，都依據(jù)各自要求精度不同，模型化詳細程度有所差異。出現(xiàn)很多無法判斷的情況時（模型化初期），應(yīng)盡量多考慮一些因素，然后考查各因素的影響度，最后選擇一些必要因素進行模型化處理。建立研究車輛或列車特性的數(shù)學模型時，系統(tǒng)中除彈性元件外其它各個部件如車體、構(gòu)架、輪對等都視為剛體，只有在分析其結(jié)構(gòu)彈性振動或彈性變性時才考慮其彈性或彈性化處理?？諝鈴椈沙擞袕椥宰饔猛?，還有具有減衰作用，因此可視為彈簧與減振器的并列系統(tǒng)。圖3（a）所示的模型可以用于模擬轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和輪對振動，當然質(zhì)量塊M也可以認為是軸箱彈簧以上的質(zhì)量，但該模型中不包括垂向減振器的減振作用；在圖3（b）中所示的模型，則包含了垂向減振器阻尼，并可以此獲得質(zhì)量塊Mw和M之間振動的傳遞和衰減作用。Mb為兩轉(zhuǎn)向架構(gòu)架質(zhì)量之和，Mc為車體質(zhì)量。相對于圖3所示的垂向振動模型，圖4所示的垂向振動模型